Moonwalk: A Haptic Feedback Протез: 5 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Тодорхойлолт:

Moonwalk бол мэдрэмтгий мэдрэмтгий байдал (невропати шиг шинж тэмдэг) бүхий хүмүүст зориулагдсан даралт мэдрэмтгий хиймэл төхөөрөмж юм. Moonwalk нь хувь хүмүүст хөл нь газартай холбогдоход туслалцаа үзүүлэх хариу үйлдэл авахад туслах зорилгоор бүтээгдсэн бөгөөд ингэснээр тэнцвэрт байдал, хөдөлгөөнийг сайжруулдаг.

Акшай Динакар зохион бүтээсэн, нээлттэй эх сурвалжтай.

Илүү олон төсөл, бүтээлийг үзэхийг хүсвэл www.shshaydinakar.com/lab, ашгийн бус дизайны студи болох Акшай Динакар дизайнд зочилно уу.

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

Энэхүү хиймэл төхөөрөмж нь зохих микроконтроллер дээрх аналог тээглүүрээр даралтын утгыг уншихын тулд velostat мэдрэгч (эмнэлгийн наалдамхай, нано соролт эсвэл даавууны ханцуйгаар холбож биеийн аль ч хэсэгт бэхэлсэн) ашигладаг. Даралтын утга тодорхой хязгаарт хүрмэгц тодорхойлсон haptic дохио идэвхжиж, хэрэглэгчид гадаргуутай холбоо тогтоосныг мэдэгдэнэ.

Миний зорилго:

Энэхүү төслийн зорилго нь биеийн хэсэг нь мэдээ алдсан аливаа хүний бие даасан байдал + хөдөлгөөнийг сайжруулах зорилгоор хямд өртөгтэй хиймэл төхөөрөмж бүтээхэд оршино. Нөхцөл байдлыг мэдэрсэн гэр бүлийн гишүүдтэй би хувийн туршлагатай бөгөөд инженерийн туршлага багатай бусад хүмүүс өөрсдөө угсрах боломжтой хүртээмжтэй шийдлийг бий болгохыг хүсч байсан. Цахим бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шинж чанар, олон талт байдлыг харгалзан хувь хүний онцлогоос шалтгаалан олон төрлийн хэрэглээнд тохирсон төхөөрөмжийг бүтээх нь хэцүү байдаг. Гэсэн хэдий ч би Moonwalk -ийг биеийн аль ч мөч / нөлөөлөлд өртсөн хэсэгт ашиглаж болох олон төрлийн хэлбэрийн хүчин зүйлүүдтэй нийцсэн шийдэл болгон гаргаж байгаагаараа бахархаж байна (хэрэглэгчдэд аль нь илүү тохиромжтой вэ).

Гоо сайхны асуудал, мэргэжлийн өнгөлгөөг хийхийн тулд би энэхүү хиймэл хийцийг угсрахдаа гагнах, силикон хэвлэх / цутгах, 3D хэвлэх зэрэг дэвшилтэт технологийг ашигласан. Гэсэн хэдий ч талхны тавцангаар оёх, оёх энгийн техникүүд нь ажлыг гүйцэтгэдэг.

Үндсэн мэдээлэл:

Зөвхөн АНУ -д 20 сая орчим хүн чихрийн шижин, хорт хавдар, үе мөчний нийтлэг гаж нөлөө болох невропати өвчнийг мэдэрдэг. Невропати нь захын мэдрэл гэмтсэний улмаас хувь хүний гар, хөлөнд хурц хорсох, мэдээ алдах зэрэг шинж тэмдгээр илэрдэг. Нейропати нь хөл, гар нь гадаргуу дээр хүрэх үед мэдрэх мэдрэмжийг бууруулж, хөдөлгөөнийг эрс хязгаарладаг. Гэсэн хэдий ч биеийн нөлөөлөлд өртөөгүй хэсгүүдийн чичиргээ хэлбэртэй хаптик хариу үйлдэл нь сэтгэгдлийг өөрсдийн проприоцептив мэдрэхүйтэй холбож тэнцвэрийг сэргээхэд хувь нэмэр оруулдаг.

