ผ่านมาเกือบสองปีแล้วที่เราต้องผูกปากผูกคอกับหน้ากากอนามัยทุกวัน หน้ากากมันเป็นของน่าเบื่อ แต่ในสถานการณ์แบบนี้มันคือฮีโร่ช่วยชีวิตเลยแหละ และทุกวันเราก็ต้องสวมมันเพื่อป้องกันตัวเอง แต่พี่เบื่อหน้ากากธรรมดาๆ ที่เราใช้กันอยู่ทุกวันแล้ว ทำไมไม่ทำให้มันฉลาดขึ้นซักหน่อยล่ะ!

นั่นแหละที่ทำให้พี่ทำ หน้ากากรักษาระยะห่าง ตัวนี้ขึ้นมา มันจะช่วยคอยเตือนให้รักษาระยะห่างทางสังคม (Social Distancing) ให้เราเอง ถ้ามีใครเข้ามาใกล้ตัวเราในระยะน้อยกว่า 3 ฟุต (ประมาณ 1 เมตร) หน้ากากจะแสดงหน้าเศร้าสีแดง 😟 และถ้าเข้ามาใกล้ยิ่งกว่านั้นในระยะน้อยกว่า 1.5 ฟุต (ประมาณ 0.5 เมตร) หน้าเศร้านั้นจะกระพริบเตือนไม่หยุด แต่ถ้าไม่มีใครเข้ามาในรัศมี 3 ฟุตเลย หน้ากากก็จะยิ้มแย้มให้เรา 😊

The Smart Mask: Redefining Social Interaction

หน้ากากรักษาระยะห่าง ตัวนี้คือการตอบโจทย์ยุคสมัยด้วยเทคโนโลยีระดับสูง ในเมื่อหน้ากากปกติมันปกป้องเราแค่ทางกายภาพ แต่ไม่ได้ช่วยจัดการกับเรื่อง ระยะห่างทางกายภาพ (Physical Distancing) ในแง่จิตวิทยาเลย โปรเจกต์ Wearable ตัวนี้เลยแก้ปัญหานั้นด้วยการติดตั้ง "เรดาร์สังคม" เข้าไปในเนื้อผ้าของหน้ากาก โดยใช้เทคโนโลยีเลเซอร์วัดระยะห่างของคนรอบตัวคุณ และแสดง "อารมณ์" ของมันผ่าน LED เป็นการบอกอย่างสุภาพแต่หนักแน่นว่า "ขอพื้นที่หน่อยนะจ๊ะ"

วิธีทำ

Laser Precision: เซ็นเซอร์ VL53L0X

มันใช้เซ็นเซอร์วัดระยะ VL53L0x Time-of-Flight (ToF) เจ้านี้แหละตัวดี VL53L0x เป็นเซ็นเซอร์วัดระยะด้วยเลเซอร์แบบ Low-profile ที่ความแม่นยำระดับมิลลิเมตร ขนาดกะทัดรัดและแม่นยำแบบนี้แหละที่เหมาะกับโปรเจกต์นี้สุดๆ

ต่างจากเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกทั่วไปที่ตัวใหญ่และอาจถูกกระทบจากเนื้อผ้า หน้ากากตัวนี้ใช้ เซ็นเซอร์ VL53L0X Time-of-Flight (ToF)

• แม่นยำระดับมิลลิเมตร: มันใช้พัลส์เลเซอร์ที่ปลอดภัยต่อดวงตา วัดระยะโดยคำนวณเวลาที่โฟตอนสะท้อนกลับมา
• บางเฉียบ: ตัวเซ็นเซอร์บางมากๆ ทำให้เหมาะสำหรับการติดตั้งลงในผ้าของ Wearable โดยไม่เกะกะ

วิศวกรรมจิ๋ว: พลังงานและการออกแบบ

การจะสร้าง "หน้ากากอัจฉริยะ" ขึ้นมาได้ ต้องเลือกฮาร์ดแวร์แบบเฉพาะทางหน่อย:

• Arduino Pro Mini: พี่ใช้เจ้านี่เป็นสมองของโปรเจกต์ เลือกมันเพราะตัวเล็กจิ๋วมาก และทำงานที่ 3.3V พอดีกับเซนเซอร์สมัยใหม่และแบตเตอรี่ก้อนเล็กๆ
• หน้าตาแสดงอารมณ์: พี่ใช้ LED สีแดงและเขียวแบบ SMD มาทำเป็นหน้าตาแสดงอารมณ์ การใช้ LED แบบ SMD (Surface Mount Device) ทำให้เราสร้าง "จอแสดงผล" ที่เบาได้ และยังมองเห็นได้จากหลายฟุตโดยไม่ต้องเอาชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์หนักๆ ไปติดบนหน้าผู้ใส่
• พลังจากลิเธียมโพลิเมอร์: ทุกอย่างขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ลิโพแบบจิ๋ว 100mAh แบตเตอรี่ Li-Po ขนาด 100mAh ก้อนเล็กนิดเดียวนี้ให้พลังงานกับระบบทั้งหมดได้หลายชั่วโมง แถมยังซ่อนอยู่ในรอยพับของผ้าได้อีกด้วย

