মুনওয়াক: একটি হ্যাপটিক ফিডব্যাক কৃত্রিম: ৫ টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:00

বর্ণনা:

মুনওয়াক হল দুর্বল স্পর্শকাতর সংবেদন (নিউরোপ্যাথির মতো লক্ষণ) সহ ব্যক্তিদের জন্য একটি চাপ-সংবেদনশীল কৃত্রিম যন্ত্র। মুনওয়াকটি এমনভাবে তৈরি করা হয়েছিল যে ব্যক্তিরা তাদের পা মাটির সংস্পর্শে এলে সহায়ক হ্যাপটিক প্রতিক্রিয়া পেতে সাহায্য করবে, যাতে তারা ভারসাম্য + গতিশীলতা উন্নত করতে পারে।

অক্ষয় দিনাকারের ডিজাইন ও ওপেন সোর্স।

আরও প্রকল্প এবং সৃষ্টি দেখতে, অক্ষয় দিনাকার ডিজাইনের অলাভজনক ডিজাইন স্টুডিও www.akshaydinakar.com/lab দেখুন।

ফেসবুক: www.facebook.com/akshaydinakar | ইনস্টাগ্রাম: ks অক্ষয়দিনাকার ডিজাইন

এই কৃত্রিম যন্ত্রটি একটি উপযুক্ত মাইক্রোকন্ট্রোলারে এনালগ পিনের মাধ্যমে চাপের মান পড়ার জন্য একটি ভেলোস্ট্যাট সেন্সর (মেডিকেল আনুগত্য, ন্যানোসাকশন, বা শরীরের যেকোন প্রাসঙ্গিক অংশে ফ্যাব্রিক হাতা দিয়ে সংযুক্ত) ব্যবহার করে। একবার চাপের মান একটি নির্দিষ্ট সীমায় পৌঁছে গেলে, একটি নির্দিষ্ট হ্যাপটিক সংকেত সক্রিয় করা হয়, যা ব্যবহারকারীকে সতর্ক করে যে তারা একটি পৃষ্ঠের সাথে যোগাযোগ করেছে।

আমার অভিপ্রায়:

এই প্রকল্পের উদ্দেশ্য হল একটি স্বল্পমূল্যের কৃত্রিম যন্ত্র তৈরি করা যাতে তাদের শরীরের একটি অংশে অসাড়তা সহ যেকোন ব্যক্তির স্বাধীনতা + গতিশীলতা বৃদ্ধি পায়। পরিবারের সদস্যদের সাথে আমার ব্যক্তিগত অভিজ্ঞতা আছে যারা এই অবস্থার সম্মুখীন হয়, এবং এমন একটি অ্যাক্সেসযোগ্য সমাধান তৈরি করতে চেয়েছিলাম যা সীমিত প্রকৌশল অভিজ্ঞতা সহ অন্যরা নিজেরাই একত্রিত করতে পারে। বৈদ্যুতিন উপাদানগুলির প্রাপ্যতার লক্ষণ এবং বৈচিত্র্যের স্বতন্ত্রতার কারণে, এমন একটি ডিভাইস তৈরি করা চ্যালেঞ্জিং যা বিভিন্ন ব্যবহারের ক্ষেত্রে কাজ করে। যাইহোক, আমি মুনওয়াককে একটি সমাধান হিসাবে প্রকাশ করতে পেরে গর্বিত যা শরীরের যেকোন অঙ্গ / ক্ষতিগ্রস্ত অংশে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা ফর্ম ফ্যাক্টরগুলির একটি অ্যারের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ (ব্যবহারকারীর জন্য যেটি সবচেয়ে উপযুক্ত)।

নান্দনিক বিবেচনার জন্য এবং পেশাগত সমাপ্তির জন্য, আমি এই প্রোসথেটিক একত্রিত করার জন্য সোল্ডারিং, সিলিকন মোল্ডিং / কাস্টিং এবং 3 ডি-প্রিন্টিং সহ উন্নত ফ্যাব্রিকেশন কৌশল ব্যবহার করেছি। যাইহোক, সাধারণ রুটিবোর্ডিং এবং সেলাই কৌশলগুলিও কাজটি সম্পন্ন করে।

পটভূমি:

