Оглавление:
- Запасы
- Шаг 1: соберите датчик давления Velostat
- Шаг 2. Подключите компоненты
- Шаг 3: Программирование вашей электроники
- Шаг 4: форм-фактор + эстетика
- Шаг 5: Готовый протез
![Moonwalk: протез с тактильной обратной связью: 5 шагов Moonwalk: протез с тактильной обратной связью: 5 шагов](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-40-j.webp)
Видео: Moonwalk: протез с тактильной обратной связью: 5 шагов
![Видео: Moonwalk: протез с тактильной обратной связью: 5 шагов Видео: Moonwalk: протез с тактильной обратной связью: 5 шагов](https://i.ytimg.com/vi/beF0y-RhY5w/hqdefault.jpg)
2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51
![Moonwalk: протез с тактильной обратной связью Moonwalk: протез с тактильной обратной связью](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-41-j.webp)
Описание:
Moonwalk - это чувствительный к давлению протез для людей с нарушением тактильной чувствительности (симптомы, подобные нейропатии). Moonwalk был разработан, чтобы помочь людям получать полезную тактильную обратную связь, когда их ноги соприкасаются с землей, чтобы они могли улучшить баланс + подвижность.
Разработано и сделано Акшаем Динакаром с открытым исходным кодом.
Чтобы увидеть больше проектов и творений, посетите www.akshaydinakar.com/lab, некоммерческую дизайн-студию Akshay Dinakar Design.
Facebook: www.facebook.com/akshaydinakar | Instagram: @AkshayDinakarDesign
В этом протезе используется датчик велостата (прикрепленный с помощью медицинской адгезии, наносакции или тканевого рукава к любой соответствующей части тела) для считывания значений давления через аналоговые контакты на соответствующем микроконтроллере. Как только значение давления достигает определенного предела, активируется определенный тактильный сигнал, предупреждающий пользователя о том, что он вступил в контакт с поверхностью.
Мое намерение:
Цель этого проекта - создать недорогое протезное устройство для повышения независимости и мобильности любого человека с онемением части тела. У меня есть личный опыт общения с членами семьи, которые испытывают это состояние, и я хотел создать доступное решение, которое другие люди с ограниченным инженерным опытом могли бы собрать самостоятельно. Из-за индивидуализации симптомов и разнообразия доступности электронных компонентов сложно создать устройство, которое будет работать для ряда сценариев использования. Тем не менее, я горжусь выпуском Moonwalk в качестве решения, которое можно использовать на любой конечности / пораженной части тела, совместимого с множеством форм-факторов (в зависимости от того, что больше всего подходит для пользователя).
По эстетическим соображениям и профессиональной отделке я использовал передовые технологии изготовления, включая пайку, силиконовое литье / литье и 3D-печать, чтобы собрать этот протез. Тем не менее, простые методы изготовления макета и шитья также делают свою работу.
Фон:
Только в США около 20 миллионов человек страдают невропатией - частым побочным эффектом диабета, рака и артрита. Невропатия характеризуется сочетанием острых покалывающих болей и онемения рук и ног у людей в результате повреждения периферических нервов. Невропатия может серьезно ограничить подвижность за счет уменьшения ощущения прикосновения при контакте ступней и рук с поверхностями. Однако тактильная обратная связь в виде вибраций на незатронутых частях тела может помочь людям восстановить равновесие, связав обратную связь с их проприоцептивным чувством.
Запасы
Аппаратное обеспечение:
Микроконтроллер (любой из перечисленных ниже вариантов отлично подходит):
- Arduino Nano (наименьший физический размер, но для зарядки потребуются дополнительные электронные компоненты)
- Adafruit Flora (вариант для носимых устройств - плоский форм-фактор и встроенная зарядка)
- Adafruit Feather (имеет множество дополнительных функций, которые нам не нужны, но очень компактная форма и встроенная зарядка). Я буду использовать этот микроконтроллер для этого урока. Существуют разные версии Feather, кроме чипов BLE, WiFi или Radio - подойдет любая.
