Mwendo wa mwendo wa jua: Maandiko ya Haptic Prosthetic: Hatua 5

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Maelezo:

Mwendo wa mwezi ni kifaa bandia cha nyeti cha shinikizo kwa watu walio na hisia dhaifu za kugusa (dalili kama za ugonjwa wa neva). Moonwalk iliundwa kusaidia watu binafsi kupokea maoni ya msaada wakati miguu yao inagusana na ardhi, ili waweze kuboresha usawa + uhamaji.

Iliyoundwa na kufanywa chanzo wazi na Akshay Dinakar.

Ili kuona miradi na ubunifu zaidi, tembelea www.akshaydinakar.com/lab, studio ya kubuni isiyo ya faida ya Akshay Dinakar Design.

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

Kifaa hiki bandia hutumia sensorer ya velostat (iliyoambatanishwa kupitia kujitoa kwa matibabu, nanosuction, au sleeve ya kitambaa kwa sehemu yoyote inayofaa ya mwili) kusoma kwa viwango vya shinikizo kupitia pini za analog kwenye microcontroller inayofaa. Mara tu dhamana ya shinikizo inapofikia kikomo fulani, ishara maalum ya haptic imeamilishwa, ikimwonya mtumiaji kwamba amewasiliana na uso.

Nia yangu:

Kusudi la mradi huu ni kuunda kifaa bandia cha gharama nafuu ili kuongeza uhuru + wa mtu yeyote aliye na ganzi katika sehemu ya mwili wao. Nina uzoefu wa kibinafsi na wanafamilia ambao wanapata hali hii, na nilitaka kuunda suluhisho linaloweza kupatikana ambalo wengine wenye uzoefu mdogo wa uhandisi wangekusanyika peke yao. Kwa sababu ya ubinafsishaji wa dalili na anuwai katika upatikanaji wa vifaa vya elektroniki, ni ngumu kuunda kifaa kinachofanya kazi kwa anuwai ya kesi za utumiaji. Walakini, ninajivunia kutoa Moonwalk kama suluhisho ambalo linaweza kutumika kwenye kiungo chochote / sehemu iliyoathiriwa ya mwili, inayoambatana na safu ya sababu za fomu (ambayo ni sahihi zaidi kwa mtumiaji).

Kwa kuzingatia urembo na kumaliza kwa kitaalam, nimetumia mbinu za hali ya juu za kutengeneza ikiwa ni pamoja na kutengeneza soldering, ukingo / utupaji wa silicone, na uchapishaji wa 3D kukusanyika bandia hii. Walakini, mbinu rahisi za kuweka mkate na kushona pia hufanya kazi ifanyike.

Usuli:

Karibu watu milioni 20 nchini Merika peke yao hupata ugonjwa wa neva, athari ya kawaida ya ugonjwa wa sukari, saratani, na ugonjwa wa arthritis. Ugonjwa wa neva unaonyeshwa na mchanganyiko wa maumivu makali ya kuchochea na kufa ganzi mikononi na miguuni mwa watu, kama matokeo ya uharibifu wa neva ya pembeni. Ugonjwa wa neva unaweza kupunguza uhamaji kwa kupunguza hisia za kugusa wakati miguu na mikono inawasiliana na nyuso. Walakini, maoni ya haptic katika mfumo wa mitetemo kwenye sehemu ambazo hazijaathiriwa za mwili zinaweza kusaidia watu kupata tena usawa kwa kuunganisha maoni na hisia zao za kupendeza.

Vifaa

Vifaa:

Microcontroller (chaguzi yoyote hapa chini ni nzuri):

• Arduino Nano (saizi ndogo ya mwili, lakini itahitaji vifaa vya ziada vya elektroniki kwa kuchaji)
• Flora ya Adafruit (chagua chaguo la kuvaa - fomu ya gorofa na imejaza ndani)
• Manyoya ya Adafruit (ina vitu vingi vya ziada ambavyo hatuitaji, lakini fomu ndogo sana na kuchaji iliyojengwa). Nitatumia microcontroller hii kwa mafunzo haya. Kuna matoleo tofauti ya Manyoya kuliko pamoja na BLE, WiFi, au Chips za redio - yoyote itafanya kazi.