Хангамж

Техник хангамж:

Микроконтроллер (доорх сонголтуудын аль нэг нь гайхалтай):

• Arduino Nano (хамгийн жижиг физик хэмжээтэй боловч цэнэглэхэд нэмэлт электрон эд анги шаардлагатай болно)
• Adafruit Flora (өмсдөг хувцасны сонголт-хавтгай хэлбэрийн хүчин зүйл, цэнэглэгдсэн)
• Adafruit Feather (бидэнд хэрэггүй олон нэмэлт функцүүд байдаг, гэхдээ маш авсаархан хэлбэртэй, цэнэглэдэг). Би энэ хичээлд энэ микроконтроллерийг ашиглах болно. Feat -ийн BLE, WiFi эсвэл Radio чипийг оруулахаас өөр өөр хувилбарууд байдаг.

Чичирхийллийн мотор:

LRA чичиргээний мотор (ердийн ERM чичиргээ мотороос хамаагүй илүү тохируулгатай чичиргээ өгөх чадвартай). 3V -ээс бага чичиргээний хөдөлгүүр ажиллах болно, гэхдээ LRA нь хамгийн хүчтэй чичиргээний гаралт байх болно (бид дизайнаа авсаархан болгохын тулд хялбаршуулсан хэлхээг ашиглаж байна. Чичиргээний хөдөлгүүрийг микроконтроллероос шууд тэжээдэг), ихэнх микроконтроллерууд нь одоогийн хязгаарлалттай тул чичиргээг сулруулдаг. хүч чадал)

Хаптик мотор драйвер (микроконтроллер ба чичиргээ мотор хоорондын интерфейс):

Haptic Motor Driver (DRV2605L, Texas Instruments үйлдвэрлэдэг, Adafruit -ээс түгээдэг)

Li -Po батерей (100 - 350 мАч багтаамжтай байх ёстой):

3.7v, 350 мАч Li-Po

Силикон утас:

22 AWG силикон утас (силикон нь уян хатан чанар, бат бөх байдлын тэнцвэрийг хангаж, зөв диаметртэй)

Велостатын материал

Велостат нь даралтыг мэдрэх гадаргуу бөгөөд шахах эсвэл шахах үед эсэргүүцлийг өөрчилдөг

Тууз

Ямар ч төрлийн соронзон хальс (наалдамхай, скотч, цахилгаан, маск хийх) ажиллах боловч би ил тод, өргөн сав баглаа боодол хийхийг зөвлөж байна. Танд хэдхэн сантиметр хэрэгтэй болно

Хөнгөн цагаан тугалган цаас (танд ердөө 4х4 инч хэрэгтэй)

Програм хангамж:

Arduino IDE (Татаж авах, ашиглахад үнэгүй, эндээс татаж суулгаарай:

Алхам 1: Велостатын даралт мэдрэгчийг угсарна уу

Энэ нь таны бодож байгаагаас хамаагүй хялбар юм.

1. Велостатаа хэмжээгээр нь хайчилж ав. Хайч ашиглан velostat хуудсаа өөрт хэрэгтэй хэмжээ мэдрэгч болгон хайчилж ав. Хэрэв та энэхүү хиймэл хөлийг хөлөндөө хэрэглэж байгаа бол өсгийтэй адил хэмжээтэй болго. Хэрэв та үүнийг гар, хуруугаараа хэрэглэж байгаа бол ямар арьсаар хучихыг хүсч байгаа хэмжээгээр нь тохируулаарай.

2. Хөнгөн цагаан тугалган цаасыг хэмжээгээр нь хайчилж ав. Хөнгөн цагаан тугалган цаасны хоёр хэсгийг velostat -ийн хэмжээтэй ижил хэмжээгээр хайчилж ав. Хөнгөн цагаан тугалган цаасны хоёр ширхэгийн хоорондох велостатын хэсэг сэндвич. Хөнгөн цагаан тугалган цаас нь дамжуулагч давхаргын үүрэг гүйцэтгэдэг.