Вибрационный двигатель:
Вибрационный двигатель LRA (способный обеспечить гораздо более настраиваемое ощущение вибрации, чем типичный вибрационный двигатель ERM). Подойдет любой вибромотор под напряжением 3 В, но LRA будет самым сильным выходом вибрации (мы используем упрощенную схему, чтобы сделать нашу конструкцию компактной [питание вибромотора напрямую от микроконтроллера), и большинство микроконтроллеров имеют ограничения по току, которые ослабляют вибрацию. сила)
Драйвер тактильного двигателя (интерфейс между микроконтроллером и вибромотором):
Драйвер тактильного двигателя (DRV2605L, производится Texas Instruments и распространяется Adafruit)
Li-Po аккумулятор (где-то в диапазоне 100 - 350 мАч должно хватить):
3,7 В, 350 мАч Li-Po
Силиконовый провод:
Силиконовый провод 22 AWG (силикон обеспечивает отличный баланс гибкости и прочности для провода и имеет правильный диаметр)
Велостат Материал
Велостат - это чувствительная к давлению поверхность, которая меняет сопротивление при сжатии или сжатии
Лента
Подойдет любой тип ленты (клейкая, скотч, электрическая, маскировочная), но я рекомендую прозрачную и широкую упаковочную ленту. Вам понадобится всего несколько дюймов
Алюминиевая фольга (вам нужно всего около 4х4 дюйма)
Программное обеспечение:
Arduino IDE (бесплатно для загрузки и использования, получите здесь и установите:
Шаг 1: соберите датчик давления Velostat
![Соберите датчик давления Velostat Соберите датчик давления Velostat](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-42-j.webp)
![Соберите датчик давления Velostat Соберите датчик давления Velostat](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-43-j.webp)
![Соберите датчик давления Velostat Соберите датчик давления Velostat](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-44-j.webp)
![Соберите датчик давления Velostat Соберите датчик давления Velostat](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-45-j.webp)
Это проще, чем вы думаете.
1. Отрежьте велостат до нужного размера. Ножницами обрежьте лист велостат до нужного вам размера датчика. Если вы используете этот протез для ног, сделайте его размером с пятку. Если вы используете его для рук или пальцев, сделайте его размером с любую кожу, которую вы хотите покрыть.
2. Отрежьте алюминиевую фольгу до нужного размера. Отрежьте два куска алюминиевой фольги до тех же размеров, что и кусок велостата. Поместите кусок велостата между двумя кусками алюминиевой фольги. Алюминиевая фольга служит проводящим слоем.
3. Зачистите силиконовую проволоку. С помощью приспособлений для зачистки проводов снимите 3–4 дюйма оголенного провода с двух сегментов силиконового провода. Каждая силиконовая проволока должна быть около 15-20 дюймов (сделайте их одинаковой длины для эстетической привлекательности). Поместите каждый зачищенный провод на сторону алюминиевой фольги. Общий порядок сэндвичей теперь следующий: зачищенный провод 1, алюминиевая фольга 1, велостат, алюминиевая фольга 2, зачищенный провод 2.
4. Обмотайте датчик давления лентой. Обклейте сэндвич с компонентами изолентой и отрежьте лишние кусочки ленты, чтобы все было надежно скреплено. Чрезвычайно важно, чтобы велостат чисто разделял две стороны сэндвича (алюминиевая фольга / зачищенный провод внизу НЕ должны контактировать с какой-либо частью верхних проводящих поверхностей).
5. Заплести проволоку. Чтобы провода были вместе и не шлепались во время движения пользователя, скручивайте их вместе (чем больше вы поворачиваете, тем надежнее они будут). Это также хорошая электротехническая практика, когда у вас есть группы длинных проводов, идущих от одной начальной до конечной точки.
Шаг 2. Подключите компоненты
![Подключите свои компоненты Подключите свои компоненты](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-46-j.webp)
![Подключите свои компоненты Подключите свои компоненты](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-47-j.webp)
![Подключите свои компоненты Подключите свои компоненты](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-48-j.webp)
Пришло время подключить все ваши электронные компоненты. Я спаял все свои компоненты вместе, но также можно использовать макетную плату (в этом случае вам все равно нужно будет припаять контакты к микроконтроллеру и тактильному драйверу двигателя).
1. Припаяйте датчик давления к микроконтроллеру: подключите один из плетеных проводов к аналоговому контакту (A1) микроконтроллера, а оставшийся плетеный провод припаяйте к контакту заземления (Gnd).