Mtetemeko wa Magari:

LRA vibration motor (inayoweza kutoa hisia za vibration zinazoweza kubadilishwa zaidi kuliko motor ya kawaida ya kutetemeka ya ERM). Gari yoyote ya kutetemeka chini ya 3V itafanya kazi, lakini LRA itakuwa pato la nguvu zaidi la vibration (tunatumia mzunguko uliorahisishwa kufanya muundo wetu uwe sawa [kuwezesha motor ya vibration moja kwa moja kutoka kwa microcontroller), na wadhibiti wengi wa microcontroller wana mapungufu ya sasa ambayo hudhoofisha utetemekaji. nguvu)

Haptic Motor Dereva (viunganisho kati ya microcontroller na motor vibration):

Dereva wa Magari ya Haptic (DRV2605L, iliyotengenezwa na Hati za Texas na kusambazwa na Adafruit)

Li-Po Battery (mahali pengine katika anuwai ya 100 - 350 mAh inapaswa kuwa mengi):

3.7v, 350 m Li Li-Po

Waya ya Silicone:

22 AWG Silicone Wire (silicone hutoa usawa mkubwa wa kubadilika na uimara kwa waya, na ni kipenyo sahihi)

Velostat Nyenzo

Velostat ni uso nyeti wa shinikizo ambao hubadilisha upinzani unapobanwa au kubanwa

Tape

Aina yoyote ya mkanda (duct, Scotch, umeme, masking) itafanya kazi, lakini ninapendekeza mkanda wa uwazi na pana wa ufungaji. Utahitaji inchi chache tu

Alumini Foil (Unahitaji tu juu ya inchi 4x4)

Programu:

Arduino IDE (Bure kupakua na kutumia, pata hapa na usakinishe:

Hatua ya 1: Unganisha Sensorer yako ya Shinikizo la Velostat

Ni rahisi kuliko unavyofikiria.

1. Kata velostat yako kwa ukubwa. Tumia mkasi kukata karatasi yako ya velostat kwa sensa yoyote ya saizi unayohitaji. Ikiwa unatumia bandia hii kwa miguu, ifanye ukubwa wa kisigino. Ikiwa unatumia mikono au vidole, tengeneza vipimo vya ngozi yoyote unayotaka kufunika.

2. Kata foil ya alumini kwa ukubwa. Kata vipande viwili vya karatasi ya aluminium kwa vipimo sawa na kipande cha velostat. Sandwich kipande cha velostat katikati kati ya vipande viwili vya karatasi ya aluminium. Mchoro wa alumini hutumika kama safu ya kupendeza.

3. Ukanda wa waya ya silicone. Kutumia vipande vya waya, vua inchi 3-4 za waya wazi kutoka kwa sehemu mbili za waya za silicone. Kila waya ya silicone inapaswa kuwa na urefu wa inchi 15-20 (ziwe na urefu sawa kwa mvuto wa urembo). Weka kila waya uliovuliwa upande wa foil ya alumini. Agizo la sandwich kwa ujumla ni sasa: waya 1 iliyovuliwa, karatasi ya aluminium 1, velostat, karatasi ya alumini 2, waya 2.

4. Sura ya shinikizo la mkanda pamoja. Kanda juu ya sandwich yako ya sehemu na ukate vipande vyovyote vya ziada vya mkanda, kama kwamba kila kitu kimeunganishwa kwa usalama. Ni muhimu sana kwamba velostat itenganishe pande mbili za sandwich (karatasi ya aluminium / waya iliyovuliwa chini haipaswi kuwasiliana na sehemu yoyote ya nyuso za juu).

5. Suka waya. Kuweka waya pamoja na kuzizuia kuzunguka wakati wa harakati za mtumiaji, zungusha pamoja (mara nyingi unapozunguka, watakuwa salama zaidi). Hii pia ni mazoezi mazuri ya uhandisi wa umeme wakati una vikundi vya waya mrefu zinazoenda kutoka mwanzo huo hadi mwisho.

Hatua ya 2: Unganisha Vipengele vyako

Wakati wa kuunganisha sehemu zako zote za elektroniki. Niliuza vifaa vyangu vyote pamoja, lakini pia inawezekana kutumia ubao wa mkate (kwa hali hiyo, utahitaji bado kuweka pini kwenye mdhibiti wako mdogo na dereva wa gari la haptic).

1. Sensorer ya Shinikizo la Solder kwa Microcontroller: Unganisha moja ya waya wako wa kusuka kwenye pini ya Analog (A1) ya microcontroller yako, na uunganishe waya uliosukwa kwa pini ya Ground (Gnd).

2. Solder Vibration Motor kwa Haptic Motor Dereva: Shika waya mwekundu (chanya) wa gari lako la mtetemeko hadi kwenye terminal, na waya wa bluu (ardhini) kwa - terminal ya dereva wa haptic.

3. Solder Haptic Motor Dereva kwa Microcontroller: Kutumia sehemu mbili fupi sana za waya za silicone, songa pini zifuatazo kwenye dereva wa haptic kwa microcontroller.

