Strážce chůze: 7 kroků

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Problémové prohlášení

Ve studii s 87 normálními, staršími dospělými, měření chůze a nálady ukázalo korelační důkazy, že chůze může poskytnout index úrovně deprese v klinické populaci [1]. Kromě toho bylo prokázáno, že zlepšující se způsob chůze snižuje riziko bolesti a zranění, využívá přirozené mechanismy absorpce těla a v průběhu času rozděluje zátěž z chůze a běhu. Náš projekt má v úmyslu podpořit správnou chůzi, aby se zlepšilo blaho těch, kteří ji používají.

[1] Sloman, L, et al. "Nálada, depresivní nemoc a vzorce chůze." Current Neurology and Neuroscience Reports., U. S. National Library of Medicine, Apr.1987, www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3567834.

Přehled toho, jak to funguje

Naše zařízení vyhodnocuje chůzi uživatele a podle rozložení tlaku na chodidlo určuje, zda chodí nejoptimálnějším způsobem. Toho jsme dosáhli pomocí vodivých plechů citlivých na tlak v sadě přenosných podlahových podložek. Vyhodnocovali jsme jejich chůzi na základě průměrného tlaku vyvíjeného na jejich patu nebo kouli chodidla. Podle výsledku vyhodnocení chůze se rozsvítí vlákno RGB LED.

Při inicializaci padů první kolo bílých LED diod umožňuje uživateli převrátit podložku na podlahu a umístit ji do požadované polohy. Když se rozsvítí druhé kolo modrých LED diod, musí uživatel vstoupit na podložky. To zaznamenává maximální a minimální vyvíjený tlak na přední a zadní část chodidla. Pomocí těchto čísel jsme jej použili k normalizaci budoucích hodnot velostatu. Kromě toho vypočítáme variabilní práh, který detekuje, kdy by měl pad začít číst hodnoty, podle toho, jestli někdo na podložku šlápne.

obraz

Naše konečná iterace projektu je zobrazena na obrázcích výše.

Krok 1: Materiály

Seznam materiálů (pro jednu podložku)

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

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

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

14 "x 16" ¾ palcová překližka (https://amzn.to/2QJyPf8)

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

Drát (https://amzn.to/2G4PzcV)

Měděná páska (https://amzn.to/2SAIBOf)

Hliníková fólie (https://amzn.to/2RFKs47)

Lepidlo na dřevo (https://amzn.to/2Qhw7yb)

Krok 2: Laserové řezání

Laserem jsme vyřezali dva kusy 1/2 překližky pro každou podložku na nohy. Ve spodní části jsou uloženy dráty a elektronika, zatímco horní rám obsahuje přítlačné podložky a chrání níže uvedené části. Celkem 8 kusů vytvoří po připojení 4 podložky spolu.

Soubor Illustratoru je konečnými rozměry podložky. ČERVENÉ čáry se nastaví na VYŘEZAT a ČERNÉ se vyryjí. V závislosti na laserovém řezacím stroji budou zapotřebí různé kombinace výkon/rychlost, aby byla rytina dostatečně hluboká, aby si Arduino Lilypad sedl pod nohu. Pro informaci jsme použili 50 rychlostí, 40 výkonů a provedli 3 průchody.

Krok 3: Zapojení

Použili jsme LilyPad Arduino AT, který je dodáván s celkem 11 piny konektoru.

Zde jsou podrobnosti o zapojení Gait Keeper, jak je znázorněno na Fritzingově diagramu a prototypových obrázcích výše:

• Přední Velostat Pozitivní> A5
• Zpět Velostat Pozitivní> A4
• Velostat Grounds> GND Pin
• LED signál> A3
• LED GND> Pin GND
• LED Pozitivní> Pozitivní Pin

Krok 4: Kód

Níže je odkaz na náš kód a v příloze je obrázek našeho pseudokódu a přístupu:

Krok 5: Montáž

Pro konečný proces montáže nejprve nastříháme NeoPixel RGB Strip na kousky dostatečně dlouhé, aby se omotaly po obvodu podložky, a nastříháme drát, aby se vešel do stop, které jsme vyryli do podložek. Poté jsme připájili dráty na příslušné piny na každém z Lilypadů, jak je naznačeno na prvním obrázku výše, a nahráli náš kód na desky. Dále jsme provlékli pásy hliníkové fólie skrz štěrbiny, které jsme nechali vyříznout laserem, a nalepili je na místo, jak je zobrazeno na druhém a třetím obrázku. Poté jsme pomocí dráh pro zapojení připevnili měděnou pásku k hliníkové fólii a pájili jsme kabely připojené k Lilypads k odpovídajícím kontaktním bodům (kolík A5 k přední podložce přes vrchol laserem vyřezaných dráh elektroinstalace, kolík A4 k dno a země středem - zobrazeno na čtvrtém obrázku).

Jak je zobrazeno na pátém obrázku, zajistili jsme proužky Velostatu, které byly nařezány na stejnou velikost jako pásy hliníkové fólie, a nalepili je na místo, aby zajistily rovnoměrný kontakt s vodivým materiálem. Pro vrchní vrstvu vodivého materiálu jsme pro jeho trvanlivost použili měděnou pásku, která vytvořila spirálovitý vzor, který pokryl celý povrch obdélníkového kusu dřeva viděného na šestém obrázku výše a držel vše na svém místě. Také jsme použili měděnou pásku k vytvoření spojení mezi těmito spirálovitými vrstvami provlečenými štěrbinami řezanými laserem, abychom dosáhli pájeného uzemnění.

Nakonec jsme vložili veškerý materiál a spojili celé dřevěné rámečky, připojili nabité baterie a vlepili Lilypad do určené bytové jednotky. Jakmile bylo vše na svém místě, pomocí dřevěného lepidla jsme dřevěný rám přilepili k sobě a poté připevnili řezané RGB pásy k vnějšímu okraji a nechali lepidlo přes noc zaschnout.

Krok 6: Ukázkové video interakce

Zde je video jednoho z členů naší skupiny, jak chodí po podložkách a dostává zpětnou vazbu LED.