Moonwalk: Haptic Feedback Протез: 5 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Description:

Moonwalk-бул тийүү сезими бузулган адамдар үчүн басымга сезгич протездик аппарат (нейропатия сыяктуу симптомдор). Moonwalk жеке адамдардын буттары жерге тийгенде, хаптиттик пикирлерди алууга жардам берүү үчүн иштелип чыккан, алар балансты + мобилдүүлүктү жакшырта алышат.

Акшай Динакар тарабынан иштелип чыккан жана ачык булак.

Дагы көптөгөн долбоорлорду жана жаратууларды көрүү үчүн, www.akshaydinakar.com/lab, Акшай Динакар Дизайн коммерциялык эмес дизайн студиясына баш багыңыз.

Facebook: www.facebook.com/akshaydinakar | Инстаграм: @AkshayDinakarDesign

Бул протездик аппарат велостат сенсорун колдонот (медициналык адгезия, наносакция же кездеменин жеңи аркылуу дененин каалаган бөлүгүнө бекитилген), аналог казыктар аркылуу тиешелүү микроконтроллердеги басымдын маанисин окуу үчүн. Кысымдын мааниси белгилүү бир чекке жеткенде, колдонуучуга бети менен байланышта болгонун эскертип, көрсөтүлгөн haptic сигналы иштетилет.

Менин ниетим:

Бул долбоордун максаты-денесинин бир бөлүгүндө сезгенүүсү бар ар бир адамдын көз карандысыздыгын + мобилдүүлүгүн жогорулатуу үчүн арзан протез аппаратын түзүү. Менде мындай абал болгон үй -бүлө мүчөлөрү менен жеке тажрыйбам бар жана инженердик тажрыйбасы чектелгендер өз алдынча чогулта ала турган жеткиликтүү чечимди түзгүм келген. Электрондук компоненттердин жеткиликтүүлүгүнүн симптомдорунун жана ар түрдүүлүгүнүн жекелештирилгендигине байланыштуу, бир катар учурларда иштей турган аппаратты түзүү кыйын. Бирок, мен Moonwalkти форма факторлорунун бир катарына шайкеш келген дененин каалаган мүчөсүндө / жабыркаган бөлүгүндө колдонула турган чечим катары чыгарганыма сыймыктанам (колдонуучу үчүн эң ылайыктуусу).

Эстетикалык ой жүгүртүү жана профессионалдуу бүтүрүү үчүн, мен бул протезди чогултуу үчүн ширетүү, силикон калыптоо / куюу жана 3D-басып чыгаруунун алдыңкы ыкмаларын колдондум. Бирок, жөнөкөй нан жана тигүү техникасы да ишти бүтүрөт.

Фон:

АКШда 20 миллионго жакын адам гана нейропатияны, диабеттин, рактын жана артриттин жалпы терс таасирин баштан кечирет. Нейропатия перифериялык нервдин бузулушунун натыйжасында, адамдардын колу -бутунун курч чымыркануу оорусу менен уйкусунун аралашуусу менен мүнөздөлөт. Нейропатия буттар жана колдор беттерге тийгенде тийүү сезимдерин азайтуу менен мобилдүүлүктү катуу чектей алат. Бирок, дененин жабыркабаган бөлүктөрүндөгү термелүүлөр түрүндөгү хаптиттик пикирлер, пикирлерди проприоцептивдик сезимге байланыштырып, балансты калыбына келтирүүгө жардам берет.

Жабдуулар

Аппараттык:

Микроконтроллер (төмөндөгү варианттардын бири фантастикалык):

• Arduino Nano (эң кичине физикалык өлчөм, бирок заряддоо үчүн кошумча электрондук компоненттерди талап кылат)
• Adafruit Flora (тагылуучу кийимдер үчүн опция-жалпак форма фактору жана камтылган заряды бар)
• Adafruit Feather (бизге кереги жок көптөгөн кошумча мүмкүнчүлүктөр бар, бирок абдан компакт формасы жана камтылган заряддоо). Мен бул үйрөткүч үчүн бул микроконтроллерди колдоном. Featherдин BLE, WiFi же Radio чиптерин камтыгандан башка варианттары бар - баары иштейт.

