Moonwalk: פרוטטיקה של משוב מהטי: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

תיאור:

Moonwalk הוא מכשיר תותב רגיש ללחץ לאנשים עם תחושת מישוש לקויה (תסמינים דמויי נוירופתיה). Moonwalk נועד לסייע לאנשים לקבל משוב haptic מועיל כאשר כפות רגליהם באות במגע עם הקרקע, כך שיוכלו לשפר איזון + ניידות.

עוצב ונעשה בקוד פתוח על ידי אקשיי דינאקר.

כדי לראות פרויקטים ויצירות נוספות, בקר באתר www.akshaydinakar.com/lab, סטודיו העיצוב ללא מטרות רווח של עיצוב Akshay Dinakar.

פייסבוק: www.facebook.com/akshaydinakar | אינסטגרם: @AkshayDinakarDesign

מכשיר תותב זה משתמש בחיישן velostat (המחובר באמצעות הידבקות רפואית, שאיבת ננו או שרוול בד לכל חלק רלוונטי בגוף) כדי לקרוא ערכי לחץ באמצעות סיכות אנלוגיות במיקרו -בקר מתאים. ברגע שערך הלחץ מגיע לגבול מסוים, מופעל אות האפטי שצוין, המתריע בפני המשתמש כי יצר קשר עם משטח.

הכוונה שלי:

מטרתו של פרויקט זה היא ליצור מכשיר תותב בעלות נמוכה לשיפור העצמאות + הניידות של כל אדם עם קהות בחלק מגופו. יש לי ניסיון אישי עם בני משפחה שחווים מצב זה, ורציתי ליצור פתרון נגיש שאחרים בעלי ניסיון הנדסי מוגבל יוכלו להרכיב בעצמם. בשל האינדיבידואליזציה של הסימפטומים והמגוון בזמינות רכיבים אלקטרוניים, מאתגר ליצור מכשיר המתאים למגוון מקרי שימוש. עם זאת, אני גאה לשחרר את Moonwalk כפתרון שניתן להשתמש בו על כל איבר / חלק מושפע של הגוף, תואם למגוון גורמי צורה (לפי המתאים ביותר למשתמש).

משיקולים אסתטיים וגימור מקצועי, השתמשתי בטכניקות ייצור מתקדמות הכוללות הלחמה, דפוס / יציקת סיליקון והדפסה תלת-ממדית להרכבת תותבת זו. עם זאת, טכניקות פשוטות ולוח תפירה גם עושות את העבודה.

רקע כללי:

כמעט 20 מיליון אנשים בארה ב לבדם חווים נוירופתיה, תופעת לוואי שכיחה של סוכרת, סרטן ודלקת פרקים. הנוירופתיה מתאפיינת בתערובת של כאבי עקצוץ חדים וחוסר תחושה בידיים וברגליים של אנשים, כתוצאה מפגיעה עצבית היקפית. נוירופתיה יכולה להגביל מאוד את הניידות על ידי הפחתת תחושות המגע כאשר כפות רגליים וידיים באות במגע עם משטחים. עם זאת, משוב הפטי בצורה של רעידות על חלקים בלתי מושפעים של הגוף יכול לעזור לאנשים להחזיר את האיזון על ידי קישור המשוב לחושם הפרופריוספטיבי.

אספקה

חוּמרָה:

בקר בקר (כל אחת מהאפשרויות שלהלן היא פנטסטית):

• Arduino Nano (הגודל הפיזי הקטן ביותר, אך ידרוש רכיבים אלקטרוניים נוספים לטעינה)
• Adafruit Flora (אפשרות ללכת לבישים-גורם צורה שטוח ויש לה טעינה מובנית)
• Adafruit Feather (יש שפע תכונות נוספות שאיננו צריכים, אך צורה קומפקטית מאוד וטעינה מובנית). אני אשתמש במיקרו -בקר זה להדרכה זו. ישנן גרסאות שונות של נוצה מאשר כוללות שבבי BLE, WiFi או רדיו - כל אחד יעבוד.