2. Припаяйте вибрационный двигатель к драйверу тактильного двигателя: припаяйте красный (положительный) провод вибромотора к клемме +, а синий (заземляющий) провод к клемме - драйвера тактильного двигателя.
3. Припаяйте драйвер тактильного двигателя к микроконтроллеру. Используя два очень коротких отрезка силиконового провода, припаяйте следующие контакты тактильного драйвера двигателя к микроконтроллеру.
- VIN -> 3 В
- GND -> GND
- SCL -> SCL
- ПДД -> ПДД
* Драйвер тактильного двигателя использует систему связи, называемую I2C, для «общения» с микроконтроллером. Контакты SCL и SDA служат для этого обмена данными.
4. Подключите батарею: подключите разъем Li-Po батареи к микроконтроллеру. Если ваша батарея немного заряжена, на микроконтроллере может загореться светодиод. Первые признаки жизни!:)
Шаг 3: Программирование вашей электроники
Если вы еще не загрузили и не установили Arduino IDE, самое время. Мне нравится «псевдокодировать» мою программу словами, прежде чем я начну кодировать, так что я уже понял, что мне нужно написать на C ++.
Вот что делает наш программный код протезирования:
Много раз в секунду наш микроконтроллер считывает значение давления, которое обнаруживает датчик, и, если значение давления достаточно велико (другими словами, датчик находится в контакте с землей), мы активируем любую желаемую модель вибрации от датчика. тактильный водитель мотора. Прилагаемый код выполняет эту базовую функцию, но ваш двигатель легко настроить для обеспечения вибрации различной формы или силы в зависимости от различных значений, обнаруживаемых датчиком давления (например, легкий контакт или сильный контакт)
* Я предполагаю наличие базовых знаний об использовании Arduino IDE, установке библиотек и загрузке кода на подключенный микроконтроллер. Если вы новичок в Arduino, воспользуйтесь этими руководствами, чтобы быстро освоиться.
1. Загрузите и установите файлы Adafruit DRV в ту же папку, в которой находится ваш скетч Arduino.
2. Загрузите, загрузите и запустите программу LevitateVelostatCode на своем микроконтроллере (обязательно установите переменные соответствующим образом в зависимости от чувствительности вашего датчика велостата. Вы можете откалибровать значения CLIFF и CUTOFF, открыв последовательный монитор Arduino и протестировав различные пределы давления для нужного вам варианта использования.
3. Поздравляю! У вас уже есть действующий протез. Остальное - это эстетика и решение, как вы хотите прикрепить его к телу пользователя.
Шаг 4: форм-фактор + эстетика
![Форм-фактор + эстетика Форм-фактор + эстетика](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-49-j.webp)
![Форм-фактор + эстетика Форм-фактор + эстетика](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-50-j.webp)
![Форм-фактор + эстетика Форм-фактор + эстетика](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-51-j.webp)
Вам решать, где и как вы хотите, чтобы Moonwalk прикреплялся к телу пользователя. Изначально я предполагал использовать для обнаружения контакта стопы, поэтому датчик давления естественно помещался под пяткой пользователя.
Чтобы электроника оставалась красивой и компактной, я спроектировал и изготовил корпус-контейнер (напечатанный на 3D-принтере и отлитый из силикона, чтобы обеспечить гибкий контакт с кожей). Я прикрепил 3D-файлы (в формате. STL) к этому Руководству.
* Для максимальной вибрации важно, чтобы двигатель LRA (который функционирует, быстро генерируя вибрацию от пружины оси Z) находился в прямом контакте с поверхностями, которые касаются кожи (в отличие от ERM, если LRA плавает в воздухе, ваш кожа ничего не почувствует). В моем дизайне наиболее целесообразно прикреплять электронику с помощью наносакции / гелевой прокладки (их можно легко купить в Интернете, и они отлично подходят для многократного использования на коже), медицинской ленты или тканевого рукава. Теоретически вы также можете положить Moonwalk под одежду из эластичного / спандекса, если она используется на ноге или бедре.