Vibration Motor:

LRA вибрация мотору (типтүү ERM вибрация моторуна караганда алда канча ыңгайлаштырылган термелүү сезимин камсыз кылууга жөндөмдүү). 3В астындагы ар кандай вибрация мотору иштейт, бирок LRA эң күчтүү вибрация болот (биз дизайныбызды жөнөкөйлөтүү үчүн жөнөкөйлөтүлгөн схеманы колдонобуз [вибрация моторун микроконтроллерден түздөн -түз иштетип жатабыз), жана көпчүлүк микроконтроллерлерде дирекцияны алсыратуучу учурдагы чектөөлөр бар. күч)

Haptic Motor Driver (микроконтроллер менен вибрация моторунун ортосундагы интерфейстер):

Haptic Motor Driver (DRV2605L, Texas Instruments компаниясы тарабынан чыгарылган жана Adafruit тарабынан таратылган)

Li -Po Батарейкасы (100 - 350 мАч диапазонундагы бир жерде көп болушу керек):

3.7v, 350 мАч Li-Po

Силикон зымы:

22 AWG Silicone Wire (силикон зым үчүн ийкемдүүлүк менен бышыктыктын чоң балансын камсыз кылат жана туура диаметри)

Velostat материалы

Велостат-кысылганда же кысылганда каршылыкты өзгөрткөн басымга сезгич бет

Тасма

Кандай гана лента болбосун (скотч, скотч, электр, маскировка) иштейт, бирок мен тунук жана кенен кутулоо лентасын сунуштайм. Сизге бир нече сантиметр гана керек болот

Алюминий фольга (Сизге болгону 4х4 дюйм керек)

Программалык камсыздоо:

Arduino IDE (Жүктөө жана колдонуу бекер, бул жерден алыңыз жана орнотуңуз:

1 -кадам: Сиздин Velostat басым сенсорун чогултуу

Бул сиз ойлогондон да жөнөкөй.

1. Велостатыңызды өлчөмүнө чейин кесиңиз. Велостат баракчаңызды каалаган өлчөм сенсоруна кыркуу үчүн кайчыны колдонуңуз. Эгерде сиз бул протезди бут үчүн колдонуп жатсаңыз, аны тамандын чоңдугуна чейин жасаңыз. Эгер сиз аны колуңузга же манжаңызга колдонуп жатсаңыз, аны жабууну каалаган теринин өлчөмүнө айлантыңыз.

2. Алюминий фольганы көлөмүнө чейин кесиңиз. Алюминий фольгасынын эки бөлүгүн велостаттын бирдей өлчөмүнө кесип алыңыз. Алюминий фольгасынын эки бөлүгүнүн ортосундагы велостаттын бир бөлүгү. Алюминий фольга өткөргүч катмар катары кызмат кылат.

3. Силикон зымын сыйрып алыңыз. Зым сыйрыткычтарды колдонуп, 3-4 дюймдук ачык зымды эки силикон зым сегментинен сыйрып алыңыз. Ар бир силикон зымынын узундугу болжол менен 15-20 дюйм болушу керек (эстетикалык жагымдуулугу үчүн экөөнү бирдей узундукта кылыңыз). Алынган ар бир зымды алюминий фольгасынын капталына кой. Жалпы бутерброд тартиби азыр: тилкеси 1, алюминий фольга 1, велостат, алюминий фольга 2, сыйрылган зым 2.

4. Тасманын басым сенсору чогуу. Сэндвичти компоненттериңиздин үстүнө скотч менен байлаңыз жана баардык нерселер бири -бирине бекем жабышып калгандай кылып кошумча ленталарды кесип алыңыз. Велостаттын сэндвичтин эки тарабын таза бөлүп турушу өтө маанилүү (түбүндөгү алюминий фольга / сыйрылган зым үстүңкү өткөргүч беттердин эч бир жерине тийбеши керек).

5. Зымды өрүп алыңыз. Зымдарды чогуу кармап туруу жана колдонуучунун кыймылы учурунда айланып кетпеши үчүн, аларды бурап коюңуз (канчалык көп айлансаңыз, ошончолук коопсуз болот). Бул бир эле башынан аягына чейин узун зымдардын топтору болгондо, бул жакшы инженердик практика.

2 -кадам: Компоненттериңизди туташтырыңыз

Бардык жеке электрондук бөлүктөрүңүздү туташтырууга убакыт келди. Мен бардык компоненттеримди ширеттим, бирок нанды колдонууга да болот (бул учурда дагы эле микроконтроллерге жана haptic мотор драйверине казыктарды ширетүү керек болот).

1. Микроконтроллерге Solder Pressure Sensor: Өрүлгөн зымдарыңыздын бирин микроконтроллериңиздин Analog (A1) пинине туташтырыңыз, ал эми калган өрүлгөн зымды Жерге (Gnd) төөнөгүчкө туташтырыңыз.

2. Haptic Motor Driver үчүн Solder Vibration Motor: Вибрация моторуңуздун кызыл (оң) зымын + терминалына, ал эми көк (жер) зымын haptic мотор драйверинин терминалына кошуңуз.

3. Sapter Haptic Motor Driver for Microcontroller: Эки абдан кыска силикон зым сегменттерин колдонуп, микроконтроллерге haptic мотор драйвери боюнча төмөнкү төөнөгүчтөрдү кошуңуз.

