MuscleCom - Spiergestuurde interface - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

MuscleCom biedt een nieuwe, innovatieve manier voor lichamelijk gehandicapte patiënten om te communiceren als nooit tevoren. Door EMG-waarden van de spieren van een persoon te meten, kan de gebruiker een gebruikersinterface bedienen waarmee hij dagelijks kan communiceren. Door het gebruik van relatief goedkope en duurzame componenten hebben we een goedkoop en gebruiksvriendelijk product/prototype ontwikkeld met een lage leercurve.

Het hardware-prototype is gebaseerd op een Raspberry Pi 3 Model B in een 3D-geprinte behuizing waarop een NodeJS-server draait met een REACT-frontend die de pulsen van de spieren van de gebruikers synchroniseert.

Een voorbeeld van mensen die gebruik zouden kunnen maken van dit product zijn ALS-patiënten en dergelijke. Mensen die wel een (paar) spier(en) kunnen beheersen, maar niet kunnen praten of wijzen. Dit apparaat is een eenvoudig te gebruiken interface die de patiënt meer onafhankelijkheid en meer plezier geeft.

Let op: Dit product is GEEN medisch hulpmiddel en is niet bedoeld om als zodanig of als accessoire daarvoor te worden gebruikt. Het is ontworpen door studenten, als een klassenproject.

Stap 1: Vereisten

Hardwarevereisten

• 1x Raspberry Pi 3B (OpenCircuit)
• 1x 8GB Micro SD-kaart + Adapter (OpenCircuit)
• 1x Micro USB Stroomkabel + Stekker 5V 2.5A (Amazon)
• 1x RPI3 5 inch LCD-aanraakscherm (AliExpress)
• 1x UTP-kabel (Amazon)
• 3x Myoware spiersensoren (Adafruit)
• (incl. 9x 24mm biomedische sensorpads (Sparkfun))
• 1x 12-bits ADC: ADS1015 (Adafruit)
• 3x Jack Plug Male (zoals deze)
• 3x Jack Plug Female (zoals deze)
• 4x 1.5m Sensorkabel (dubbeladerig, afgeschermd) (AliExpress)
• 1x Prototyping-bord (AliExpress)
• 4x Weerstand 330 Ohm (AliExpress)
• Sommige rode, zwarte en andere gekleurde draad

Geschatte totale kosten met bovenstaande links: ~ $ 130

Softwarevereisten (lokale ontwikkelaar)

• NPM (download)
• NodeJS (download)
• Garen (download)
• Git (download)
• MuscleCom-opslagplaats (download)

Optioneel

5V / min.2.5A (!) Battery Pack (zoals Nierle, dat werkt perfect)

Let op: Sommige van de hierboven gebruikte webshops zijn in het Nederlands, maar Engelse equivalenten zullen niet moeilijk te vinden zijn.

Stap 2: Raspberry Pi-configuratie

Downloadvereisten

Download ter voorbereiding de volgende items:

• Raspbian met bureaublad
• SD-kaart formatter
• Etser
• Windows: Putty

Micro SD-kaart formatteren

1. Plaats de SD-kaart in uw computer. Kies nee wanneer u wordt gevraagd om te formatteren
2. SD-kaartformatter openen
3. Selecteer de Micro SD-kaart
4. Kies Snel formatteren
5. Klik op Formaat

Raspbian installeren

1. Pak het gedownloade Raspbian.zip-bestand uit.
2. Etcher-software openen
3. Selecteer het uitgepakte Raspbian.img-bestand
4. Kies de Micro SD-kaart om naar te schrijven
5. Klik op Flash
6. Nadat het knipperproces is voltooid: Als u door uw besturingssysteem wordt gevraagd om te formatteren, kiest u nee
7. Open de root van de Micro SD-kaart en plaats een bestand met de naam ssh in de map (geen extensie)

Maak verbinding met de Raspberry

De Raspberry heeft standaard inloggegevens, die in de onderstaande stappen worden gebruikt.

