Attacco per calzini con rilevamento della pressione: 18 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Quando si tratta di scegliere plantari personalizzati, non ci sono molte opzioni di test affidabili che potrebbero aiutarti a decidere quale tipo di inserto è il migliore per le esigenze dei tuoi piedi. E le opzioni che esistono quasi sempre mettono alla prova in modo specifico gli squilibri delle forze nei tuoi piedi stando fermi. In realtà, hai bisogno delle tue solette per fornire comfort e stabilità anche durante le condizioni di camminata, non solo da fermi. Incuriositi da come potremmo iniziare a lavorare per risolvere questo problema, abbiamo deciso di progettare un attacco per calzino con sensore di pressione semplice ed economico che, si spera, una volta migliorato in futuro, possa essere utilizzato per aiutare a diagnosticare eventuali squilibri nei piedi di un paziente mentre cammina. Questa diagnosi potrebbe quindi essere potenzialmente utilizzata, insieme alla documentazione medica esistente, per creare plantari personalizzati per il paziente (o consigliare quelli esistenti).

Il nostro design attuale (quello che puoi realizzare in questo istruibile) ha tre sensori che si attaccano alla parte inferiore di qualsiasi calzino e provocano l'accensione di neopixel (piccole luci) quando vengono premuti. Tutti i componenti elettronici sono alloggiati in una cavigliera e consentono di inviare i dati di pressione al computer tramite bluetooth e quindi tracciati in tempo reale. Speriamo di aggiornare questo design in futuro, ma per ora ecco come costruire il nostro prototipo attuale!

(Guarda il video qui sopra per vedere cosa farà quando avrai finito.)

Preparazione

Per realizzare con successo questo dispositivo, ci sono alcune cose che devi sapere. Il codice utilizzato per il progetto è stato incluso, ma una conoscenza di base della logica coinvolta potrebbe essere utile in caso di problemi. Se hai un problema, ci sono anche forum disponibili su Internet dove puoi postare il tuo problema o cercarne uno simile al tuo problema che è già stato affrontato. La conoscenza di base del cablaggio elettrico, anche se non troppo complicata, può rendere il progetto un po' più veloce. Infine, dovrai saldare alcuni elementi di fissaggio sul Flora. Ripassa le basi prima di iniziare!

Sicurezza

Prima di iniziare con il progetto, ci sono alcuni problemi di sicurezza che devono essere affrontati. Il prodotto finito in sé non ti farà male, ma la sicurezza elettrica non è sempre risaputo. Per evitare di cortocircuitare le apparecchiature, assicurati che la messa a terra sia collegata al dispositivo prima di aggiungere alimentazione. Assicurati inoltre che nessuno dei tuoi fili conduttivi attraversi altri fili conduttivi. Ciò potrebbe cortocircuitare il circuito e provocare un incendio. Prestare attenzione anche durante la saldatura degli elementi di fissaggio sul Flora. Gli strumenti di saldatura sono incredibilmente caldi e provocano ustioni estremamente dolorose se si tocca accidentalmente la punta. Assicurati di sapere cosa stai facendo in modo da non bruciarti o danneggiare i tuoi circuiti.

Suggerimenti e consigli

• Controllare per assicurarsi che il circuito funzioni prima di cucire o costruire!
• Se non riesci a ottenere alcun output di dati da un sensore di pressione, controlla per assicurarti che il pin associato su Flora sia funzionante (uno dei nostri pin era rotto e abbiamo dovuto ottenere un nuovo Flora).
• Pianifica come montare tutti i componenti sulla fascia della caviglia per evitare di incrociare i fili conduttivi in qualsiasi punto.
• Lasciati uno spazio extra quando pianifichi di cucire il filo conduttivo sul cinturino. Avere i fili troppo vicini l'uno all'altro presenta il rischio che si tocchino accidentalmente.
• Per risparmiare tempo, pianifica il posizionamento del filo prima di cucirlo insieme. Se provi a cucirlo senza avere un'idea chiara di dove andrà tutto, ti sentirai frustrato e finirai per rifarlo comunque.
• Se hai problemi a connetterti al modulo Bluetooth, scollega il modulo, dimentica il dispositivo nelle impostazioni Bluetooth sul tuo computer, quindi riconnettilo.
• Per risparmiare tempo, guarda alcuni tutorial video su YouTube sulla cucitura di dispositivi elettronici indossabili sui vestiti