การเขียนโค้ด

ก่อนอื่น พี่ได้เพิ่ม ไลบรารี Adafruit Vl53l0x เข้าไปเพื่อให้เซนเซอร์ทำงานได้ จากนั้นก็กำหนดตัวแปรสำหรับ LED และเซนเซอร์ และในฟังก์ชัน setup พี่ก็เริ่มต้นเซนเซอร์และตั้งโหมดพินสำหรับ LED เป็นเอาต์พุต

แล้วในฟังก์ชัน loop พี่ใช้คำสั่ง measure.RangeMilliMeter เพื่ออ่านระยะทางเป็นมิลลิเมตร และใช้เงื่อนไขบางอย่างเพื่อแสดงหน้าตาอารมณ์ต่างๆ ตามระยะทาง

Arduino Pro Mini ถูกโปรแกรมให้มีโซนที่แตกต่างกัน 3 โซน:

1. โซนปลอดภัย (>1000mm): หน้ากากจะแสดงหน้าเขียวๆ ยิ้มแย้ม 😊 เพื่อต้อนรับการมีปฏิสัมพันธ์
2. โซนเตือน (500mm -- 1000mm): หน้ากากจะเปลี่ยนเป็นหน้าแดงๆ เศร้า 😟 เพื่อเตือนทั้งคุณและอีกฝ่ายว่าเกินขีดจำกัด 3 ฟุตแล้วนะ
3. โซนอันตราย (<500mm): หน้าเศร้าจะเริ่มกระพริบแรงๆ เป็นการบ่งชี้ว่ามีการละเมิดระยะใกล้ขั้นวิกฤตแล้ว

if (measure.RangeMilliMeter >= 500 & measure.RangeMilliMeter < 1000) {
   digitalWrite(red, LOW);
   digitalWrite(green, HIGH);
   delay(1000);
 }

ตรงนี้ ถ้าวัดระยะได้น้อยกว่า 1000mm และมากกว่าหรือเท่ากับ 500mm หน้ากากจะแสดงหน้าเศร้าสีแดง

else if (measure.RangeMilliMeter < 500) {
   digitalWrite(red, LOW);
   digitalWrite(green, HIGH);
   delay(50);
   digitalWrite(red, HIGH);
   digitalWrite(green, HIGH);
   delay(50);

ตรงนี้ ถ้าวัดระยะได้น้อยกว่า 500mm หน้าเศร้าสีแดงจะกระพริบต่อเนื่อง เป็นการบอกว่าล้ำเส้นระยะใกล้สุดๆ แล้ว

แต่ถ้าระยะทางมากกว่า 1000mm หน้ากากจะแสดงหน้ายิ้มสีเขียว

อนาคตของความปลอดภัยแบบสวมใส่ได้

โปรเจกต์นี้คือคลาสเรียนระดับมาสเตอร์ในเรื่อง เทคโนโลยีแบบสวมใส่ได้ มันแสดงให้เห็นว่าเซนเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาดกะทัดรัดสามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงพฤติกรรมมนุษย์แบบเรียลไทม์ได้อย่างไร ไม่ว่าจะใช้เป็นเครื่องมือปฏิบัติการสำหรับผู้ที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่อง หรือเป็นชิ้นงาน "นิยายการออกแบบ" ที่กระตุ้นความคิด หน้ากากรักษาระยะห่างนี้ก็ทำให้เราได้เห็นภาพอนาคตที่อิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนหนึ่งของเครื่องแต่งกายในชีวิตประจำวันของเรา

เราสวมหน้ากากกันมาหลายปีแล้ว และมันอาจน่าเบื่อ! ทำไมไม่ทำให้มันฉลาดขึ้นล่ะ? พี่สร้างหน้ากากรักษาระยะห่างนี้ขึ้นมาเพื่อช่วยรักษามาตรการสุขภาพ เมื่อมีใครเข้ามาใกล้กว่า 3 ฟุต หน้ากากจะแสดงหน้าเศร้า ถ้าเข้ามาใกล้กว่า 1.5 ฟุต มันจะกระพริบเตือน มันคือการแฮ็กที่ทั้งสนุกและปกป้องเราในโลกสมัยใหม่

วิดีโอ