Projets:Declic

Présentation

Objectif

Utiliser une souris sans la main.

Contexte

Nico fait de la CAO mais il lui manque une main pour faire des combinaisons de touches (par exemple ctrl+clic gauche pour faire tourner un objet dans la vue 3d). Il souhaiterait disposer d'un dispositif faisant office de souris qui ne nécessiterais aucune configuration.

L'équipe

• Nico, MHK
• Julien, MHK
• Pauline, MHK
• Fabrice, Ariane Group
• Mickaël, Ariane Group
• Antony, Ariane Group
• Jamila, Ariane Group
• Fred, Ariane Groupe
• Laurent, FLOSSManual

Cahier des charges

Fonctions

• déplacement du curseur sur l'écran
• clic gauche
• clic droit

Contraintes

• facilité/simplicité d'utilisation,
  • pas de configuration, compatibilité (windows, linux, android...),
  • simple pour s'équiper,
• robustesse,
• fonctionnel (au moins) avec une seul main valide,
• pas de calibration ou calibration simple,
• pas perturbé par l'environnement (EMC, champ magnétique, température),
• outils, matériaux et composants disponibles dans les fablabs,
• prix accessible.

Scénarios

Scénarios
Scénario	Handicap	Solution	Interface
S1	main manquante	joystick potentiomètres	filaire
S2	Avant bras manquant	Détection de mouvement	sans fil (étape avec fil)
J1	Avec Prothèse de main	Adaptation ergonomique joystick	filaire
J2	Avec moignon	Support à partir d'existant	filaire

Déroulé

Mercredi matin

• Introduction et tour de table
• Brainstorming objectifs, contraintes, scénarios, déroulé

• Des idées en vrac :
  • tapis tactile
  • différents type de joystick avec poignée adaptée.
  • bracelet avec détecteur de mouvement pour le déplacement et pour le clic (rotation du bras pour le clic ?)
  • bracelet avec détecteur de mouvement pour le déplacement et capteur myo pour le clic.
• initiation Arduino : Présentation de la lecture d'une entrée analogique (potentiomètre, joystick)

Mercredi après midi

• initiation arduino : utilisation de la librairie buton_MHK
• initiation arduino : HID
• réalisation du prototype/scénario S1
• modélisation des différentes poignées de joystick
• prise en main du MCU (accéléromètre/gyroscope)

Scénario S1 : joystick

Afin de se familiariser avec Arduino et son utilisation comme un périphérique USB, nous décidons de commencer par l'idée la plus simple et qui permettrait d'avoir un démonstrateur le plus rapidement possible. Il s'agit d'utiliser un joystick de contrôleur de jeu vidéo (thumbstick), avec un arduino connecté en USB et directement reconnu comme une souris.

Le thumbstick est un joystick analogique (composé de deux potentiomètres) et qui fait également office de bouton poussoir.

Nous utilisons une plateforme de prototypage existante qui permet de relier plusieurs capteurs analogiques ou des interupteurs sur une carte Arduino Leonardo. Nous avons un certain nombre de modules à disposition dont le fameux thumbstick, des joysticks "tout ou rien" (type borne d'arcade), des potentiomètres et des boutons d'arcade.

Un premier version fonctionnelle permettant de déplacer le curseur et de faire un clic gauche est assez rapidement développé à partir de l'exemple JoystickMouseControl

Le déplacement est effectué avec la fonction Mouse.move(x, y, wheel) qui permet d'effectuer un déplacement relatif du pointeur en pixels. Nous trouvons des valeurs raisonnable de déplacement relatif de 5 à 10 pixels.

Un potentiomètre est ajouté pour permettre de régler la sensibilité du déplacement de la souris, qu'il faut adapter en fonction de l'utilisateur et de l'évolution de son niveau de maîtrise.

Clic !

L'utilisation du bouton poussoir pour contrôler la souris consiste à détecter les changements d'état du bouton : appui ou relachement. Nous utilisons pour cela l'objet bouton de la librairie Arduino MHK.

La librairie Mouse d'Arduino permet de réaliser différentes actions : - "press" : la souris est appuyée, - "release" : la souris est relachée, - "clic" : la souris est appuyée et relachée instantanément.

Clic droit

La principale amélioration consiste à ajouter un clic droit et un clic gauche maintenu, ceci à partir du seul bouton du thumbstick.

• si le bouton est relaché avant 0,5 secondes, alors c'est un clic gauche simple ("press" au clic, puis "release" au relâchement)
• si le bouton est relaché entre 0,5 et 1,5 secondes, c'est un clic droit ("clic droit" au relachement = "press" + "release" instantané).
• si le bouton est relaché après 1,5 secondes, le "press" est maintenu est ne sera relaché qu'au prochain clic, ce qui permet de réaliser un "cliquer-glisser" pour par exemple déplacer une fenêtre ou orbiter dans une vue 3D.

https://github.com/myhumankit/declic

Une fois le prototype fonctionnel, nous souhaitons réaliser une version intégrée, avec une carte Arduino plus compacte (micro) dans un boîtier dédié.

Boîtier

Première version

Mickaël a tout d'abord modélisé un boitier inspiré de celui du existant, de forme hegagonal, avec un emplacement pour l'arduino micro ainsi qu'un trou pour le potentiomètre de réglage de sensibilité.

Seconde version

Après avoir passé un peu de temps avec le joystick original, Nico se rend compte qu'il est trop haut et risque de fatiguer rapidement le bras. Il souhaiterait pouvoir poser le coude comme avec une souris normale. Un nouveau boitier est donc conçu avec le joystick le plus près possible de la table et légèrement incliné vers le bras.

Scénario S2

Ce scénario consiste à utiliser un module accéléromètre/gyroscope permettant de contrôler la souris à partir de l'orientation du bras.

Dans un second temps, il s'agit d'ajouter une liaison sans fil par l'intermédiaire de deux modules bluetooth.

Premier essais avec MCU GY-521

Ce type de module est composé de capteurs (acceléromètre MEMS et gyroscope MEMS) dont le signal est traité par un microcontrôleur embarqué et communiqué à l'aduino via un bus i2c.

Les informations brutes de la carte sont récupérées par un sketch arduino trouvé ici.

Elles nécessitent ensuite d'être combinées puis filtrées afin de récupérer directement des valeurs d'angles dans l'espace correspondant au tangage, au roulis et à l'azimuth. Nous utilisons pour cela la bibliothèque Arduino MadgwickAHRS.

Scénario J1

Modélisation d'une poignée de joystick adapté à la prise en main par la prothèse.

Nico s'attele à modéliser dans freecad une poignée qu'on peut fixer à la place de la boule du joystick.

Scénario J2

Un support ergnonomique en forme de U, adapté au moignon de Nico.