3. Силикон утсыг хуулна. Утас хуулагч ашиглан силикон утаснуудын хоёр сегментээс 3-4 инчийн задгай утсыг хуулж ав. Силикон утас бүр ойролцоогоор 15-20 инч урттай байх ёстой (гоо сайхны хувьд хоёуланг нь ижил урттай болго). Туузан утас бүрийг хөнгөн цагаан тугалган цаасны хажуу талд байрлуулна. Сэндвичний ерөнхий захиалга одоо: хуулагдсан утас 1, хөнгөн цагаан тугалган цаас 1, велостат, хөнгөн цагаан тугалган цаас 2, хуулагдсан утас 2.

4. Хамтдаа соронзон хальсны даралтын мэдрэгч. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн сэндвичийг туузаар боож, бүх зүйлийг хооронд нь найдвартай наасан байхаар туузыг хайчилж ав. Велостат нь сэндвичний хоёр талыг цэвэрхэн ялгаж салгах нь маш чухал юм (ёроолд нь хөнгөн цагаан тугалган цаас / хуулагдсан утас нь дээд дамжуулагч гадаргуугийн аль ч хэсэгт хүрч болохгүй).

5. Утасыг сүлжих. Утаснуудаа хооронд нь байлгаж, хэрэглэгчийн хөдөлгөөний явцад эргэхээс сэргийлэхийн тулд тэдгээрийг хооронд нь эргүүлээрэй (хэр олон удаа эргүүлэх тусам илүү найдвартай байх болно). Хэрэв та ижил эхлэлээс төгсгөл хүртэл урт утаснуудтай бол энэ нь цахилгаан инженерчлэлийн сайн практик юм.

Алхам 2: Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг холбоно уу

Бүх бие даасан электрон эд ангиудыг холбох цаг болжээ. Би бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг гагнасан боловч талхны хавтанг ашиглах боломжтой (энэ тохиолдолд та микроконтроллер болон haptic мотор драйвер дээр тээглүүр гагнах шаардлагатай хэвээр байх болно).

1. Гагнуурын даралт мэдрэгчийг микроконтроллерт холбох: Сүлжсэн утаснуудынхаа нэгийг микроконтроллерийн аналог (A1) зүүгээр холбож, үлдсэн сүлжсэн утсыг Ground (Gnd) зүү рүү гагнана.

2. Гагнуурын чичирхийллийн моторыг даптик моторт драйвер руу шилжүүлэх: Чичирхийллийн моторын улаан (эерэг) утсыг + терминал руу, цэнхэр (газардуулсан) утсыг haptic мотор драйверын терминал руу гагнана.

3. Хаптик моторын драйверийг микроконтроллерт гагнах: Хоёр маш богино силикон утасны сегментийг ашиглан haptic мотор драйвер дээрх дараах тээглүүрийг микроконтроллерт гагнана.

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

*Хаптик моторын драйвер нь микроконтроллертой "ярих" зорилгоор I2C нэртэй холбооны системийг ашигладаг. SCL ба SDA тээглүүрүүд нь энэхүү харилцаа холбоог бий болгох зам юм.

4. Зайг холбох: Li-Po батерейны толгойг микроконтроллерт залгаарай. Хэрэв таны батерей бага зэрэг цэнэглэгдсэн бол микроконтроллер дээрх LED -ийг асааж магадгүй юм. Амьдралын анхны шинж тэмдгүүд!:)

Алхам 3: Цахилгаан бараагаа програмчлах

Хэрэв та Arduino IDE -г татаж аваад суулгаагүй байгаа бол яг одоо цаг нь болжээ. Би код бичиж эхлэхээсээ өмнө програмаа үгээр "псевдокодлох" дуртай байдаг тул C ++ дээр юу бичих ёстойгоо аль хэдийн олж мэдсэн.

Манай протез програм хангамжийн код юу хийж байгааг энд харуулав.

