Ай жүру: протездік протез: 5 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Сипаттама:

Moonwalk-бұл сезімталдық бұзылулары бар (невропатияға ұқсас симптомдары бар) адамдарға арналған қысымға сезімтал протездік құрылғы. Moonwalk адамдарға тепе -теңдік + ұтқырлықты жақсарту үшін аяқтары жерге тигенде пайдалы гаптиттік кері байланыс алуға көмектесуге арналған.

Ақшай Динакар жасаған ашық көзі.

Басқа жобалар мен туындыларды көру үшін www.akshaydinakar.com/lab сайтына кіріңіз, Akshay Dinakar Design коммерциялық емес дизайн студиясы.

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

Бұл протездік құрылғы тиісті микроконтроллердегі аналогты түйреуіштер арқылы қысым мәндерін оқу үшін велостат сенсорын (медициналық адгезия, наносакция немесе матаның қаптамасы арқылы дененің кез келген тиісті бөлігіне бекітілген) қолданады. Қысымның мәні белгілі бір шекке жеткенде, пайдаланушыға бетпен байланыс орнатқанын ескертетін белгілі haptic сигналы іске қосылады.

Менің ниетім:

Бұл жобаның мақсаты-денесінің бір бөлігінде ұйқышылдық бар кез келген адамның дербестігін + қозғалғыштығын жоғарылату үшін арзан протездік құрылғы жасау. Менде осындай жағдайға тап болған отбасы мүшелерімен жеке тәжірибем бар, мен инженерлік тәжірибесі шектеулі адамдар өз бетінше жинай алатын қолжетімді шешім құрғым келді. Симптомдардың даралануына және электронды компоненттердің алуан түрлілігіне байланысты қолдану жағдайлары үшін жұмыс істейтін құрылғыны құру қиынға соғады. Дегенмен, мен Moonwalk -ты дененің кез келген мүшесінде / зақымдалған бөлігінде қолдануға болатын, формалық факторлар жиынтығымен (қолданушыға қайсысы сәйкес келеді) қолдануға болатын шешім ретінде шығарғанымды мақтан тұтамын.

Эстетикалық көзқарастар мен кәсіби әрлеу үшін мен осы протезді жинау үшін дәнекерлеу, силиконды құю / құю және 3D-басып шығаруды қоса алғанда, өндірістің озық әдістерін қолдандым. Дегенмен, нан жабу мен тігудің қарапайым әдістері де жұмысты аяқтайды.

Фон:

АҚШ -та 20 миллионға жуық адам қант диабеті, қатерлі ісік және артриттің жалпы жанама әсері невропатияны бастан кешіреді. Нейропатия перифериялық нервтердің зақымдануы нәтижесінде жеке адамдардың қолдары мен аяқтарындағы қатты шаншу мен ұйқышылдықтың араласуымен сипатталады. Нейропатия аяқтар мен қолдар беттерге тиген кезде жанасу сезімін азайту арқылы қозғалғыштығын айтарлықтай шектеуі мүмкін. Дегенмен, дененің әсер етпейтін бөліктеріндегі діріл түріндегі хаптиттік кері байланыс кері байланысты өздерінің проприоцептивтік сезімімен байланыстыра отырып, тепе -теңдікті қалпына келтіруге көмектеседі.

Жабдықтар

Жабдық:

Микроконтроллер (төмендегі опциялардың кез келгені керемет):

• Arduino Nano (ең кіші физикалық өлшем, бірақ зарядтау үшін қосымша электронды компоненттер қажет болады)
• Адафрут флорасы (тозуға болатын заттарға арналған опция-тегіс формалық фактор және кіріктірілген зарядтау)
• Adafruit қауырсыны (бізге қажет емес көптеген қосымша мүмкіндіктер бар, бірақ өте жинақы және кіріктірілген зарядтау). Мен осы оқулық үшін осы микроконтроллерді қолданамын. Feather -дің BLE, WiFi немесе Radio чиптерінен басқа нұсқалары бар - кез келгені жұмыс істейді.

