Gangwächter - Gunook

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

Problemstellung

In einer Studie mit 87 normalen, älteren Erwachsenen zeigte die Messung von Gehmustern und Stimmung korrelierende Beweise dafür, dass der Gang einen Indikator für das Ausmaß der Depression in einer klinischen Population liefern könnte [1]. Darüber hinaus reduziert die Verbesserung des Gangmusters nachweislich das Risiko von Schmerzen und Verletzungen, nutzt die natürlichen Stoßdämpfungsmechanismen des Körpers und verteilt die Energiearbeitsbelastung durch Gehen und Laufen im Laufe der Zeit. Unser Projekt zielt darauf ab, einen richtigen Gang zu fördern, um das Wohlbefinden derer zu verbessern, die ihn verwenden.

[1] Sloman, L, et al. „Stimmung, depressive Erkrankung und Gangmuster.“Current Neurology and Neuroscience Reports., U. S. National Library of Medicine, April 1987, www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3567834.

Überblick über die Funktionsweise

Unser Gerät bewertet den Gang eines Benutzers und stellt anhand seiner Fußdruckverteilung fest, ob er optimal geht. Dies haben wir durch druckempfindliche leitfähige Platten in einem Satz tragbarer Bodenpolster erreicht. Wir haben ihren Gang anhand des durchschnittlichen Drucks auf Ferse oder Fußballen bewertet. Dadurch wird ein Strang von RGB-LEDs entsprechend dem Ergebnis der Gangbewertung zum Leuchten gebracht.

Beim Initialisieren der Pads ermöglicht die erste Runde weißer LEDs dem Benutzer, das Pad auf den Boden zu klappen und in die gewünschte Position zu bringen. Wenn die zweite Runde der blauen LEDs aufleuchtet, muss der Benutzer auf die Pads treten. Dieser zeichnet den maximalen und minimalen ausgeübten Druck für die Vorder- und Rückseite des Fußes auf. Mit diesen Zahlen haben wir sie verwendet, um zukünftige Messwerte des Velostats zu normalisieren. Darüber hinaus berechnen wir einen variablen Schwellenwert, der erkennt, wann das Pad mit dem Lesen von Werten beginnen sollte, basierend darauf, ob jemand auf das Pad tritt.

Bild

Unsere letzte Iteration des Projekts ist in den obigen Bildern dargestellt.

Schritt 1: Materialien

Materialliste (für ein einzelnes Pad)

1 Lilypad-Arduino (https://amzn.to/2Pjf5dO)

¼ Blatt Velostat (https://amzn.to/2Pkfrke)

¼ eines NeoPixel RGB-Streifens (https://amzn.to/2E1dGGG)

14" x 16" ¾ Zoll Sperrholz (https://amzn.to/2QJyPf8)

1 1,3 V Lithium-Ionen-Akku (https://bit.ly/2AVIcP7)

Draht (https://amzn.to/2G4PzcV)

Kupferband (https://amzn.to/2SAIBOf)

Alufolie (https://amzn.to/2RFKs47)

Holzleim (https://amzn.to/2Qhw7yb)

Schritt 2: Laserschneiden

Wir laserschneiden zwei Stücke 1/2 Sperrholz für jedes Fußpolster. Der untere Teil beherbergt die Drähte und die Elektronik, während der obere Rahmen die Druckpolster enthält und die darunter liegenden Teile schützt. Insgesamt 8 Stück ergeben beim Zusammenfügen 4 Fußpolster zusammen.

Die Illustrator-Datei enthält die endgültigen Abmessungen des Footpads. Die ROTEN Linien sind auf CUT zu setzen und die SCHWARZEN zu gravieren. Abhängig von der Laserschneidmaschine werden unterschiedliche Leistungs- / Geschwindigkeitskombinationen benötigt, um eine Gravur zu erhalten, die tief genug ist, damit das Arduino Lilypad bündig unter dem Fußpolster sitzt. Als Referenz haben wir 50 Geschwindigkeit, 40 Leistung verwendet und 3 Durchgänge gemacht.

Schritt 3: Verkabelung

Wir haben das LilyPad Arduino AT verwendet, das mit insgesamt 11 Anschlusspins ausgestattet ist.

Hier sind die Details zur Verkabelung des Gait Keeper, wie im Fritzing-Diagramm und den Prototypbildern oben gezeigt:

• Vorderer Velostat Positiv > A5
• Zurück Velostat Positiv > A4
• Velostat Masse > GND Pin
• LED-Signal > A3
• LED GND > GND Pin
• LED Positiv > Positiver Pin

Schritt 4: Code

Unten ist ein Link zu unserem Code und angehängt ist ein Bild unseres Pseudocodes und Ansatzes:

Schritt 5: Montage

Für den Endmontageprozess schneiden wir zuerst den NeoPixel RGB-Streifen in Stücke, die lang genug sind, um den Umfang des Pads zu umwickeln, und schneiden den Draht so, dass er in die Spuren passt, die wir in die Pads eingraviert hatten. Wir haben dann die Drähte an die entsprechenden Pins an jedem der Lilypads gelötet, wie im ersten Bild oben gezeigt, und unseren Code auf die Platinen hochgeladen. Als nächstes haben wir Streifen aus Aluminiumfolie durch die Schlitze gefädelt, die wir lasergeschnitten hatten, und sie an Ort und Stelle geklebt, wie im zweiten und dritten Bild gezeigt. Dann haben wir die Leiterbahnen für die Verdrahtung verwendet, um sie mit Kupferband an der Aluminiumfolie zu befestigen und die mit Lilypads verbundene Verdrahtung an die entsprechenden Kontaktstellen (Pin A5 zum vorderen Pad durch die Oberseite der lasergeschnittenen Verdrahtungsbahnen, Pin A4 zum unten und der Boden durch die Mitte - im vierten Bild gezeigt).

Wie im fünften Bild gezeigt, haben wir Velostat-Streifen befestigt, die auf die gleiche Größe wie die Aluminiumfolienstreifen zugeschnitten waren, und sie festgeklebt, um einen gleichmäßigen Kontakt mit dem leitfähigen Material zu gewährleisten. Für die oberste Schicht aus leitfähigem Material haben wir Kupferband wegen seiner Haltbarkeit verwendet, wodurch ein spiralförmiges Muster erzeugt wurde, das die gesamte Oberfläche des rechteckigen Holzstücks bedeckt, das im sechsten Bild oben zu sehen ist, und alles an seinem Platz hält. Wir haben auch das Kupferband verwendet, um eine Verbindung zwischen diesen spiralförmigen Schichten herzustellen, die durch die lasergeschnittenen Schlitze gefädelt werden, um die gelötete Masseverdrahtung zu erreichen.

Schließlich haben wir alle Materialien eingelegt und die gesamten Holzrahmenteile verbunden, die geladenen Batterien angeschlossen und das Lilypad in die dafür vorgesehene Gehäuseeinheit geklebt. Nachdem alles an Ort und Stelle war, haben wir den Holzrahmen mit Holzleim zusammengeklebt und dann die geschnittenen RGB-Streifen am äußeren Rand befestigt und den Kleber über Nacht trocknen lassen.

Schritt 6: Interaktionsdemonstrationsvideo

Hier ist ein Video von einem unserer Gruppenmitglieder, das auf den Pads läuft und LED-Feedback erhält.