מנוע רטט:

מנוע רטט LRA (מסוגל לספק תחושת רטט הניתנת להתאמה אישית הרבה יותר מאשר מנוע הרטט הרגיל של ERM). כל מנוע רטט מתחת 3V יעבוד, אך LRA יהיה פלט הרטט החזק ביותר (אנו משתמשים במעגל פשוט כדי להפוך את העיצוב שלנו לקומפקטי [מניע את מנוע הרטט ישירות מהמיקרו -בקר), ולרוב הבקרים יש מגבלות זרם שמחלישות את הרטט כוח)

נהג מנוע Haptic (ממשקים בין המיקרו -בקר ומנוע הרטט):

נהג מוטורי Haptic (DRV2605L, מיוצר על ידי טקסס אינסטרומנטס ומופץ על ידי Adafruit)

סוללת Li -Po (איפשהו בטווח של 100 - 350 מיליאמפר / שעה אמורה להיות בשפע):

3.7V, 350 mAh Li-Po

חוט סיליקון:

22 חוט סיליקון AWG (הסיליקון מספק איזון נהדר של גמישות ועמידות לחוט, והוא בקוטר הנכון)

חומר Velostat

Velostat הוא משטח רגיש ללחץ שמשנה את ההתנגדות בעת סחיטה או דחיסה

קלטת

כל סוג קלטת (צינור, סקוטש, חשמל, מיסוך) יעבוד, אבל אני ממליץ על סרט אריזה שקוף ורחב. אתה צריך רק כמה סנטימטרים

רדיד אלומיניום (אתה צריך רק בערך 4x4 אינץ ')

תוֹכנָה:

Arduino IDE (ניתן להוריד ולהשתמש בחינם, להוריד אותו כאן ולהתקין:

שלב 1: הרכיב את חיישן הלחץ של Velostat

זה יותר פשוט ממה שאתה חושב.

1. גזור את הוולוסטט שלך לגודל. השתמש במספריים כדי לקצץ את גיליון הוולוסטט שלך לכל חיישן בגודל שאתה צריך. אם אתה משתמש בתותבת זו לרגליים, הפוך אותה לגודל של עקב. אם אתה משתמש בו עבור ידיים או אצבעות, הפוך אותו למידות של כל עור שתרצה לכסות.

2. חותכים רדיד אלומיניום במידה. חותכים שתי חתיכות של רדיד אלומיניום לאותן מידות כמו פיסת הוולוסטט. סנדוויץ 'חתיכת velostat בין שני חתיכות של רדיד אלומיניום. רדיד האלומיניום משמש כשכבה מוליכה.

3. רצועת חוט סיליקון. בעזרת חשפניות תיל, הפשיטו 3-4 סנטימטרים של חוט חשוף משני מקטעי חוט סיליקון. כל חוט סיליקון צריך להיות באורך של כ-15-20 סנטימטרים (הפוך את שניהם באותו אורך לערעור אסתטי). מניחים כל חוט מפוספס בצד רדיד האלומיניום. הזמנת הסנדוויץ 'הכוללת היא כעת: חוט 1 מפוספס, רדיד אלומיניום 1, velostat, רדיד אלומיניום 2, חוט מפוספס 2.

4. חיישן לחץ קלטת יחד. הדביקו מעל כריך המרכיב שלכם וחתכו את כל נתחי הקלטת הנוספים, כך שהכל מחובר היטב יחד. חשוב ביותר שהוולוסטט יפריד בצורה נקייה בין שני הצדדים של הכריך (רדיד האלומיניום / החוט המופשט בתחתית לא אמור להיות במגע עם כל חלק מהמשטחים המוליכים העליונים).

5. צמה את החוט. כדי לשמור על החוטים יחד ולמנוע מהם להתנפנף במהלך תנועת המשתמש, סובב אותם יחד (ככל שתסתובב יותר פעמים, כך הם יהיו בטוחים יותר). זהו גם תרגול הנדסי חשמל טוב כאשר יש לך קבוצות של חוטים ארוכים העוברים מאותה נקודת התחלה ועד סיום.

שלב 2: חבר את הרכיבים שלך

הגיע הזמן לחבר את כל החלקים האלקטרוניים האישיים שלך. הלחמתי את כל הרכיבים שלי יחד, אך אפשר גם להשתמש בלוח לחם (במקרה זה, עדיין יהיה עליך להלחים סיכות על המיקרו -בקר והנהג המנוע ההאפטי שלך).

1. חיישן לחץ הלחמה למיקרו -בקר: חבר אחד החוטים הקלועים שלך לסיכה אנלוגית (A1) של המיקרו -בקר שלך, והלחם את החוט הקלוע הנותר אל סיכה הקרקע (Gnd).

2. מנוע רטט הלחמה לנהג מנוע הטיס: הלחם את החוט האדום (החיובי) של מנוע הרטט שלך למסוף +, ואת החוט הכחול (הקרקע) למסוף - של נהג המנוע ההאפטי.