• Hostnaam: raspberrypi
• Gebruikersnaam: pi
• Wachtwoord: framboos

1. Koppel de Micro SD-kaart los van uw computer en plaats deze in de Raspberry Pi
2. Zorg ervoor dat uw computer via wifi is verbonden met internet
3. Sluit een UTP-kabel aan op je Raspberry en het andere uiteinde op je pc
4. Sluit de micro-USB-stroomadapter aan

Vanaf hier wordt de tutorial opgesplitst in 2 delen. Een voor Windows en een voor Mac-gebruikers.

ramen

1. Gebruik de Windows+R-sneltoets om het venster Uitvoeren te openen
2. Typ in: ncpa.cpl en druk op OK om het configuratiescherm met netwerkadapters te openen
3. Klik met de rechter muisknop op je Wifi adapter en selecteer eigenschappen
4. Ga naar het tabblad Delen en vink "Andere netwerkgebruikers toestaan verbinding te maken via de internetverbinding van deze computer" aan. OPMERKING: Als dit al was aangevinkt, verwijder dan het vinkje, sla het op en vink het opnieuw aan.
5. Sla de wijzigingen op door op OK. te drukken
6. Putty openen
7. Typ het volgende in hostnaam (en vervang HOSTNAME door de juiste waarde): HOSTNAME.mshome.net
8. Klik op Openen

Mac

1. Systeeminstellingen openen
2. Ga naar delen
3. Kies internet delen in de linkerkolom (nog niet inschakelen)
4. Deel je verbinding via wifi
5. Naar computers die Ethernet gebruiken
6. Schakel internetdeling in door het vakje in de linkerkolom aan te vinken
7. Start uw terminal en typ (en vervang HOSTNAME door de juiste waarde):
8. ssh [email protected]

Pakketten bijwerken

Werk de geïnstalleerde pakketten bij voordat u iets installeert door de volgende opdrachten uit te voeren:

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

Git installerenGebruik de volgende opdracht om Git te installeren:

sudo apt-get install git

Schermstuurprogramma installeren

Als het scherm niet uit de doos werkt. Bekijk deze link voor een stapsgewijze Aan de slag op het scherm.

MuscleCom installeren

Kloon de repository

Installeer Musclecom door deze opdracht uit te voeren:

bash /PATH/TO/REPO/scripts/setup.sh

Stap 3: Draden aansluiten

Sluit de draden aan volgens het schema. Let op: deze schema's bevatten 3 sensoren. Je kunt met deze opstelling maximaal 4 sensoren aansluiten omdat de ADC maar 4 analoge ingangen heeft.

De schilden hebben ongeveer 2,9 V tot 5,7 V nodig. In dit ontwerp gebruiken we ze op 5,0V omdat het meerdere voordelen heeft ten opzichte van 3,3V.

Let er bij het solderen van de sensorkabels op dat u de afscherming als massa gebruikt. Dit zorgt voor signaalsterkte en minder ruis.

Als je geen micro-USB-stekker gebruikt om de Pi van stroom te voorzien (zoals wij deden), soldeer dan de draden aan de contacten onder de micro-USB-stekker van de Pi. Op deze manier gebruikt het nog steeds alle schakelingen die nodig zijn voor de veiligheid en om goed te werken.

Let op: in de schema's zijn de sensoren niet de echte sensoren omdat de Fritzing-bestanden daarvoor nog niet op Github stonden.

Stap 4: 3D printen

Alle behuizingen die voor dit prototype zijn ontworpen, zijn beschikbaar in STL-formaat en zijn tot in detail afgedrukt op een Ultimaker 2+ en Ultimaker 2Go.

Er zijn 4 STL-bestanden:

• Hoofdgeval
• Deksel van de hoofdkoffer
• Sensorbehuizing
• Deksel van de sensorbehuizing

Stap 5: Hoe te gebruiken?

Let op: De gebruikershandleiding voor dit product is in het Nederlands geschreven omdat dit een ongelukkige vereiste was voor het project. Zal in de toekomst in het Engels vertaald worden.