Gangbewaarder: 7 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Probleemstelling

In een onderzoek onder 87 normale, oudere volwassenen, toonde het meten van looppatronen en stemming correlatief bewijs dat lopen een indicatie kan zijn van het niveau van depressie in een klinische populatie [1]. Bovendien is aangetoond dat het verbeteren van het looppatroon het risico op pijn en verwondingen vermindert, de natuurlijke schokabsorptiemechanismen van het lichaam gebruikt en de energiebelasting van lopen en rennen in de tijd verdeelt. Ons project is bedoeld om een goede manier van lopen te bevorderen om het welzijn van degenen die het gebruiken te verbeteren.

[1] Sloman, L, et al. "Stemming, depressieve ziekte en looppatronen." Current Neurology and Neuroscience Reports., U. S. National Library of Medicine, april 1987, www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3567834.

Overzicht van hoe het werkt

Ons apparaat evalueert het looppatroon van een gebruiker en bepaalt of deze op de meest optimale manier loopt, op basis van de verdeling van de voetdruk. We hebben dit bereikt door middel van drukgevoelige geleidende vellen in een set draagbare vloerpads. We evalueerden hun gang op basis van de gemiddelde hoeveelheid druk die op hun hiel of bal van hun voet werd uitgeoefend. Dit zorgt ervoor dat een reeks RGB-LED's oplicht op basis van het resultaat van de gangevaluatie.

Bij het initialiseren van de pads stelt de eerste ronde witte LED's de gebruiker in staat om de pad op de grond te kantelen en in de gewenste positie te plaatsen. Wanneer de tweede ronde blauwe LED's oplicht, moet de gebruiker op de pads gaan staan. Dit registreert de maximale en minimale uitgeoefende druk voor de voor- en achterkant van de voet. Met behulp van deze cijfers hebben we het gebruikt om toekomstige metingen van de velostat te normaliseren. Daarnaast berekenen we een variabele drempel die detecteert wanneer de pad moet beginnen met het lezen van waarden, gebaseerd op of iemand op de pad stapt.

Afbeelding

Onze laatste iteratie van het project wordt weergegeven in de bovenstaande afbeeldingen.

Stap 1: Materialen

Lijst met materialen (voor een enkele pad)

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

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

¼ van een NeoPixel RGB-strip (https://amzn.to/2E1dGGG)

14 "x 16" ¾ Inch multiplex (https://amzn.to/2QJyPf8)

1 1,3 V lithium-ionbatterij (https://bit.ly/2AVIcP7)

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

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

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

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

Stap 2: lasersnijden

We lasersnijden twee stukken multiplex van 1/2 voor elk voetkussen. Het onderste deel herbergt de draden en elektronica, terwijl het bovenste frame de drukkussens bevat en de onderstaande delen beschermt. Een totaal van 8 stukken maakt 4 voetkussens wanneer ze worden samengevoegd samen.

Het Illustrator-bestand is de uiteindelijke afmetingen van de voetzool. De RODE lijnen moeten worden ingesteld op CUT en de ZWARTE moet worden gegraveerd. Afhankelijk van de lasersnijmachine zijn er verschillende kracht/snelheid-combinaties nodig om een gravure te krijgen die diep genoeg is om de Arduino Lilypad vlak onder het voetkussen te laten zitten. Ter referentie, we gebruikten 50 snelheden, 40 kracht en maakten 3 passen.

Stap 3: Bedrading

We gebruikten de LilyPad Arduino AT, die wordt geleverd met in totaal 11 connectorpinnen.

Hier zijn de details voor het bedraden van de Gait Keeper zoals weergegeven in het Fritzing-diagram en de prototypeafbeeldingen hierboven:

• Velostat Positief voor > A5
• Terug Velostat Positief > A4
• Velostat-aardingen > GND-pin
• LED-signaal > A3
• LED GND > GND-pin
• LED Positief > Positieve Pin

Stap 4: Coderen

Hieronder is een link naar onze code, en bijgevoegd is een afbeelding van onze pseudocode en aanpak:

Stap 5: Montage

Voor het uiteindelijke assemblageproces hebben we eerst de NeoPixel RGB-strip in stukken gesneden die lang genoeg zijn om rond de omtrek van de pad te wikkelen en draad af te snijden om in de sporen te passen die we in de pads hadden gegraveerd. Vervolgens soldeerden we de draden aan de juiste pinnen op elk van de Lilypads, zoals aangegeven in de eerste afbeelding hierboven, en uploadden onze code naar de borden. Vervolgens hebben we stroken aluminiumfolie door de sleuven geregen die we met een laser hadden gesneden en op hun plaats geplakt, zoals weergegeven in de tweede en derde afbeelding. Vervolgens gebruikten we de sporen voor de bedrading om met kopertape aan de aluminiumfolie te bevestigen en soldeerden de bedrading verbonden met Lilypads aan de corresponderende contactpunten (pin A5 naar het voorste pad door de bovenkant van lasergesneden bedradingssporen, pin A4 naar de onderkant en de grond door het midden - weergegeven in de vierde afbeelding).

Zoals weergegeven in de vijfde afbeelding, hebben we Velostat-stroken vastgemaakt die op dezelfde maat waren gesneden als de aluminiumfoliestroken, en deze op hun plaats geplakt om ervoor te zorgen dat ze uniform contact maakten met het geleidende materiaal. Voor de bovenste laag geleidend materiaal hebben we kopertape gebruikt vanwege de duurzaamheid, waardoor een spiraalvormig patroon ontstond om het hele oppervlak van het rechthoekige stuk hout te bedekken dat te zien is in de zesde afbeelding hierboven, en alles op zijn plaats te houden. We hebben ook de kopertape gebruikt om een verbinding te maken tussen deze spiraalvormige lagen die door de lasergesneden sleuven zijn geregen om de gesoldeerde aardingsbedrading te bereiken.

Ten slotte hebben we alle materialen ingeklemd en de hele houten framedelen verbonden, de opgeladen batterijen aangesloten en de Lilypad in de daarvoor bestemde behuizing gelijmd. Toen alles op zijn plaats was gezet, hebben we houtlijm gebruikt om de houten lijst aan elkaar te plakken en vervolgens de gesneden RGB-strips aan de buitenrand te bevestigen en de lijm een nacht te laten drogen.

Stap 6: Interactie demonstratievideo

Hier is een video van een van onze groepsleden die op de pads loopt en LED-feedback krijgt.