Діріл қозғалтқышы:

LRA діріл қозғалтқышы (әдеттегі ERM діріл қозғалтқышына қарағанда әлдеқайда реттелетін діріл сезімін қамтамасыз етуге қабілетті). 3В кезіндегі кез келген діріл қозғалтқышы жұмыс істейді, бірақ LRA ең күшті діріл шығыны болады (біз дизайнды ықшам ету үшін жеңілдетілген схеманы қолданамыз [діріл қозғалтқышты тікелей микроконтроллерден қуаттандырамыз), ал микроконтроллерлердің көпшілігінде дірілді әлсірететін ток шектеулері бар. күш)

Haptic мотор драйвері (микроконтроллер мен діріл қозғалтқышы арасындағы интерфейс):

Haptic Motor Driver (DRV2605L, Texas Instruments компаниясы шығарады және Adafruit таратады)

Li -Po батареясы (100 - 350 мАч диапазонында көп болуы керек):

3.7в, 350 мАч Li-Po

Силикон сымы:

22 AWG силикон сымы (силикон сымның икемділігі мен беріктігінің тамаша тепе -теңдігін қамтамасыз етеді және диаметрі дұрыс)

Велостат материалы

Велостат-қысылған немесе қысылған кезде қарсылықты өзгертетін қысымға сезімтал бет

Таспа

Таспаның кез келген түрі (жабысқақ, скотч, электрлік, маскировка) жұмыс істейді, бірақ мен мөлдір және кең қаптама таспасын ұсынамын. Сізге тек бірнеше дюйм қажет болады

Алюминий фольга (сізге тек 4х4 дюйм қажет)

Бағдарламалық қамтамасыз ету:

Arduino IDE (жүктеу және пайдалану тегін, оны мына жерден алыңыз және орнатыңыз:

1 -қадам: велостаттың қысым датчигін жинаңыз

Бұл сіз ойлағаннан да қарапайым.

1. Велостатты өлшеміне қарай кесіңіз. Қайшы көмегімен велостат парағын қажетті мөлшердегі сенсормен кесіңіз. Егер сіз бұл протезді аяққа қолдансаңыз, оны өкшенің көлеміндей етіп жасаңыз. Егер сіз оны қолдарыңыз бен саусақтарыңыз үшін қолдансаңыз, оны кез келген терінің өлшеміне айналдырыңыз.

2. Алюминий фольганы өлшеміне қарай кесіңіз. Алюминий фольгасының екі бөлігін велостаттың өлшемімен бірдей етіп кесіңіз. Алюминий фольгасының екі бөлігінің арасындағы велостат бөлігі. Алюминий фольга өткізгіш қабат ретінде қызмет етеді.

3. Силиконнан жасалған сым. Сымды тазартқышты қолданып, 3-4 дюйм ашық сымды екі силикон сым сегментінен алыңыз. Әр силикон сымының ұзындығы шамамен 15-20 дюйм болуы керек (эстетикалық тартымдылық үшін екеуін де бірдей етіп жасаңыз). Алынған әр сымды алюминий фольгасының жағына қойыңыз. Сэндвичтің жалпы тәртібі енді: жалаңаш сым 1, алюминий фольга 1, велостат, алюминий фольга 2, жалаңаш сым 2.

4. Таспаның қысым сенсоры бірге. Сэндвич компонентінің үстіне таспаны бекітіп, барлық қосымша жабысқақ таспаларды кесіңіз, осылайша бәрі бір -біріне мықтап бекітіледі. Велостаттың сэндвичтің екі жағын таза бөліп алуы өте маңызды (алюминий фольга / астындағы сым жоғарғы өткізгіш беттердің ешбір бөлігіне тиіп кетпеуі керек).

5. Сымды өріңіз. Сымдарды бірге ұстап тұру және пайдаланушының қозғалысы кезінде айналуына жол бермеу үшін оларды бір -біріне айналдырыңыз (қаншалықты көп айналдырсаңыз, соғұрлым сенімді болады). Егер сізде ұзын сымдар бір нүктеден бір нүктеге дейін созылатын болса, бұл электротехниканың жақсы тәжірибесі.

2 -қадам: компоненттерді қосыңыз

Барлық жеке электронды бөлшектерді қосатын уақыт келді. Мен барлық компоненттерімді дәнекерледім, бірақ сонымен қатар нан тақтасын қолдануға болады (бұл жағдайда сізге микроконтроллерге және гаптикалық мотор драйверіне түйреуіштерді дәнекерлеу қажет болады).

1. Микроконтроллерге дәнекерлеу қысымының датчигі: өрілген сымдардың бірін микроконтроллердің аналогтық (A1) түйреуішіне қосыңыз, ал қалған өрілген сымды жерге тұйықтауышқа дәнекерлеңіз.

2. Дәнекерлеу двигателін двигательдік қозғалтқышқа: виброқозғалтқыштың қызыл (оң) сымын + терминалына, ал көк (жерге) сымды гаптикті қозғалтқыштың терминалына дәнекерлеңіз.