• VIN -> 3V
• GND -> GND
• SCL -> SCL
• SDA -> SDA

*Хаптик мотор драйвери микроконтроллер менен "сүйлөшүү" үчүн I2C деп аталган байланыш системасынын түрүн колдонот. SCL жана SDA төөнөгүчтөрү бул байланыштын ишке ашуу жолдору.

4. Батареяны туташтыруу: Li-Po батареясынын башын микроконтроллерге сайыңыз. Эгер батарейкаңызда заряд бар болсо, ал микроконтроллердеги LEDди күйгүзүшү мүмкүн. Жашоонун алгачкы белгилери!:)

3 -кадам: Электроникаңызды программалоо

Эгерде сиз азырынча Arduino IDEди түшүрүп, орното элек болсоңуз, анда азыр убакыт. Мен программамды коддоону баштоодон мурун сөз менен "псевдокод" кылууну жакшы көрөм, андыктан мен C ++ тилинде эмне жазышым керек экенин түшүндүм.

Бул жерде биздин протездик программалык кодубуз эмне кылып жатат:

Биздин микроконтроллер секундасына көп жолу сенсор аныктап жаткан басымдын маанисин окуйт жана эгер басымдын мааниси жетишерлик күчтүү болсо (башкача айтканда сенсор жер менен байланышта болсо), биз каалаган вибрация моделин иштетебиз. haptic мотор айдоочусу. Тиркелген код бул базалык функцияны аткарат, бирок моторуңузду кысуу сенсору аныктаган ар кандай баалуулуктарга негизделген ар кандай үлгүлөрдүн же күчтүн термелүүсүн камсыз кылуу үчүн оңой ыңгайлаштыруу оңой (б.а. жеңил контакт менен күчтүү байланыш)

*Мен Arduino IDEди колдонуу, китепканаларды орнотуу жана туташкан микро контроллерге кодду жүктөө боюнча негизги билимге ээ болом. Эгер сиз Arduino үчүн таптакыр жаңы болсоңуз, ылдамдыкка жетүү үчүн бул окуу куралдарын колдонуңуз.

1. Adafruit DRV файлдарын Arduino эскизиңиз турган папкага түшүрүп орнотуңуз.

2. LevitateVelostatCode программасын микроконтроллериңизге жүктөңүз, жүктөңүз жана иштетиңиз (велостат сенсорунун сезгичтигине жараша өзгөрмөлөрдү туура коюуну унутпаңыз. CLIFF & CUTOFF баалуулуктарын Arduino Serial Monitorду ачуу жана ар кандай сыноо аркылуу калибрлей аласыз. басым чектери, сизге керек болгон учурда.

3. Куттуктайбыз! Сизде мурунтан эле иштеп жаткан протездик аппарат бар. Калганынын баары эстетика жана аны колдонуучунун денесине кантип жабыштырууну чечет.

4 -кадам: Form Factor + Эстетика

Moonwalkтун колдонуучунун денесине кайда жана кантип тиркелиши сизге байланыштуу. Менин башында болжолдонгон колдонуу ишим бут менен байланышты аныктоо үчүн болгон, андыктан басым сенсору табигый түрдө колдонуучунун таманына туура келет.

Электрониканы жакшы жана компакт сактоо үчүн мен корпустун контейнерин (териге ийкемдүү тийүүгө мүмкүндүк берүү үчүн 3D-принтерде жана силикондо калыпталган) иштеп чыккам. Мен 3D файлдарын (. STL түрүндө) ушул Нускамага тиркеп койдум.

*Максималдуу термелүү үчүн, LRA мотору (z огунун приставкасынан термелүүлөрдү тез жасоо менен иштейт) териге тийген беттер менен түз байланышта болушу маанилүү (ERMден айырмаланып, эгер LRA абада калкып жүрсө, анда сиздин тери эч нерсени сезбейт). Менин дизайным үчүн электрониканы наносакция / гель төшөмөсү менен жабыштыруунун мааниси бар (буларды интернеттен оңой эле сатып алууга болот жана териге көп колдонууга сонун), медициналык лента же кездеменин жеңи. Теорияда, эгер сиз Moonwalkти серпилгич / спандекс кийиминин астына тайдырсаңыз болот, эгерде ал бутка же санга колдонулса.

5 -кадам: Бүткөн протез

Менин дизайным сиз үчүн пайдалуу болот деп ишенем. Сураныч, бул базалык дизайнды оңдоп, ремикс кылыңыз жана өркүндөтүңүз - жана чоочун болбоңуз! Мени менен веб -сайтым аркылуу байланышса болот (www.akshaydinakar.com/home).