Oy yurishi: protez: 5 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Tavsif:

Moonwalk-bu sezuvchanligi buzilgan (neyropatiyaga o'xshash alomatlar) bo'lgan odamlar uchun bosim sezgir protez qurilmasi. Moonwalk odamlarga oyoqlari erga tegib ketganda, ular muvozanatni + harakatchanlikni yaxshilashi uchun foydali haptikli fikrlarni qabul qilishga yordam berish uchun mo'ljallangan.

Akshay Dinakar tomonidan ishlab chiqilgan va ochiq manbali.

Ko'proq loyihalar va ijod namunalarini ko'rish uchun www.shshaydinakar.com/lab, Akshay Dinakar Design notijorat dizayn studiyasiga tashrif buyuring.

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

Ushbu protez moslamasi tegishli mikrokontrollerdagi analog pinlar orqali bosim qiymatlarini o'qish uchun velostat sensori (tibbiy yopishqoqlik, nanosaktsiya yoki matoning gilzasi orqali tananing har qanday tegishli qismiga biriktirilgan) yordamida o'qiladi. Bosim qiymati ma'lum bir chegaraga yetganidan so'ng, foydalanuvchini sirt bilan aloqa qilganligi to'g'risida ogohlantiruvchi ma'lum bir haptik signal ishga tushadi.

Mening niyatim:

Loyihaning maqsadi-tanasining bir qismida uyqusizlik bo'lgan har bir kishining mustaqilligi + harakatchanligini oshirish uchun arzon protez qurilmasini yaratish. Menda bu holatni boshdan kechirgan oila a'zolari bilan shaxsiy tajribam bor va men cheklangan muhandislik tajribasiga ega bo'lganlar o'z -o'zidan yig'ilishi mumkin bo'lgan echimni yaratmoqchi edim. Alomatlar va elektron komponentlarning xilma -xilligi tufayli individual foydalanish holatlarida ishlaydigan qurilmani yaratish qiyin. Shunga qaramay, men Moonwalk -ni tananing har qanday a'zosi / ta'sirlangan qismida ishlatilishi mumkin bo'lgan yechim sifatida chiqarganimdan faxrlanaman, u bir qancha shakl omillariga mos keladi (qaysi biri foydalanuvchi uchun eng mos).

Estetik nuqtai nazar va professional ishlov berish uchun men ushbu protezni yig'ish uchun lehim, silikon qoliplash / quyish va 3D bosib chiqarish kabi ilg'or ishlab chiqarish usullarini qo'lladim. Shu bilan birga, oddiy non taxlash va tikish texnikasi ham ishni bajaradi.

Fon:

AQShda 20 millionga yaqin odamda nevropatiya, diabet, saraton va artritning umumiy yon ta'siri kuzatiladi. Neyropatiya periferik nervlarning shikastlanishi natijasida odamlarning qo'llari va oyoqlarida o'tkir karıncalanma va uyqusizlik aralashuvi bilan tavsiflanadi. Neyropatiya oyoq va qo'llar yuzasiga tegsa, teginish sezuvchanligini pasaytirib, harakatchanlikni keskin cheklashi mumkin. Biroq, tananing ta'sirlanmagan qismlarida tebranish ko'rinishidagi haptik qayta aloqa, odamlarning fikrini proprioseptiv tuyg'usi bilan bog'lash orqali muvozanatni tiklashga yordam beradi.

Ta'minotlar

Uskuna:

Mikrokontroller (quyidagi variantlardan har biri ajoyib):

• Arduino Nano (eng kichik jismoniy o'lcham, lekin zaryadlash uchun qo'shimcha elektron komponentlar kerak bo'ladi)
• Adafruit Flora (kiyiladigan kiyimlar uchun variant-tekis shaklli va o'rnatilgan zaryadlangan)
• Adafruit Feather (bizga kerak bo'lmagan qo'shimcha funktsiyalar ko'p, lekin juda ixcham va o'rnatilgan zaryad). Men ushbu darslik uchun ushbu mikrokontrollerdan foydalanaman. Feather -ning BLE, WiFi yoki Radio chiplarini qo'shishdan ko'ra turli xil versiyalari mavjud - har qanday ishlaydi.