Passaggio 1: raccogliere materiali e strumenti

Per creare l'accessorio per calzini con rilevamento della pressione, ci sono alcune cose di cui avrai bisogno se vuoi che funzioni. Alcune delle cose nell'elenco seguente sono necessarie e alcune di esse sono desiderate per facilità.

1. A Flora (può essere trovato qui per $ 15)
2. Modulo Bluetooth. Abbiamo usato quello Arduino (HC06 BT) ma puoi usare anche un modulo indossabile Flora BLE.
3. Un materiale conduttivo sensibile alla pressione come Velostat (disponibile qui da Adafruit)
4. Flora RGB NeoPixel, almeno tre. (Una confezione da 4 è disponibile da Adafruit per circa $ 8 qui.)
5. Filo conduttivo
6. Cavi jumper (che assomigliano a questi con almeno un lato femmina). te ne serviranno 4.
7. Clip a coccodrillo attaccate ai fili (opzionali, ma estremamente utili)
8. Un ago da cucito
9. Una piccola batteria, 3,7 V dovrebbe essere sufficiente (disponibile qui da Adafruit per circa $ 8). Assicurati che la batteria abbia il connettore appropriato per Flora.
10. Cuscinetto in velcro, almeno 2" x 4", più punti in velcro.
11. Piccoli (5 mm) cucire su bottoni automatici. Avrai bisogno di almeno 18.
12. Saldatore e un saldatore
13. Una vecchia maglietta
14. Tessuto di interfaccia fusibile, può essere acquistato dalla maggior parte dei negozi di artigianato o cucito. Leggi alcuni suggerimenti e trucchi qui.
15. Una vecchia maglietta
16. Forbici, nastro adesivo e pazienza.

Passaggio 2: creare i sensori di pressione

1. Ritaglia 3 pezzi dal tessuto conduttivo. Uno dovrebbe essere abbastanza piccolo da stare sotto il tallone della persona media, e gli altri due dovrebbero essere quadrati di circa 1 pollice x 1 pollice (ma la forma in realtà non ha molta importanza).
2. Taglia sei pezzi da 18 pollici di filo conduttivo.
3. Nastro un pezzo di filo su ciascun lato di tutti e tre i pezzi di tessuto pretagliati. Il filo deve essere fissato a forma di "J" come mostrato nell'immagine sopra, e deve uscire dal tessuto sui lati opposti come mostrato (mantenendo circa mezzo pollice di spazio tra le code dei fili).

Passaggio 3: collegare i sensori di pressione a Flora

1. Usando i coccodrilli, per ogni sensore di pressione collegare un'estremità del filo conduttivo a un perno di terra sul Flora e l'altro a uno dei piedini 6, 9 o 10 (connessioni mostrate nell'immagine sopra a sinistra). Il codice che utilizzerai designa il sensore sul pin 9 come quello che si troverà sul tallone, il sensore sul pin 6 come quello che si troverà sulla pianta del piede e il sensore sul pin 10 come quello che essere posizionato sotto la parte esterna del piede (sotto il punto in cui si trova la nocca del tuo dito più piccolo). Se hai modellato i tuoi sensori appositamente per essere utilizzati in una di queste posizioni, assicurati che sia collegato al pin corretto.
2. Posizionare i sensori in modo che siano piatti sul tavolo e nessuno dei fili sia incrociato o toccato.

(Nota: se è necessario inserire più clip a coccodrillo su un perno di Flora, attaccare l'estremità di un piccolo filo tra la connessione esistente e quindi collegare la clip all'estremità sporgente come mostrato sopra nell'immagine a destra.)

