Strażnik chodu: 7 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

Stwierdzenie problemu

W badaniu 87 normalnych, starszych osób, pomiary wzorców chodzenia i nastroju wykazały korelacyjne dowody na to, że chód może stanowić wskaźnik poziomu depresji w populacji klinicznej [1]. Ponadto wykazano, że poprawa wzorca chodu zmniejsza ryzyko bólu i urazów, wykorzystuje naturalne mechanizmy amortyzacyjne organizmu i rozkłada obciążenie energetyczne wynikające z chodzenia i biegania w czasie. Nasz projekt ma na celu promowanie prawidłowego chodu, aby poprawić samopoczucie osób, które z niego korzystają.

[1] Sloman, L, et al. „Nastrój, choroby depresyjne i wzorce chodu”. Current Neurology and Neuroscience Reports, Narodowa Biblioteka Medyczna Stanów Zjednoczonych, kwiecień 1987, www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3567834.

Przegląd, jak to działa

Nasze urządzenie ocenia chód użytkownika i określa, czy chodzi w najbardziej optymalny sposób, na podstawie rozkładu nacisku na stopę. Osiągnęliśmy to dzięki samoprzylepnym arkuszom przewodzącym w zestawie przenośnych podkładek podłogowych. Oceniliśmy ich chód na podstawie średniego nacisku wywieranego na piętę lub śródstopie. Powoduje to zaświecenie pasma diod LED RGB zgodnie z wynikiem oceny chodu.

Podczas inicjalizacji padów pierwsza runda białych diod LED pozwala użytkownikowi odwrócić pad na podłogę i umieścić go w żądanej pozycji. Gdy zapali się druga runda niebieskich diod LED, użytkownik musi nadepnąć na elektrody. Rejestruje maksymalne i minimalne naciski na przód i tył stopy. Korzystając z tych liczb, użyliśmy ich do normalizacji przyszłych odczytów velostatu. Dodatkowo obliczamy zmienny próg, który wykrywa, kiedy pad powinien zacząć odczytywać wartości, na podstawie tego, czy ktoś nadepnie na pad.

Obraz

Nasza ostateczna iteracja projektu jest pokazana na powyższych obrazach.

Krok 1: Materiały

Lista materiałów (dla jednej podkładki)

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

¼ arkusza Velostatu (https://amzn.to/2Pkfrke)

¼ taśmy NeoPixel RGB (https://amzn.to/2E1dGGG)

Sklejka 14" x 16" ¾ cala (https://amzn.to/2QJyPf8)

1 bateria litowo-jonowa 1,3 V (https://bit.ly/2AVIcP7)

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

Taśma miedziana (https://amzn.to/2SAIBOF)

Folia aluminiowa (https://amzn.to/2RFKs47)

Klej do drewna (https://amzn.to/2Qhw7yb)

Krok 2: Cięcie laserowe

Do każdego podnóżka wycinamy laserowo dwa kawałki sklejki 1/2 . razem.

Plik programu Illustrator to ostateczne wymiary podnóżka. CZERWONE linie mają być wycięte, a CZARNE ma być wygrawerowane. W zależności od maszyny do cięcia laserowego potrzebne będą różne kombinacje mocy/prędkości, aby uzyskać wystarczająco głębokie grawerowanie, aby Arduino Lilypad leżał równo pod stopką. Dla porównania użyliśmy 50 prędkości, 40 mocy i wykonaliśmy 3 przejazdy.

Krok 3: Okablowanie

Użyliśmy LilyPad Arduino AT, który jest wyposażony w 11 pinów złącza.

Oto szczegóły dotyczące okablowania Gait Keeper, jak pokazano na schemacie Fritzing i prototypowych zdjęciach powyżej:

• Przedni Velostat dodatni > A5
• Plecy Velostat pozytyw > A4
• Masa Velostat > GND Pin
• Sygnał LED > A3
• LED GND > GND Pin
• LED dodatni > dodatni pin

Krok 4: Kod

Poniżej znajduje się link do naszego kodu i załączone zdjęcie naszego pseudokodu i podejścia:

Krok 5: Montaż

Na potrzeby końcowego procesu montażu najpierw pocięliśmy pasek NeoPixel RGB na kawałki o długości wystarczającej do owinięcia wokół obwodu podkładki i przecięliśmy drut, aby pasował do ścieżek, które wygrawerowaliśmy w podkładkach. Następnie przylutowaliśmy przewody do odpowiednich pinów na każdym z Lilypad, jak pokazano na pierwszym obrazku powyżej, i przesłaliśmy nasz kod na płyty. Następnie przeciągnęliśmy paski folii aluminiowej przez wycięte laserem szczeliny i przykleiliśmy je taśmą, jak pokazano na drugim i trzecim obrazie. Następnie użyliśmy torów do okablowania, aby przymocować je do folii aluminiowej za pomocą taśmy miedzianej i przylutowaliśmy okablowanie podłączone do Lilypad do odpowiednich punktów styku (pin A5 do przedniej podkładki przez górę wyciętych laserowo ścieżek okablowania, pin A4 do na dole, a ziemia przez środek - pokazana na czwartym obrazku).

Jak pokazano na piątym zdjęciu, zabezpieczyliśmy paski Velostatu, które zostały przycięte do tego samego rozmiaru co paski folii aluminiowej, przyklejając je taśmą, aby zapewnić równomierny kontakt z materiałem przewodzącym. Jako górną warstwę materiału przewodzącego użyliśmy taśmy miedzianej ze względu na jej trwałość, tworząc spiralny wzór pokrywający całą powierzchnię prostokątnego kawałka drewna widocznego na szóstym obrazie powyżej, utrzymując wszystko na miejscu. Użyliśmy również taśmy miedzianej, aby stworzyć połączenie między tymi spiralnymi warstwami, przewleczonymi przez wycięte laserowo szczeliny, aby dotrzeć do lutowanego okablowania uziemiającego.

Na koniec umieściliśmy wszystkie materiały i połączyliśmy całe drewniane elementy ramy, połączyliśmy naładowane baterie i przykleiliśmy Lilypad do wyznaczonej obudowy. Gdy wszystko było już ustawione, użyliśmy kleju do drewna, aby skleić drewnianą ramę, a następnie przymocować wycięte paski RGB do zewnętrznego obrzeża i pozostawić klej do wyschnięcia na noc.

Krok 6: Film demonstracyjny interakcji

Oto film przedstawiający jednego z członków naszej grupy, który chodzi po padach i otrzymuje informację zwrotną LED.