Gait Keeper: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Planteamiento del problema

En un estudio de 87 adultos mayores normales, la medición de los patrones de caminata y el estado de ánimo mostró evidencia correlacional de que la marcha podría proporcionar un índice del nivel de depresión en una población clínica [1]. Además, se ha demostrado que mejorar el patrón de la marcha reduce el riesgo de dolor y lesiones, utiliza los mecanismos naturales de absorción de impactos del cuerpo y distribuye la carga de trabajo de energía de caminar y correr a lo largo del tiempo. Nuestro proyecto pretende promover una marcha adecuada para mejorar el bienestar de quienes la utilizan.

[1] Sloman, L, et al. "Estado de ánimo, enfermedad depresiva y patrones de marcha". Current Neurology and Neuroscience Reports., Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU., Abril de 1987, www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3567834.

Descripción general de cómo funciona

Nuestro dispositivo evalúa la marcha de un usuario y determina si está caminando de la manera más óptima, según la distribución de la presión del pie. Lo logramos a través de láminas conductoras sensibles a la presión en un juego de almohadillas de piso portátiles. Evaluamos su forma de andar en función de la cantidad promedio de presión ejercida sobre el talón o el metatarso del pie. Esto activa una serie de LED RGB que se encienden de acuerdo con el resultado de la evaluación de la marcha.

Al inicializar las almohadillas, la primera ronda de LED blancos permite al usuario voltear la almohadilla en el piso y colocarla en la posición deseada. Cuando se enciende la segunda ronda de LED azules, es cuando el usuario debe pisar los pads. Esto registra las presiones aplicadas máxima y mínima para la parte delantera y trasera del pie. Usando estos números, los usamos para normalizar futuras lecturas del velostat. Además, calculamos un umbral variable que detecta cuándo la almohadilla debe comenzar a leer valores, en función de si alguien está pisando la almohadilla.

Imagen

Nuestra versión final del proyecto se muestra en las imágenes de arriba.

Paso 1: Materiales

Lista de materiales (para un solo bloc)

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

¼ de hoja de Velostat (https://amzn.to/2Pkfrke)

¼ de una tira RGB NeoPixel (https://amzn.to/2E1dGGG)

Madera contrachapada de 14 "x 16" ¾ pulgadas (https://amzn.to/2QJyPf8)

1 batería de iones de litio de 1,3 V (https://bit.ly/2AVIcP7)

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

Cinta de cobre (https://amzn.to/2SAIBOf)

Papel de aluminio (https://amzn.to/2RFKs47)

Pegamento para madera (https://amzn.to/2Qhw7yb)

Paso 2: corte por láser

Cortamos con láser dos piezas de madera contrachapada de 1/2 para cada almohadilla para los pies. La parte inferior alberga los cables y la electrónica, mientras que el marco superior cuenta con las almohadillas de presión y protege las partes de abajo. Un total de 8 piezas formarán 4 almohadillas para los pies cuando se unan juntos.

El archivo de Illustrator son las dimensiones finales del footpad. Las líneas ROJAS deben establecerse en CORTAR y las NEGRAS deben grabarse. Dependiendo de la máquina de corte por láser, se necesitarán diferentes combinaciones de potencia / velocidad para obtener un grabado lo suficientemente profundo como para que el Arduino Lilypad quede al ras debajo del reposapiés. Como referencia, usamos 50 velocidades, 40 de potencia e hicimos 3 pasadas.

Paso 3: cableado

Usamos el LilyPad Arduino AT, que viene con un total de 11 pines de conector.

Aquí están los detalles para el cableado del Gait Keeper como se muestra en el diagrama de Fritzing y las imágenes del prototipo de arriba:

• Velostat delantero positivo> A5
• Atrás Velostat positivo> A4
• Terrenos de Velostat> Pin GND
• Señal LED> A3
• LED GND> GND Pin
• LED positivo> Pin positivo

Paso 4: Código

A continuación se muestra un enlace a nuestro código, y se adjunta una imagen de nuestro pseudocódigo y enfoque:

Paso 5: Montaje

Para el proceso de ensamblaje final, primero cortamos la tira RGB NeoPixel en pedazos lo suficientemente largos como para envolver la circunferencia de la almohadilla y cortamos el cable para encajar en las pistas que habíamos grabado en las almohadillas. Luego, soldamos los cables a los pines apropiados en cada uno de los Lilypad, como se indica en la primera imagen de arriba, y cargamos nuestro código en las placas. A continuación, pasamos tiras de papel de aluminio a través de las ranuras que cortamos con láser y las pegamos en su lugar, como se muestra en la segunda y tercera imágenes. Luego, usamos las pistas para que el cableado se adhiera al papel de aluminio con cinta de cobre y soldamos el cableado conectado a Lilypads a los puntos de contacto correspondientes (pin A5 a la almohadilla frontal a través de la parte superior de las pistas de cableado cortadas con láser, pin A4 a la la parte inferior y el suelo por el medio, que se muestra en la cuarta imagen).

Como se muestra en la quinta imagen, aseguramos tiras de Velostat que fueron cortadas del mismo tamaño que las tiras de papel de aluminio, y las fijamos en su lugar para asegurar que hicieran un contacto uniforme con el material conductor. Para la capa superior de material conductor, usamos cinta de cobre por su durabilidad, creando un patrón en espiral para cubrir toda la superficie de la pieza de madera rectangular que se ve en la sexta imagen de arriba, manteniendo todo en su lugar. También usamos la cinta de cobre para crear una conexión entre estas capas en espiral pasadas a través de las ranuras cortadas con láser para llegar al cableado de tierra soldado.

Finalmente, emparejamos todos los materiales y conectamos todas las piezas del marco de madera, conectamos las baterías cargadas y pegamos el Lilypad en su unidad de alojamiento designada. Una vez que todo estuvo en su lugar, usamos pegamento para madera para pegar el marco de madera y luego unimos las tiras RGB cortadas al borde exterior y dejamos que el pegamento se seque durante la noche.

Paso 6: Video de demostración de interacción

Aquí hay un video de uno de los miembros de nuestro grupo caminando sobre las plataformas y recibiendo retroalimentación LED.