Passaggio 4: collega i NeoPixel a Flora

1. Collega ogni NeoPixel a GND. Possono essere tutti collegati alla stessa massa.
2. Collega i NeoPixel in serie, con il primo collegato al pin 12 del Flora.
3. Presta attenzione alla direzione in cui puntano le frecce. La freccia che punta verso il centro è il segnale in entrata e la freccia che punta lontano dal centro è il segnale in uscita.
4. Collega ogni NeoPixel a VBATT.

Lo schema elettrico è mostrato nell'immagine sopra come riferimento.

Passaggio 5: collega il Bluetooth a Flora

1. Collega il pin GND sul modulo Bluetooth a un pin GND su Flora.
2. Collegare il pin VCC sul modulo Bluetooth a un pin da 3,3 V sul Flora.
3. Connetti TXD sul modulo Bluetooth a RX #0 su Flora.
4. Connetti RXD sul modulo Bluetooth a TX #1 sul Flora.

Se il modulo Bluetooth è cablato in modo errato, potrebbe causare la frittura del circuito o problemi di comunicazione tra il modulo e il computer.

Passaggio 6: costruire il circuito

Usando lo schema del circuito sopra, assemblare tutti i componenti (NON provare ancora a usare filo conduttivo. Per ora, usa solo morsetti a coccodrillo e fili isolati o altri fili temporanei a tua scelta)

Passaggio 7: scarica il codice e collega Flora al tuo computer

1. Scarica il codice utilizzando il link sottostante e aprilo nell'IDE di Arduino.
2. Se non hai la libreria Adafruit NeoPixel installata, scaricala da GitHub. Installa questa libreria e assicurati di includerla nella cartella Librerie Arduino.
3. Se non hai la libreria di filtri Arduino installata, scaricala qui da GitHub. Installalo e assicurati di includerlo nella cartella Librerie Arduino.
4. Collega Flora al tuo computer con un cavo da micro USB a USB (nella foto sopra).
5. Fai clic su "Strumenti" > "Scheda" > "Adafruit Playground" per indicare al software quale hardware stai utilizzando.
6. Fai clic su "Strumenti" > "Porta" e quindi nel menu a discesa seleziona la porta COM a cui è collegata Flora sul tuo computer.

Ecco il codice che ti serve!

NOTA: potrebbe essere necessario regolare le soglie nel codice per determinare quando accendere/spegnere un NeoPixel. Regolare ciascuno per ciascun sensore.

Passaggio 8: carica il codice su Flora

1. Fai clic sulla freccia "Carica" nell'angolo in alto a sinistra di IDE (cerchiato nell'immagine sopra).
2. Poiché il codice è stato caricato, ora puoi scollegare Flora dal tuo computer. La comunicazione tra Flora e il tuo computer d'ora in poi avverrà tramite connessione Bluetooth.

Passaggio 9: collegare il modulo Bluetooth al computer

1. La spia sul modulo Bluetooth dovrebbe lampeggiare a questo punto.
2. Apri le preferenze Bluetooth sul tuo computer.
3. Collegarsi al modulo facendo clic sull'opzione 'HC-06'.
4. Una volta connesso, la luce sull'HC-06 dovrebbe smettere di lampeggiare e rimanere costante, come mostrato nell'immagine sopra.

Passaggio 10: funzionalità di test

1. A questo punto, il modulo Bluetooth dovrebbe trasmettere i dati dai sensori di pressione che hai creato al tuo computer.
2. Il codice scaricato prende questi dati e li traccia come tre linee separate (una per ogni sensore).
3. In IDE, fai clic su "Strumenti" > "Plotter seriale".
4. Dovresti vedere le tre righe menzionate, tutte probabilmente con valori iniziali diversi.
5. Premere su ciascun sensore di pressione uno alla volta per assicurarsi di vedere una risposta nella rispettiva linea tracciata (la pressione dovrebbe provocare un calo della curva).
6. Se non vedi alcun dato tracciato, controlla per assicurarti che la velocità di trasmissione sul grafico sia impostata su 9600.
7. Non passare al passaggio successivo finché non ti sei assicurato che i dati vengano raccolti e che i grafici rispondano alla pressione sui sensori di pressione

