STRYDE.: 8 Schritte

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

STRYDE. zielt darauf ab, Amateur- und Fortgeschrittenen-Läufern mit kostengünstigen, ästhetischen und praktischen Wearables Einblicke und Hilfestellungen zu bieten, die mit denen vergleichbar sind, die Profisportlern zur Verfügung stehen. Letztendlich sollen Ihnen diese Geräte dabei helfen, die Leistung zu verbessern und Verletzungen beim Laufen zu vermeiden.

STRYDE. besteht aus einer Strumpfhose mit Sensoren zur Analyse der Körperhaltung (Vorwärtsneigungswinkel) beim Laufen sowie einem Hörgerät, das Läufern hilft, ein gleichmäßiges Tempo beizubehalten und ihre Körperhaltung zu korrigieren. Die Kompressions-Laufhose übermittelt Daten von den Sensoren zurück an einen PC oder ein Handy, wo der Benutzer Einblicke in seine Laufweise gewinnen und diese mit einer idealen Technik vergleichen kann.

Letztendlich sollen diese Wearables dem Träger dabei helfen, seine Leistung zu steigern, Verletzungen vorzubeugen und seine Fitnessaktivitäten besser zu verstehen.

Schritt 1: Materialien und Werkzeuge

Materialien und Technologien:

• eResin_ PLA mit einer Farbe nach Wahl für den 3D-Druck
• 2x Arduino Pro Mini oder ähnlich mit I2C und 5V Pins
• CH341A USB-Programmierer für Arduino Pro mini
• Seeed Grove Beschleunigungsmesser-Modul
• Li-Po-Akkuladegerät
• Bluetooth 4.0-Modul (HM-10)
• Summermodul
• Drähte

Software:

• Photoshop
• Offizielle Arduino-Software
• Solidworks

Werkzeuge:

• Lötkolben
• Lot
• Abisolierzangen & Drahtschneider
• Voltmeter
• Maßband
• 3D Drucker

Schritt 2: Erstellen Sie ein 3D-Modell von Kopfhörern mit CAD-Software

Beginnen Sie Ihr Kopfhörermodell mit einer Skizze auf Papier. Finden Sie Inspirationen aus Online- und Umgebungsquellen. Einige Fotos von Skizzen für diesen STRYDE. ist oben als Referenz beigefügt. Als nächstes messen Sie Ihren Hals mit einem Maßband, um die Breite und Länge der Ohrhörer zu bestimmen. Achten Sie darauf, locker zu messen, damit die Ohrhörer am Ende bequem passen.

Berücksichtigen Sie immer den Herstellungsprozess für Ihr Design. Beim 3D-Druck ist es wichtig, die Einschränkungen der für Sie zugänglichen 3D-Drucker zu berücksichtigen. Einige wichtige Einschränkungen, die zu beachten sind, sind die maximalen und minimalen Abmessungen, die gedruckt werden können, sowie der Fehlerbereich der Drucker.

Nachdem Sie Ihre 2D-Skizzen erfolgreich bemaßt haben, erstellen Sie sie mit Ihrer CAD-Software Ihrer Wahl, die eine STL-Datei exportieren kann (wir haben uns für Solidworks entschieden). Wenn Sie nur begrenzte Erfahrung mit CAD-Software haben, stehen online viele kostenlose Schulungsvideos zur Verfügung, die Sie nachschlagen können, um jede gewünschte Form zu erstellen.

Wenn Sie mit der Modellierung fertig sind, vergewissern Sie sich, dass alle Ihre Abmessungen korrekt sind, bevor Sie die Datei in ein STL-Format exportieren.

Schritt 3: 3D-Druck-Kopfhörer mit CAD-Datei

Bevor Sie mit diesem Schritt fortfahren, beachten Sie, dass Ihr CAD-Modell aufgrund von Produktionsbeschränkungen von 3D-Druckern möglicherweise in Ober- und Unterteile geteilt/geschnitten und dann verklebt werden muss. Konsultieren Sie Mitarbeiter oder Online-Foren über den Betrieb des jeweiligen Druckers, auf den Sie Zugriff haben, und über die Anforderungen zum Drucken von Hohlkörpern.