Манай микроконтроллер секундэд олон удаа мэдрэгчийн илрүүлж буй даралтын утгыг уншдаг бөгөөд хэрэв даралтын утга хангалттай хүчтэй байвал (өөрөөр хэлбэл мэдрэгч газартай харьцдаг) бид хүссэн чичиргээний хэв маягийг идэвхжүүлдэг. haptic мотор жолооч. Хавсаргасан код нь энэхүү үндсэн функцийг гүйцэтгэдэг боловч даралтын мэдрэгчийн илрүүлсэн өөр өөр утгууд (өөрөөр хэлбэл хөнгөн контакт ба хүчтэй холбоо) дээр үндэслэн хөдөлгүүрээ янз бүрийн хэв маяг, хүч чадлын чичиргээгээр хангахад хялбар байдаг

*Би Arduino IDE ашиглах, номын сан суулгах, холбогдсон микро контроллерт код байршуулах талаар үндсэн мэдлэгтэй болно. Хэрэв та Arduino -д цоо шинээр орсон бол хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд эдгээр хичээлийг ашиглаарай.

1. Adafruit DRV файлуудыг таны Arduino ноорог байгаа хавтсанд татаж суулгаарай.

2. LevitateVelostatCode програмыг микроконтроллер дээрээ татаж аваад байршуулж ажиллуулна уу (velostat мэдрэгчийн мэдрэмтгий байдлаас шалтгаалан хувьсагчийг тохируулж тохируулна уу. Та Arduino Serial Monitor -ийг нээж өөр өөр хувилбаруудыг туршиж үзээд CLIFF & CUTOFF утгыг тохируулж болно. даралтын хязгаар, хэрэглээний тохиолдолд танд хэрэгтэй.

3. Баяр хүргэе! Та аль хэдийн ажиллаж байгаа хиймэл төхөөрөмжтэй болсон. Үлдсэн хэсэг нь гоо зүй бөгөөд үүнийг хэрэглэгчийн биед хэрхэн холбохыг шийдэх явдал юм.

Алхам 4: Форм фактор + гоо зүй

Moonwalk -ийг хэрэглэгчийн биед хаанаас, хэрхэн яаж наах нь танд л хамаарна. Миний анх төсөөлж байсан хэрэглээний тохиолдол нь хөлний контакт илрүүлэх зориулалттай байсан тул даралт мэдрэгч нь хэрэглэгчийн өсгий доор таарах нь гарцаагүй.

Цахилгаан хэрэгслийг сайхан, авсаархан байлгахын тулд би орон сууцны савыг (арьсаар уян хатан харьцах боломжийг олгохын тулд 3D хэвлэсэн, силиконоор хийсэн) зохион бүтээсэн. Би 3D файлуудыг (. STL хэлбэрээр) энэхүү зааварт хавсаргасан болно.

*Хамгийн их чичиргээ авахын тулд LRA мотор (z тэнхлэгт пүршнээс чичиргээ хурдан үүсгэдэг) нь арьсанд хүрч буй гадаргуутай шууд харьцдаг байх нь чухал (ERM-ээс ялгаатай нь хэрэв LRA нь агаарт хөвж байвал таны арьс юу ч мэдрэхгүй болно). Миний дизайны хувьд электроникийг нано сорох / гель дэвсгэр (эдгээрийг онлайнаар хялбархан худалдаж авах боломжтой бөгөөд арьсанд олон удаа хэрэглэхэд тохиромжтой), эмнэлгийн соронзон хальс эсвэл даавуун ханцуйвчаар холбох нь хамгийн утга учиртай болно. Онолын хувьд хэрэв та Moonwalk -ийг уян харимхай / спандекс хувцасны доор, хэрэв хөл эсвэл гуянд хэрэглэвэл гулсуулж болно.

Алхам 5: Дууссан протез

Миний дизайн танд ашигтай байх болно гэж найдаж байна. Энэхүү үндсэн загварыг өөрчилж, ремикс хийж, сайжруулж, гадны хүн бүү байгаарай! Надтай вэбсайтаар дамжуулан холбоо барьж болно (www.akshaydinakar.com/home).