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে প্রায় 20 মিলিয়ন ব্যক্তি নিউরোপ্যাথি, ডায়াবেটিস, ক্যান্সার এবং আর্থ্রাইটিসের একটি সাধারণ পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া অনুভব করে। পেরিফেরাল স্নায়ুর ক্ষতির ফলে ব্যক্তির হাতে এবং পায়ের মধ্যে তীক্ষ্ণ ঝাঁকুনি ব্যথা এবং অসাড়তার মিশ্রণ দ্বারা নিউরোপ্যাথি চিহ্নিত করা হয়। নিউরোপ্যাথি স্পর্শের অনুভূতি হ্রাস করে গতিশীলতাকে মারাত্মকভাবে সীমাবদ্ধ করতে পারে যখন পা এবং হাত পৃষ্ঠের সংস্পর্শে আসে। যাইহোক, হ্যাপটিক ফিডব্যাক দেহের অ -প্রভাবিত অংশে কম্পনের আকারে ব্যক্তিকে তাদের প্রোপ্রিওসেপটিভ ইন্দ্রিয়ের সাথে প্রতিক্রিয়া যুক্ত করে ভারসাম্য ফিরে পেতে সাহায্য করতে পারে।

সরবরাহ

হার্ডওয়্যার:

মাইক্রোকন্ট্রোলার (নিচের যেকোনো একটি বিকল্প অসাধারণ):

• আরডুইনো ন্যানো (ক্ষুদ্রতম শারীরিক আকার, তবে চার্জিংয়ের জন্য অতিরিক্ত ইলেকট্রনিক উপাদানগুলির প্রয়োজন হবে)
• অ্যাডাফ্রুট ফ্লোরা (পরিধানযোগ্য সামগ্রীর জন্য যেতে বিকল্প-সমতল ফর্ম ফ্যাক্টর এবং অন্তর্নির্মিত চার্জিং রয়েছে)
• অ্যাডাফ্রুট পালক (প্রচুর অতিরিক্ত বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা আমাদের প্রয়োজন নেই, তবে একটি খুব কমপ্যাক্ট ফর্ম এবং অন্তর্নির্মিত চার্জিং)। আমি এই টিউটোরিয়ালের জন্য এই মাইক্রোকন্ট্রোলার ব্যবহার করব। বিএলই, ওয়াইফাই বা রেডিও চিপের চেয়ে পালকের বিভিন্ন সংস্করণ রয়েছে - যে কোনও কাজ করবে।

কম্পন মোটর:

এলআরএ কম্পন মোটর (সাধারণ ইআরএম কম্পন মোটরের তুলনায় অনেক বেশি কাস্টমাইজেবল কম্পন সংবেদন প্রদান করতে সক্ষম)। 3V এর অধীনে যে কোন কম্পন মোটর কাজ করবে, কিন্তু একটি LRA হবে সবচেয়ে শক্তিশালী কম্পন আউটপুট (আমরা আমাদের নকশা কম্প্যাক্ট করার জন্য একটি সরলীকৃত সার্কিট ব্যবহার করছি [মাইক্রোকন্ট্রোলার থেকে সরাসরি কম্পন মোটরকে শক্তি দিচ্ছি), এবং বেশিরভাগ মাইক্রোকন্ট্রোলারের বর্তমান সীমাবদ্ধতা রয়েছে যা কম্পনকে দুর্বল করে শক্তি)।

হ্যাপটিক মোটর ড্রাইভার (মাইক্রোকন্ট্রোলার এবং কম্পন মোটরের মধ্যে ইন্টারফেস):

হ্যাপটিক মোটর ড্রাইভার (DRV2605L, টেক্সাস যন্ত্র দ্বারা নির্মিত এবং Adafruit দ্বারা বিতরণ)।

লি -পো ব্যাটারি (কোথাও কোথাও 100 - 350 এমএএইচ পরিসীমা প্রচুর হওয়া উচিত):

3.7 ভি, 350 এমএএইচ লি-পো

সিলিকন ওয়্যার:

22 AWG সিলিকন ওয়্যার (সিলিকন তারের জন্য নমনীয়তা এবং স্থায়িত্বের একটি দুর্দান্ত ভারসাম্য প্রদান করে এবং এটি সঠিক ব্যাস)।

ভেলোস্ট্যাট উপাদান

ভেলোস্ট্যাট একটি চাপ-সংবেদনশীল পৃষ্ঠ যা চেপে বা সংকুচিত হলে প্রতিরোধের পরিবর্তন করে।