Passaggio 11: coprire i sensori

1. Ritaglia pezzi di tessuto sottile e non conduttivo (abbiamo usato una vecchia maglietta) con le stesse forme dei tuoi sensori di pressione (solo leggermente più grandi). Ritaglia 2 pezzi di tessuto per ogni sensore.
2. Inserire ciascun sensore tra i 2 pezzi di tessuto designati, quindi cucire attorno a ciascun sensore (assicurandosi di non forarlo).
3. Una volta completata la cucitura, ritaglia 3 pezzi di velcro (il lato ruvido) della stessa forma e dimensione dei tuoi sensori.
4. Attaccare il velcro ai corrispondenti sensori appena coperti (solo su un lato di ciascuno).
5. Se il velcro non aderisce bene al tessuto, puoi anche cucirlo. Anche in questo caso, tuttavia, fai attenzione a non forare i sensori. Il velcro servirà come metodo per attaccare i sensori a un calzino.

Passaggio 12: pianifica il tuo threading

Ora che hai assemblato una bozza del prototipo e hai verificato che funziona davvero, puoi provare a cucirlo insieme per un prodotto finale. Ricorda, non incrociare il filo conduttivo e pianificare le cuciture prima di cucire. Ci sono infinite possibilità su dove posizionare Flora, Bluetooth e NeoPixel. L'immagine sopra è una possibilità che abbiamo trovato funzionante. I tre NeoPixel sono collegati in serie e ciascuno è collegato all'alimentazione e alla massa. Inoltre, nessun filo si incrocia! rendendo questo un layout eccellente.

Passaggio 13: assemblaggio di un prototipo: parte di cucito 1

I sensori sono coperti, il codice funziona e hai pianificato il tuo threading. Ora è il momento di assemblare un prodotto finale. Abbiamo cucito il tutto su una cavigliera (realizzata con una vecchia maglietta) che può essere avvolta e fissata con del velcro. Puoi provare la stessa idea, ma ti incoraggiamo a giocarci e a trovare un set-up che funzioni per te! Segui i passaggi seguenti e assicurati di controllare le tue connessioni!

1. Stira l'interfaccia su una striscia della maglietta, facendo attenzione a quale lato è rivolto verso il basso. La striscia dovrebbe essere abbastanza lunga da avvolgere una caviglia e abbastanza larga da cucire su Flora, Bluetooth e NeoPixel.
2. Decidi dove vuoi posizionare Flora, modulo Bluetooth e NeoPixel.
3. Cuci il lato femminile dei bottoni automatici sulla t-shirt dove vuoi posizionare la Flora. Nessuno degli snap deve toccarsi.
4. Assicurati di controllare le posizioni di ogni scatto mentre cuci per assicurarti che si allineino con il perno corretto sulla Flora. (Vedi sopra nell'immagine.)

Ricordati di continuare a fare riferimento al tuo piano di threading durante queste fasi in modo da non incrociare i fili o dimenticare di collegare qualcosa.

Passaggio 14: assemblaggio di un prototipo: cucito parte 2

Ora che hai la struttura abbassata, passiamo ai componenti di cucito:

1. Incolla i NeoPixel dove vuoi che siano. Questo non è strettamente necessario, ma è utile per tenerli in posizione mentre li cuci.
2. Cuci i NeoPixel sulla maglietta.
3. Cuci il Bluetooth sulla maglietta. Abbiamo realizzato una piccola tasca, come mostrato nell'immagine sopra, ma esercita la tua mente creativa per decidere il modo migliore per tenerla ferma.
4. Usando un filo conduttivo, cuci i collegamenti tra i bottoni automatici per Flora, Bluetooth e NeoPixel.
5. Non incrociare i fili! Se è inevitabile incrociare i fili, metti una sorta di isolante tra i fili, come una parte della maglietta.

