STEM教育 · 简单手语发声机模型

不知道大家还是否记得当年的机械手了，为了让机械手能干点别的，所以有了下面的东西……

创意思路：

手语是聋哑人沟通的主要途径，但懂得手语的人却不多。如何帮助这些特殊人群让更多的人能够理解他们所要表达的意思呢。于是我们制作了手语发声机这个模型，期望为聋哑人这个特殊群体在一定程度上提高与普通人沟通效率。聋哑人借助该手语发声机，可以将手语表达转换成我们正常人可以听懂的语言，从而达到与正常人交流的目的。

这款手语发声机使用了Arduino主控器，结合5根flex4.5”单向弯曲传感器来识别手指姿态，通过DFPlayer Mini 播放器模块播放识别的语音，如图2所示。

项目器材：

序号	名称	数量
1	Arduino Uno	1
2	LCD12864 显示屏	1
3	flex 4.5”单向弯曲传感器SEN0064	5
4	DFPlayer MiniDFR0299	1
5	TF卡	1
6	小喇叭	1
7	电阻1K	5
8	杜邦线若干

组装连接：

4.5"弯曲传感器通过弯曲程度转换成电阻值的变化，弯曲越大，电阻越高。但是需要对该传感器进行相应改造，来获取合适的串口值，本次使用下拉电阻（1K）的方式。如下图所示

图3

将焊接好的弯曲传感器接头用AB胶粘在手套的5根手指上，注意弯曲传感器焊接头部位请务必用胶带或绝缘材料包裹保护，以免弄断。

图4

五根手指分别对应Arduino主控板上A1-A5,其它线按上图中弯曲传感器的接法来接。MP3模块与小喇叭模块与主控器连接如下图所示。

工作原理

图6

上图分别代表平直状态、45度、90度状态下对应阻值。通过串口监视器可以查看到三种状态下的不同值。经过实际测量，平直状态下串口输出值为80；弯曲45度时串口输出值为60左右；而当弯曲角度达到90时，串口输出值为30-40之间。

语音素材：

从网上下载或者自己录制一部分语音素材，将其拷贝至TF卡里。注意TF卡里文件夹命名需要是mp3，放置在卡根目录下，而mp3文件命名需要是4位数字，例如"0001.mp3"，放置在mp3文件夹下。如需中英文命名，可以添加在数字后，例如"0001hello.mp3"或者"0001语音.mp3"。

定义动作：

手语的识别是根据手势的姿态来判断，而这里手势姿态是通过弯曲传感器的串口值来表达。为了提高识别的准确率，事前定义明确的动作显得尤为重要。例如，表示OK的手势如下。

我们就可以将其定义为拇指和食指弯曲角度达到90度，对应串口值的条件为：(sensorValue1<40) and (sensorValue2<40)，此时触发播放对应的语音。同样的方法可以定义多个语音手势。

#include <SoftwareSerial.h>
#include <DFPlayer_Mini_Mp3.h>
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  mp3_set_serial (Serial);        //set Serial for DFPlayer-mini mp3 module
  mp3_set_volume (100);
}

void loop() {
  int sensorValue1 = analogRead(A1);
  int sensorValue2 = analogRead(A2);
  int sensorValue3 = analogRead(A3);
  int sensorValue4 = analogRead(A4);
  int sensorValue5 = analogRead(A5);
  // print out the value you read:
  Serial.println(sensorValue1);
  Serial.println(sensorValue2);
  Serial.println(sensorValue3);
  Serial.println(sensorValue4);
  Serial.println(sensorValue5);
//delay(2000);

  if (sensorValue1<40) 
  { 
    digitalWrite(12,HIGH);
    mp3_play (0001);
    delay(3000); //for light
   }
  else
  {
    digitalWrite(12,LOW);
  }
  
  if (sensorValue2<40)
  { 
    digitalWrite(12,HIGH);
    mp3_play (0002);
    delay(3000); //for light
   }
  else
  {
    digitalWrite(12,LOW);
  }
  
  if (sensorValue3<40) 
  { 
    digitalWrite(12,HIGH);
    mp3_play (0003);
    delay(3000); //for light
   }
  else
  {
    digitalWrite(12,LOW);
  }
  
  if (sensorValue4<40)
  { 
    digitalWrite(12,HIGH);
    mp3_play (0004);
    delay(3000); //for light
   }
  else
  {
    digitalWrite(12,LOW);
  }
   if (sensorValue5<40)
  { 
    digitalWrite(12,HIGH);
    mp3_play (0005);
    delay(3000); //for light
   }
  else
  {
    digitalWrite(12,LOW);
  }

}
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