3. הלחמה של מנוע הלם להפטה למיקרו -בקר: בעזרת שני מקטעי חוט סיליקון קצרים מאוד, הלחמו את הפינים הבאים במנהג המנוע ההפטטי אל המיקרו -בקר.

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

*נהג המנוע האפטי משתמש בסוג מערכת תקשורת בשם I2C כדי "לדבר" עם המיקרו -בקר. סיכות SCL ו- SDA הן המסלולים לתקשורת זו.

4. חבר סוללה: חבר את כותרת הסוללה של Li-Po אל המיקרו-בקר. אם לסוללה יש טעינה מסוימת, היא עשויה להדליק נורית על הבקר. סימני חיים ראשונים!:)

שלב 3: תכנות האלקטרוניקה שלך

אם עדיין לא הורדת והתקנת את Arduino IDE, זה הזמן. אני אוהב "pseudocode" את התוכנית שלי במילים לפני שאני מתחיל לקודד, כך שכבר הבנתי מה אני צריך לכתוב ב- C ++.

להלן מה שעושה קוד התוכנה התותבת שלנו:

פעמים רבות בשנייה, המיקרו -בקר שלנו קורא את ערך הלחץ שהחיישן מזהה, ואם ערך הלחץ חזק מספיק (במילים אחרות, החיישן נמצא במגע עם הקרקע), אנו מפעילים את כל תבנית הרטט שאנו רוצים מה- נהג מנוע חשמלי. הקוד המצורף משיג את הפונקציונליות הבסיסית הזו, אך קל להתאים אישית את המנוע שלך כדי לספק רעידות של דפוסים או חוזק שונים, בהתבסס על ערכים שונים שחיישן הלחץ מזהה (כלומר מגע קל מול מגע חזק)

*אני מניח ידע בסיסי בשימוש ב- Arduino IDE, התקנת ספריות והעלאת קוד לבקר מיקרו מחובר. אם אתה חדש לגמרי בארדואינו, השתמש במדריכים אלה כדי לעלות במהירות.

1. הורד והתקן את קבצי ה- DRV של Adafruit באותה תיקייה שבה נמצא הסקיצה שלך של Arduino.

2. הורד, העלה והפעל את התוכנית LevitateVelostatCode במיקרו -בקר שלך (הקפד להגדיר את המשתנים כראוי בהתאם לרגישות חיישן הוולוסט שלך. תוכל לכייל את ערכי CLIFF & CUTOFF על -ידי פתיחת צג הסידורי של Arduino ובדיקה שונה גבולות לחץ, במקרה השימוש שאתה צריך.

3. מזל טוב! יש לך כבר מכשיר תותב מתפקד. כל השאר הוא אסתטיקה ומחליטים כיצד ברצונך לצרף אותו לגוף המשתמש.

שלב 4: טופס פקטור + אסתטיקה

זה תלוי בך איפה ואיך אתה רוצה ש- Moonwalk יצורף לגוף המשתמש. מקרה השימוש שהוצג במקור היה לאיתור מגע בכף הרגל, כך שחיישן הלחץ מתאים באופן טבעי מתחת לעקב המשתמש.

כדי לשמור על האלקטרוניקה יפה וקומפקטית, עיצבתי וייצרתי מיכל דיור (מודפס בתלת מימד וצורת סיליקון, כדי לאפשר מגע גמיש עם העור). צירפתי את קבצי התלת -ממד (בצורה. STL) למדריך זה.

*לרטט מקסימלי, חשוב שמנוע ה- LRA (המתפקד על ידי יצירת תנודות במהירות מקפיץ ציר z) יהיה במגע ישיר עם משטחים הנוגעים בעור (בניגוד ל- ERM, אם LRA צף באמצע האוויר, שלך העור לא ירגיש כלום). עבור העיצוב שלי, זה הכי הגיוני לצרף את האלקטרוניקה באמצעות כרית ננו / ג'ל (ניתן לרכוש אותם בקלות באינטרנט והם נהדרים לשימושים מרובים על העור), קלטת רפואית או שרוול בד. בתיאוריה, אתה יכול גם להחליק את Moonwalk מתחת לבגדים אלסטיים / ספנדקס, אם הוא משמש על הרגל או הירך.

שלב 5: התותב המוגמר

אני מקווה שהעיצוב שלי משרת אותך. אנא אל תהסס לצבוט, לרמיקס ולשפר את עיצוב הבסיס הזה - ואל תהיה זר! ניתן ליצור איתי קשר דרך האתר שלי (www.akshaydinakar.com/home).