Passaggio 15: assemblaggio di un prototipo: parte di cucito 3

Una volta cuciti i NeoPixel, passa al collegamento dei sensori di pressione ai circuiti:

1. Cuci una linea di sei bottoni a pressione circa un pollice sotto i NeoPixel.
2. Infilare fili conduttivi tra Flora e la nuova linea di bottoni automatici. Questi fungeranno da punti di connessione per i sensori di pressione. (Dovrebbero essere tre collegati a GND e tre collegati ai pin del segnale analogico 6, 9 e 10.)
3. Abbiamo portato i fili di ciascun sensore di pressione sul retro della caviglia e li abbiamo fatti passare attraverso una parte della maglietta per evitare che si toccassero.
4. Fissare il lato maschio dei sei bottoni automatici sull'estremità della filettatura conduttiva dei sensori di pressione.
5. Questi bottoni automatici dovrebbero agganciarsi alla linea che hai appena cucito.

Fai riferimento al tuo piano di filettatura durante questi passaggi per assicurarti di non incrociare i fili e di collegare gli snap giusti.

Passaggio 16: assemblaggio di un prototipo: saldatura

Ora passiamo alla saldatura. Ricordati di rivedere la tua sicurezza perché i saldatori possono essere molto dolorosi se toccati.

1. Saldare il lato maschio dei bottoni automatici sul Flora. (Visto nell'immagine in alto a sinistra.)
2. Dopo che ogni snap è stato saldato, ricontrolla la sua posizione con gli snap cuciti. È più veloce regolare uno snap con la saldatura piuttosto che ricucire tutti gli snap perché non sono allineati correttamente.
3. Una volta saldati gli snap alla Flora, puoi attaccarla all'assemblaggio approssimativo delle parti per vedere come si adatta, come si vede nell'immagine a destra.

Passaggio 17: assemblaggio di un prototipo: completamento

1. Abbiamo coperto il lato posteriore della striscia (dove sono esposti tutti i fili e i nodi) con un'altra porzione di t-shirt. Sarebbe un peccato se un filo si impigliasse e si strappasse!
2. Se lo desideri, crea una piccola tasca per la batteria.
3. Abbiamo creato un lembo per coprire tutti i componenti, ma questo dipende interamente da te!
4. Aggiungi dei punti in velcro alla striscia della t-shirt. Questo servirà come una misura di sicurezza regolabile per tenere la fascia intorno alla caviglia.
5. Uno che hai finito, provalo per le dimensioni e vedi se funziona!

Passaggio 18: ulteriori idee

Nel prossimo futuro, speriamo di aggiungere ulteriori elaborazioni per ottenere un segnale più chiaro e feedback per informare gli utenti degli squilibri tra le letture del sensore di pressione. Si spera che questi squilibri possano essere utilizzati per suggerire una soletta per l'utente (di nuovo, avere una griglia di sensori più precisa e completa renderebbe questo più facile).

In futuro, questo progetto potrebbe essere ampliato per includere una serie più precisa di sensori di pressione. Se, ad esempio, venisse utilizzata una griglia di rilevamento della pressione di qualche tipo, potrebbe creare una raccolta di dati molto più dettagliata. Questi dati potrebbero quindi essere utilizzati per creare un'immagine renderizzata in tempo reale di un piede con aree di pressione più alta e più bassa designate da una gamma di colori. Ciò renderebbe l'attacco del sensore molto più utile in un ambiente clinico, perché un medico potrebbe riconoscere visivamente le anomalie nella distribuzione della forza attraverso il piede di qualcuno mentre cammina. Lui o lei potrebbe quindi guardare i dati numerici e, in base ai risultati, raccomandare il trattamento per la condizione (cioè quale tipo di soletta acquistare per migliorare il comfort). Tale funzionalità è molto lontana per questo progetto, ma crediamo che questo Instructable abbia sicuramente molto potenziale!

Grazie mille per aver dedicato del tempo a leggere il nostro tutorial e (forse!) provarlo. Facci sapere se hai suggerimenti o feedback nella sezione commenti qui sotto.