Vibratsiyali vosita:

LRA tebranish dvigateli (odatiy ERM tebranish dvigateliga qaraganda ancha moslashtirilgan tebranish hissi bilan ta'minlay oladi). 3V kuchlanishli har qanday tebranish dvigateli ishlaydi, lekin LRA eng kuchli tebranish chiqishi bo'ladi (biz o'z dizaynimizni ixcham qilish uchun soddalashtirilgan sxemadan foydalanmoqdamiz [vibratsiyali dvigatelni to'g'ridan -to'g'ri mikrokontrolderdan quvvat olamiz) va ko'pchilik mikrokontrolderlar tebranishni susaytiradigan oqim cheklovlariga ega. kuch)

Haptik dvigatel drayveri (mikrokontroller va tebranish dvigateli o'rtasidagi interfeyslar):

Haptik dvigatel drayveri (DRV2605L, Texas Instruments tomonidan ishlab chiqarilgan va Adafruit tomonidan tarqatilgan)

Li -Po batareyasi (100 - 350 mA / soat oralig'ida bo'lishi kerak):

3.7v, 350 mA / soat Li-Po

Silikon tel:

22 AWG Silicone Wire (silikon moslashuvchanlik va chidamlilikning ajoyib muvozanatini ta'minlaydi va to'g'ri diametrdir)

Velostat materiallari

Velostat-bosimga sezgir sirt, siqilgan yoki siqilgan paytda qarshilikni o'zgartiradi

Lenta

Har qanday lenta (yopishqoq, skotch, elektr, niqob) ishlaydi, lekin men shaffof va keng qadoqlash tasmasini tavsiya qilaman. Sizga faqat bir necha dyuym kerak bo'ladi

Alyuminiy folga (sizga atigi 4x4 dyuym kerak)

Dasturiy ta'minot:

Arduino IDE (Yuklab olish va ishlatish uchun bepul, bu yerdan oling va o'rnating:

1 -qadam: Velostat bosim sensori yig'iladi

Bu siz o'ylagandan ko'ra oddiyroq.

1. Velostatni o'lchamiga qarab kesib oling. Velostat varag'ini kerakli o'lchamdagi sensorga kesish uchun qaychi ishlating. Agar siz bu protezni oyoqlar uchun ishlatayotgan bo'lsangiz, uni tovonning kattaligiga yarating. Agar siz uni qo'llar yoki barmoqlar uchun ishlatayotgan bo'lsangiz, uni yopmoqchi bo'lgan terining o'lchamiga moslang.

2. Alyuminiy folga hajmini kesib oling. Alyuminiy folga ikki qismini velostat bo'lagi bilan bir xil o'lchamda kesib oling. Alyuminiy folga bo'laklari orasidagi velostat bo'lagi sendvich. Alyuminiy folga Supero'tkazuvchilar qatlam bo'lib xizmat qiladi.

3. Silikon simi. Tel-sıyıcılardan foydalanib, silikon simning ikkita segmentidan 3-4 dyuymli ochiq simni ajratib oling. Har bir silikon simning uzunligi taxminan 15-20 dyuym bo'lishi kerak (estetik jozibasi uchun ikkalasini ham bir xil uzunlikda qiling). Har bir ajratilgan simni alyumin folga yon tomoniga joylashtiring. Hozirgi vaqtda sendvichning umumiy buyurtmasi quyidagicha: yirtilgan sim 1, alyumin folga 1, velostat, alyumin folga 2, yalang'och sim 2.

4. Lenta bosimi sensori birgalikda. Butun sendvichni lenta bilan mahkamlang va hamma narsani bir -biriga mahkam bog'lab qo'yadigan qo'shimcha lentalarni kesib oling. Velostat sendvichning ikki tomonini toza ajratib turishi juda muhim (pastki qismidagi alyumin folga / yupqa sim yuqori o'tkazuvchi yuzalar bilan aloqa qilmasligi kerak).

5. Telni o'rang. Simlarni bir -biriga bog'lab turish va foydalanuvchi harakati paytida ularning burilishining oldini olish uchun ularni bir -biriga burab qo'ying (qanchalik ko'p aylantirsangiz, ular shunchalik xavfsiz bo'ladi). Agar siz bir xil boshidan oxirigacha uzun simlar guruhiga ega bo'lsangiz, bu ham yaxshi elektrotexnika amaliyoti.

2 -qadam: Komponentlaringizni ulang

Barcha shaxsiy elektron qismlarni ulash vaqti keldi. Men barcha komponentlarimni bir -biriga lehimladim, lekin non taxtasidan ham foydalanish mumkin (bu holda, siz hali ham mikrokontroleringizga va haptikli dvigatelga pinlarni lehimlashingiz kerak bo'ladi).

1. Mikrokontrollerga lehim bosimi sensori: O'rnatilgan simlardan birini mikrokontroleringizning Analog (A1) piniga ulang va qolgan o'ralgan simni Ground (Gnd) piniga lehimlang.

2. Haptik dvigatel haydovchisiga lehim tebranish dvigateli: tebranish dvigatelining qizil (musbat) simini + terminaliga, ko'k (tuproqli) simni haptikli dvigatelning terminaliga lehimlang.