Wir haben oben einige Beispiele, die unsere weißen Prototypen verwenden. Wandeln Sie Ihr Modell mit Unterstützung von 3D-Druckern in G-Code um oder suchen Sie nach, wie dies mit Ihrer spezifischen Software geht. Wählen Sie ein geeignetes Material basierend auf Komfort, Kosten, Ästhetik und ziehen Sie Outsourcing in Betracht. Wir empfehlen PLA, TPU und eResin-PLA.

Drucken und veredeln Sie durch Schleifen, Polieren oder wenn Sie sich für eResin-PLA entschieden haben, verwenden Sie einen Laser, um das Modell zu verfestigen. Wiederholen Sie den Druck, bis Sie mit der Form und dem Finish der Ohrhörer zufrieden sind.

Schritt 4: Produziere coole Beats

Für die Audioausgabe der Ohrhörer gibt es zwei Möglichkeiten. Der erste ist ein einfacher tickender Ton von 170-190 BPM, mit dem der Träger seinem Lauftempo angepasst werden kann. Alternativ können Sie Ihren eigenen Soundtrack produzieren und ihn in ein Format exportieren, das hochgeladen und über den an den Arduino angeschlossenen Lautsprecher wiedergegeben werden kann.

Verwenden Sie Ableton Live oder eine andere Musiksoftware. Stellen Sie den Beat nach Bedarf auf 160, 165, 170, 175 ein. Dies kann jederzeit geändert werden, es wird jedoch empfohlen, ihn zuerst einzustellen, um Tonhöhenverschiebungen oder Verzerrungen zu minimieren.

Wählen Sie Instrumente oder Schlagzeugklänge, um den Beat zu verstärken, Tom- oder Bassklänge werden empfohlen. Platzieren Sie eine Note am Anfang jedes Takts und stellen Sie sicher, dass die Velocity 110 beträgt. Ordnen Sie ergänzende Klänge oder Instrumente wie Hi-Hats, Glockenspiele und Lufttexturgeräusche an. Denken Sie daran, keine Sounds zu haben, die dem Hauptschlag zu ähnlich sind, verwenden Sie Audioeffekte, um schrille oder zupfende Geräusche zu dämpfen oder zu stumpfen oder den Attack zu reduzieren. Die Velocity für die Komplementärklänge sollte 90 nicht überschreiten.

Versuchen Sie eine Atmosphäre zu schaffen, die Dringlichkeit oder Bewegung inspiriert, durch eine Komposition aus überlagerten Klängen, die Spannung aufbauen. Lassen Sie Ihrer Kreativität freien Lauf! Loop das erstellte Audio. In WAV exportieren. Format.

Schritt 5: Arduino-Komponenten zusammenbauen

Es müssen zwei separate Geräte gebaut werden, die in einer Leggings und den Hörmuscheln untergebracht sind. Befolgen Sie die nachstehenden Anweisungen, um die beiden Geräte zusammenzubauen. Im nächsten Schritt schreiben wir den Arduino-Code, um den Ton über den Summer in den Ohrhörern auszugeben und die Sensordaten von dem an der Leggings befestigten Gerät zurückzusenden.

1. Leggings-Gerät

Das Leggings-Gerät besteht aus einem Arduino Pro Mini-Mainboard, einem MPU9250-basierten Beschleunigungssensor-Modul und einem Bluetooth 4.0-Modul (HM-10 empfohlen).

Diese sind wie folgt auf den Arduino-Mikrocontroller aufzulöten:

Pins auf Modul => Pins auf Arduino

Beschleunigungssensormodul (MPU9250):

SDA => SDA

SCL => SCL

VCC => 5V

GND => GND

Bluetooth (HM-10) Modul:

VCC => 5V

GND => GND

TX => RX

RX => TX

Zum Schluss zwei 3,7V LiPo-Akkus in Reihe schalten (wie in der Abbildung gezeigt), um eine Gesamtspannung von 7,4V für den Serienakku zu erreichen. Verdrahten Sie das rote / positive hängende Kabel mit dem RAW-Pin und das schwarze / negative Kabel mit dem GND-Pin des Arduino Pro Mini, um das Gerät extern mit Strom zu versorgen. Vielleicht möchten Sie prüfen, wie ein Schalter oder eine Taste hinzugefügt werden kann, um den Strom zum Gerät umzuschalten, damit die Batterie nicht manuell angeschlossen und getrennt werden muss.