Шаг 5: Готовый протез
![Готовый протез! Готовый протез!](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-52-j.webp)
![Готовый протез! Готовый протез!](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-53-j.webp)
![Готовый протез! Готовый протез!](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-54-j.webp)
![Готовый протез! Готовый протез!](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-892-55-j.webp)
Я надеюсь, что мой дизайн будет вам полезен. Пожалуйста, не стесняйтесь настраивать, ремикшировать и улучшать этот базовый дизайн - и не будьте чужим! Со мной можно связаться через мой веб-сайт (www.akshaydinakar.com/home).
Рекомендуемые:
Система капельного орошения с подключением к Интернету (ESP32 и Blynk), управляемая с обратной связью по влажности почвы: 5 шагов
![Система капельного орошения с подключением к Интернету (ESP32 и Blynk), управляемая с обратной связью по влажности почвы: 5 шагов Система капельного орошения с подключением к Интернету (ESP32 и Blynk), управляемая с обратной связью по влажности почвы: 5 шагов](https://i.howwhatproduce.com/images/002/image-3653-j.webp)
Система капельного орошения, управляемая с обратной связью по влажности почвы (ESP32 и Blynk): беспокойтесь о своем саду или растениях, когда вы уезжаете в отпуск, или забывайте ежедневно поливать растение. Что ж, вот решение. Это система капельного орошения с контролируемой влажностью почвы и глобально подключенная система, управляемая ESP32 на программном уровне i
Устройство открывания гаражных ворот с обратной связью с использованием Esp8266 в качестве веб-сервера: 6 шагов
![Устройство открывания гаражных ворот с обратной связью с использованием Esp8266 в качестве веб-сервера: 6 шагов Устройство открывания гаражных ворот с обратной связью с использованием Esp8266 в качестве веб-сервера: 6 шагов](https://i.howwhatproduce.com/images/001/image-1735-37-j.webp)
Устройство открывания гаражных ворот с обратной связью с использованием Esp8266 в качестве веб-сервера: Привет, я покажу вам, как сделать простой способ открытия ворот гаража. ESP8266 закодирован как веб-сервер, дверь может быть открыта повсюду в мире. обратная связь, вы будете знать, открыта или закрыта дверь в режиме реального времени - Просто, всего один ярлык, чтобы я
Применение выдвижной кнопки с вибрационной обратной связью: 7 шагов (с изображениями)
![Применение выдвижной кнопки с вибрационной обратной связью: 7 шагов (с изображениями) Применение выдвижной кнопки с вибрационной обратной связью: 7 шагов (с изображениями)](https://i.howwhatproduce.com/images/011/image-31665-j.webp)
Применение выдвижной кнопки с вибрационной обратной связью: в этом уроке мы сначала покажем вам, как использовать Arduino Uno для управления вибромотором с помощью расширенной кнопки. В большинстве руководств по кнопкам используется кнопка на физической макетной плате, тогда как в этом руководстве кнопка должна быть
WalabotEye - объектный трекер с тактильной обратной связью: 11 шагов
![WalabotEye - объектный трекер с тактильной обратной связью: 11 шагов WalabotEye - объектный трекер с тактильной обратной связью: 11 шагов](https://i.howwhatproduce.com/images/011/image-32781-j.webp)
WalabotEye - средство отслеживания объектов с тактильной обратной связью: для слабовидящих используйте это, чтобы лучше понимать окружающий мир
Solderdoodle Plus: паяльник с сенсорным управлением, светодиодной обратной связью, корпус с 3D-печатью и USB-аккумулятор: 5 шагов (с изображениями)
![Solderdoodle Plus: паяльник с сенсорным управлением, светодиодной обратной связью, корпус с 3D-печатью и USB-аккумулятор: 5 шагов (с изображениями) Solderdoodle Plus: паяльник с сенсорным управлением, светодиодной обратной связью, корпус с 3D-печатью и USB-аккумулятор: 5 шагов (с изображениями)](https://i.howwhatproduce.com/images/006/image-17617-23-j.webp)
Solderdoodle Plus: паяльник с сенсорным управлением, светодиодной обратной связью, корпус с 3D-печатью и аккумуляторная батарея USB: нажмите ниже, чтобы перейти на страницу проекта на Kickstarter, посвященную Solderdoodle Plus, беспроводному многофункциональному инструменту с аккумуляторной USB-батареей и сделать предварительный заказ серийной модели! Https: //www.kickstarter.com/projects/249225636/solderdoodle-plus-cordless-usb-rechargeable-ho