3. Haptik dvigatel drayverini mikrokontrolderga lehimlang: ikkita juda qisqa silikon simli segmentdan foydalanib, haptiv motor drayveridagi quyidagi pimlarni mikrokontrollerga lehimlang.

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

*Haptik motorli haydovchi mikrokontroller bilan "gaplashish" uchun I2C deb nomlangan aloqa tizimi turidan foydalanadi. SCL va SDA pinlari - bu aloqa uchun yo'llar.

4. Batareyani ulang: Li-Po batareya sarlavhasini mikrokontrollerga ulang. Agar batareyangiz zaryadlangan bo'lsa, u mikrokontrolderdagi LEDni yoqishi mumkin. Hayotning birinchi belgilari!:)

3 -qadam: Elektron qurilmangizni dasturlash

Agar siz Arduino IDE -ni hali yuklab olmagan bo'lsangiz va o'rnatmagan bo'lsangiz, hozir vaqti keldi. Men kodlashni boshlashdan oldin o'z dasturimni so'zlar bilan "pseudocode" qilishni yaxshi ko'raman, shuning uchun men C ++ da nima yozishim kerakligini allaqachon tushundim.

Mana bizning protezli dasturiy kodimiz nima qiladi:

Sekundiga ko'p marta bizning mikrokontrolerimiz sensori aniqlaydigan bosim qiymatini o'qiydi va agar bosim etarlicha kuchli bo'lsa (boshqacha qilib aytganda, sensor er bilan aloqa qilsa), biz xohlagan tebranish modelini ishga tushiramiz. haptik motorli haydovchi. Ilova qilingan kod bu asosiy funktsiyani bajaradi, lekin bosim sensori aniqlaydigan turli qiymatlarga (ya'ni, engil kontakt va kuchli kontaktga) asoslangan holda, sizning motoringizni har xil naqsh yoki kuchning tebranishini ta'minlash uchun sozlash oson

*Men Arduino IDE-dan foydalanish, kutubxonalarni o'rnatish va ulangan mikro-kontrollerga kodni yuklash bo'yicha asosiy bilimlarga ega bo'laman. Agar siz Arduino -da mutlaqo yangi bo'lsangiz, tezlikni oshirish uchun ushbu darsliklardan foydalaning.

1. Adafruit DRV fayllarini Arduino eskizingiz joylashgan papkaga yuklab oling va o'rnating.

2. Mikroto'lqinli qurilmangizga LevitateVelostatCode dasturini yuklab oling, yuklang va ishga tushiring (velostat sensori sezgirligiga qarab o'zgaruvchilarni mos ravishda sozlang. Arduino Serial monitorini ochib CLIFF va CUTOFF qiymatlarini sozlashingiz mumkin. bosim chegaralari, foydalanish holati uchun sizga kerak.

3. Tabriklaymiz! Sizda allaqachon ishlaydigan protez qurilmasi bor. Qolganlarning hammasi estetika va uni foydalanuvchi tanasiga qanday yopishtirishni hal qilishdir.

4 -qadam: Form Faktor + Estetika

Moonwalk foydalanuvchining tanasiga qayerda va qanday qilib biriktirilishi sizga bog'liq. Mening dastlab o'ylab topilgan holatim oyoq kontaktini aniqlash edi, shuning uchun bosim sensori tabiiy ravishda foydalanuvchining tovoniga to'g'ri keladi.

Elektronika chiroyli va ixcham bo'lishi uchun men korpus konteynerini (teri bilan moslashuvchan aloqa qilish uchun 3D bosma va silikon qolipli) ishlab chiqardim. Men 3D -fayllarni (. STL shaklida) ushbu ko'rsatmaga biriktirdim.

*Maksimal tebranish uchun LRA dvigateli (z o'qi bulog'idan tebranishlarni tezlik bilan ishlab chiqaruvchi) teriga tegadigan yuzalar bilan bevosita aloqada bo'lishi muhim (ERMdan farqli o'laroq, agar LRA havoda suzayotgan bo'lsa) teri hech narsani sezmaydi). Mening dizaynimga ko'ra, elektronikani nanosaktsiya / jel yostig'i bilan ulash mantiqan to'g'ri keladi (ularni Internetda osongina sotib olish mumkin va terini ko'p marta ishlatish uchun juda yaxshi), tibbiy lenta yoki mato qisma. Nazariy jihatdan, agar siz Moonwalk -ni elastik / spandeksli kiyim ostiga qo'yib qo'yishingiz mumkin, agar u oyoq yoki sonda ishlatilsa.

5 -qadam: tayyor protez

Umid qilamanki, mening dizaynim siz uchun foydali bo'ladi. Iltimos, ushbu dizaynni tuzating, remiks qiling va yaxshilang - begona bo'lmang! Men bilan veb -saytim orqali bog'lanishim mumkin (www.akshaydinakar.com/home).