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

* Dereva wa haptic hutumia aina ya mfumo wa mawasiliano unaoitwa I2C "kuzungumza" na mdhibiti mdogo. Pini za SCL na SDA ni njia za mawasiliano hii kufanyika.

4. Unganisha Betri: Chomeka kichwa cha betri cha Li-Po kwa mdhibiti mdogo. Ikiwa betri yako ina malipo kadhaa, inaweza kuwasha taa ya taa kwenye microcontroller. Ishara za kwanza za maisha!:)

Hatua ya 3: Kupanga Elektroniki Yako

Ikiwa haujapakua na kusanikisha Arduino IDE bado, huu ni wakati. Ninapenda "pseudocode" mpango wangu kwa maneno kabla ya kuanza kuweka alama, ili tayari nimegundua kile ninachohitaji kuandika katika C ++.

Hapa ndivyo kanuni yetu ya programu bandia inafanya:

Mara nyingi kwa sekunde ndogo, mdhibiti wetu mdogo anasoma kwa dhamana ya shinikizo ambayo sensorer inagundua, na ikiwa dhamana ya shinikizo ina nguvu ya kutosha (kwa maneno mengine, sensa inawasiliana na ardhi), tunaamsha muundo wowote wa mtetemo tunaotaka kutoka dereva wa gari la haptic. Nambari iliyoambatanishwa inakamilisha utendakazi huu wa msingi, lakini ni rahisi kugeuza motor yako kutoa vibrations ya mifumo au nguvu anuwai, kulingana na maadili tofauti ambayo sensorer ya shinikizo hugundua (i.e. mawasiliano nyepesi dhidi ya mawasiliano yenye nguvu)

* Ninachukua maarifa ya kimsingi ya kutumia Arduino IDE, kusanikisha maktaba na kupakia nambari kwa mdhibiti mdogo aliyeunganishwa. Ikiwa wewe ni mpya kabisa kwa Arduino, tumia mafunzo haya ili upate kasi.

1. Pakua na usakinishe faili za Adafruit DRV kwenye folda ile ile ambayo mchoro wako wa Arduino uko.

2. Pakua, pakia, na uendesha programu ya LevitateVelostatCode kwenye microcontroller yako (hakikisha kuweka vigeuzi ipasavyo kulingana na usikivu wa sensa yako ya velostat. Unaweza kusawazisha maadili ya CLIFF & CUTOFF kwa kufungua Arduino Serial Monitor na kujaribu tofauti. mipaka ya shinikizo, kwa kesi ya matumizi unayohitaji.

3. Hongera! Tayari una kifaa bandia kinachofanya kazi. Zilizobaki ni uzuri na kuamua jinsi unataka kuambatanisha na mwili wa mtumiaji.

Hatua ya 4: Sababu ya Fomu + Aesthetics

Ni juu yako wapi na jinsi gani unataka Moonwalk kushikamana na mwili wa mtumiaji. Kesi yangu ya matumizi ya awali iliyotarajiwa ilikuwa kwa kugundua mawasiliano ya miguu, kwa hivyo sensor ya shinikizo kawaida inafaa chini ya kisigino cha mtumiaji.

Ili kuweka umeme mzuri na mzuri, nilibuni na kutengeneza kontena la nyumba (3D-iliyochapishwa na silicone iliyotengenezwa, kuruhusu mawasiliano rahisi na ngozi). Nimeambatanisha faili za 3D (katika fomu ya. STL) kwa hii inayoweza kufundishwa.

* Kwa kutetemeka kwa kiwango cha juu, ni muhimu kwamba motor ya LRA (ambayo inafanya kazi kwa kutengeneza mitetemo haraka kutoka kwa chemchemi ya z-axis) inawasiliana moja kwa moja na nyuso zinazogusa ngozi (tofauti na ERM, ikiwa LRA inaelea juu, ngozi haitasikia chochote). Kwa muundo wangu, ni busara zaidi kushikamana na umeme kupitia pedi ya nanosuction / gel (hizi zinaweza kununuliwa kwa urahisi mkondoni na ni nzuri kwa matumizi mengi kwenye ngozi), mkanda wa matibabu, au sleeve ya kitambaa. Kwa nadharia, unaweza pia kuteleza kwa mwendo wa mwezi chini ya nguo za kunyooka / spandex, ikiwa inatumika kwenye mguu au paja.

Hatua ya 5: Prosthetic iliyokamilishwa

Natumai muundo wangu unakutumia huduma. Tafadhali jisikie huru kurekebisha, remix, na kuboresha muundo huu wa msingi - na usiwe mgeni! Ninaweza kuwasiliana kupitia wavuti yangu (www.akshaydinakar.com/home).