2. Ohrhörer

Die Ohrhörer erfordern lediglich das Anbringen eines Lautsprechermoduls an einem Arduino pro mini. Der Arduino wird von einem Batteriemodul mit der gleichen Konfiguration wie für das Leggings-Modul (und an den gleichen RAW- und GND-Pins) betrieben.

Lautsprechermodul:

VCC => 5V

GND => GND

IO => Pin 8

Zum Schluss setzen Sie das Gerät in das 3D-gedruckte Gehäuse ein. Verwenden Sie einen Kleber, um die Endstücke am Gehäuse zu befestigen.

Schritt 6: Code für Arduino schreiben und hochladen

Schließen Sie für jeden der folgenden Schritte das Arduino Pro Mini wie in den Diagrammen gezeigt an den USB-Programmierer an und konfigurieren Sie die Arduino-Software wie folgt über das Menü "Tools":

• Platine: Arduino Pro oder Pro Mini
• Prozessor: ATMEGA328P (5V, 16MHz)
• Port: COMxx (variiert bei jedem Gerät. Trennen Sie andere Arduino- oder COM-Geräte von Ihrem Computer, wenn Sie nicht feststellen können, welches Ihr Arduino ist)
• Programmierer: AVR ISP MkII

Gamaschen-Gerät:

Hörer-Gerät:

Schritt 7: Webinterface für die Anzeige von Leggings/Haltungsdaten einrichten

Um die Messwerte des Arduino auf den Leggings anzuzeigen, erstellen wir eine Weboberfläche, auf die von einem PC oder Handy aus zugegriffen werden kann.

Laden Sie die angehängten Dateien herunter, benennen Sie index.hmtl.txt in index.html um und öffnen Sie dann index.html mit Ihrem Browser (Google Chrome empfohlen).

Beachten Sie, dass es nicht erforderlich ist, die Dateien auf einen öffentlichen Webserver hochzuladen oder eine Website einzurichten. Das Webinterface besteht einfach aus HTML/CSS/Javascript-Dateien, die auf Ihrem Computer gespeichert und mit einem Webbrowser geöffnet werden können, der dann über eine Bluetooth-Verbindung, die über Ihren Browser initiiert wird, mit dem Leggings-Gerät kommuniziert.

Im Anhang ist ein Screenshot eines kleinen Codeabschnitts aus der Datei app.js, der ausgeführt wird, wenn der Benutzer die Verbindungsschaltfläche auf der Seite drückt. Hier weisen wir den Computer an, die Funktion 'dataHandler' aufzurufen, wenn Daten vom Arduino empfangen werden. Sie sollten dem Code folgen, um zu sehen, welche anderen Funktionen aufgerufen werden und wie die Daten behandelt und schließlich im Diagramm gezeichnet werden.

Nachfolgend eine kleine Zusammenfassung der enthaltenen Dateien:

index.hml: Sagt dem Browser, welche Elemente auf der Seite gezeichnet werden sollen und wo sie relativ zueinander platziert werden sollen.

style.css: Styling einzelner Elemente (z. B. grauer Umriss um Grafik)

webTerminal.js: JavaScript-Bibliothek zur Kommunikation mit dem Modul über Bluetooth. Bietet Funktionen, die für die einfache Handhabung empfangener Daten und das Senden von Nachrichten an ein verbundenes Bluetooth-Gerät über eine serielle Bluetooth-Verbindung erforderlich sind.

app.js: Unser eigener benutzerdefinierter JavaScript-Code, der alle vom Arduino empfangenen Daten verarbeitet und auf den Graphen zurückgreift

Schritt 8: Auf das Webinterface zugreifen und es verwenden

Das Leggings-Modul liest Gyroskop, Beschleunigungsmesser und sogar Temperaturinformationen. Dieses Projekt erfordert nur die Verwendung der Y-Achsen-Messwerte des Gyroskops, aus denen die Körperhaltung des Trägers bestimmt werden kann.

Um auf die Weboberfläche zuzugreifen, öffnen Sie die im vorherigen Schritt heruntergeladene Datei index.html. Sie sollten eine Oberfläche sehen, die der im beigefügten Screenshot ähnelt.

Drücken Sie anschließend die Verbindungstaste und wählen Sie Ihr Bluetooth-Modul (normalerweise HMSoft genannt) aus der Geräteliste aus. Bei vielen Geräten kann es hilfreich sein, das Modul näher an Ihrem Computer zu positionieren, damit es anhand der Bluetooth-Empfangsebene leicht identifiziert werden kann.