3. Дәнекерленген мотор драйверін микроконтроллерге дәнекерлеу: Силиконнан жасалған сымның екі өте қысқа сегментін қолдана отырып, микроконтроллерге гаптикалық қозғалтқыштың келесі түйреуіштерін дәнекерлеңіз.

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

*Гаптикалық мотор драйвері микроконтроллермен «сөйлесу» үшін I2C деп аталатын байланыс жүйесінің түрін қолданады. SCL және SDA түйреуіштері - бұл байланыс үшін жолдар.

4. Батареяны жалғаңыз: Li-Po аккумуляторын микроконтроллерге қосыңыз. Егер сіздің аккумуляторыңыздың заряды шамалы болса, ол микроконтроллердегі жарықдиодты жануы мүмкін. Өмірдің алғашқы белгілері!:)

3 -қадам: электрониканы бағдарламалау

Егер сіз Arduino IDE -ні әлі жүктеп, орнатпаған болсаңыз, дәл қазір. Мен өз бағдарламамды кодтауды бастамас бұрын сөзбен «жалған кодтауды» жақсы көремін, сондықтан мен C ++ тілінде не жазу керектігін түсіндім.

Міне біздің протездік бағдарламалық жасақтама коды не істейді:

Біздің микроконтроллер секундына бірнеше рет сенсор анықтайтын қысым мәнін оқиды, ал егер қысымның мәні жеткілікті күшті болса (басқаша айтқанда, сенсор жермен байланыста болса), біз кез келген діріл үлгісін іске қосамыз. haptic мотор жүргізушісі. Қосылған код осы негізгі функционалдылықты орындайды, бірақ қысым датчигі анықтайтын әр түрлі мәндерге негізделген әр түрлі өрнектердің немесе күштердің дірілін қамтамасыз ету үшін қозғалтқышты баптау оңай (яғни, жеңіл контакт пен күшті контакт)

*Мен Arduino IDE-ді қолдану, кітапханаларды орнату және қосылған микроконтроллерге код жүктеу туралы негізгі білімді қабылдаймын. Егер сіз Arduino -да мүлде жаңа болсаңыз, жылдамдықты арттыру үшін осы оқулықтарды пайдаланыңыз.

1. Adafruit DRV файлдарын Arduino эскизі салынған қалтаға жүктеңіз және орнатыңыз.

2. LevitateVelostatCode бағдарламасын микроконтроллерге жүктеңіз, жүктеңіз және іске қосыңыз (айнымалыларды velostat сенсорының сезімталдығына сәйкес орнатыңыз. Arduino сериялық мониторын ашу арқылы CLIFF және CUTOFF мәндерін калибрлеуге болады. қысымды шектеу, пайдалану жағдайында қажет.

3. Құттықтаймыз! Сізде қазірдің өзінде жұмыс істейтін протездік құрылғы бар. Қалғаны - эстетика және оны қолданушының денесіне қалай бекіту керектігін шешу.

4 -қадам: форма факторы + эстетика

Moonwalk қолданушының денесіне қайда және қалай бекітілуін қалау сізге байланысты. Бастапқыда менің ойымша, контакт аяқпен байланысты анықтауға арналған, сондықтан қысым сенсоры пайдаланушының табанына сәйкес келеді.

Электрониканы жақсы және жинақы ұстау үшін мен корпустың контейнерін жасадым (3D басып шығарылған және силиконмен қапталған, теріге икемді жанасуға мүмкіндік беретін). Мен 3D файлдарын (. STL түрінде) осы нұсқаулыққа тіркедім.

*Максималды тербеліс үшін LRA қозғалтқышы (z осінің серіппесінен жылдам тербеліс тудыратын) теріге тиетін беттермен тікелей байланыста болуы маңызды (ERM-ден айырмашылығы, егер LRA ортада жүзіп жүрсе, онда сіздің тері ештеңе сезбейді). Менің дизайным үшін электрониканы наносакция / гель жастықшасы арқылы бекітудің мағынасы бар (оларды интернеттен оңай сатып алуға болады және теріге бірнеше рет қолдануға болады), медициналық таспа немесе мата жеңі. Теориялық тұрғыдан алғанда, егер Moonwalk серпімді / спандекс киімнің астына түсуі мүмкін, егер ол аяққа немесе санға қолданылса.

5 -қадам: Дайын протез

Менің дизайным сізге пайдалы болады деп сенемін. Өтінемін, осы базалық дизайнды түзетіп, ремикс жасаңыз және жетілдіріңіз - және бөтен болмаңыз! Менімен веб -сайтым арқылы байланысуға болады (www.akshaydinakar.com/home).