টেপ

যে কোনও ধরণের টেপ (নালী, স্কচ, বৈদ্যুতিক, মাস্কিং) কাজ করবে, তবে আমি একটি স্বচ্ছ এবং প্রশস্ত প্যাকেজিং টেপের পরামর্শ দিই। আপনার প্রয়োজন হবে মাত্র কয়েক ইঞ্চি।

অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল (আপনার মাত্র 4x4 ইঞ্চি প্রয়োজন)

সফটওয়্যার:

Arduino IDE (বিনামূল্যে ডাউনলোড এবং ব্যবহার, এটি এখানে পান এবং ইনস্টল করুন:

ধাপ 1: আপনার ভেলোস্ট্যাট চাপ সেন্সর একত্রিত করুন

এটা আপনার ভাবার চেয়ে সহজ।

1. আপনার ভেলোস্ট্যাট আকারে কাটুন। আপনার ভেলোস্ট্যাট শীটটি যে কোনও আকারের সেন্সরে আপনার প্রয়োজন অনুসারে ছাঁটা করতে এক জোড়া কাঁচি ব্যবহার করুন। যদি আপনি পায়ের জন্য এই কৃত্রিম ব্যবহার করছেন, তাহলে এটি একটি হিলের আকার করুন। আপনি যদি এটি হাত বা আঙ্গুলের জন্য ব্যবহার করেন, তবে আপনি যে ত্বকটি.েকে রাখতে চান তার মাত্রা তৈরি করুন।

2. আকারে অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল কাটুন। অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের দুটি টুকরো ভেলোস্ট্যাটের টুকরোর সমান মাত্রায় কাটুন। অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের দুই টুকরোর মধ্যে ভেলোস্ট্যাটের টুকরোটি স্যান্ডউইচ। অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল একটি পরিবাহী স্তর হিসাবে কাজ করে।

3. সিলিকন তারের স্ট্রিপ। তারের স্ট্রিপার ব্যবহার করে, দুটি সিলিকন তারের অংশ থেকে 3-4 ইঞ্চি উন্মুক্ত তারের স্ট্রিপ বন্ধ করুন। প্রতিটি সিলিকন তারের প্রায় 15-20 ইঞ্চি লম্বা হওয়া উচিত (নান্দনিক আবেদনের জন্য তাদের উভয়কে একই দৈর্ঘ্যের করুন)। অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের একপাশে প্রতিটি ছিটানো তারের রাখুন। সামগ্রিক স্যান্ডউইচ অর্ডার এখন: স্ট্রিপড ওয়্যার 1, অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল 1, ভেলোস্ট্যাট, অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল 2, স্ট্রিপড ওয়্যার 2।

4. টেপ প্রেসার সেন্সর একসাথে। আপনার উপাদান স্যান্ডউইচ উপর টেপ এবং টেপ কোন অতিরিক্ত বিট কাটা, যাতে সবকিছু নিরাপদে একসঙ্গে সংযুক্ত করা হয়। এটা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ যে ভেলোস্ট্যাট পরিষ্কারভাবে স্যান্ডউইচের দুই পাশকে আলাদা করছে (নীচে অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল / ছিঁড়ে যাওয়া তারের উপরের পরিবাহী পৃষ্ঠের কোন অংশের সাথে যোগাযোগ করা উচিত নয়)।

5. তারের বিনুনি। তারগুলি একসাথে রাখতে এবং ব্যবহারকারীদের চলাফেরার সময় তাদের চারপাশে ফ্লপ হওয়া থেকে বিরত রাখতে, তাদের একসাথে ঘূর্ণায়মান করুন (যতবার আপনি ঘোরান, তত বেশি নিরাপদ হবে)। এটি একটি ভাল ইলেকট্রিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং অনুশীলন যখন আপনার কাছে লম্বা তারের গোষ্ঠীগুলি একই শুরু থেকে শেষ বিন্দুতে যাচ্ছে।

পদক্ষেপ 2: আপনার উপাদানগুলি সংযুক্ত করুন

আপনার সমস্ত ব্যক্তিগত ইলেকট্রনিক যন্ত্রাংশ সংযুক্ত করার সময়। আমি আমার সমস্ত উপাদান একসাথে বিক্রি করেছি, কিন্তু ব্রেডবোর্ড ব্যবহার করাও সম্ভব (সেক্ষেত্রে আপনার মাইক্রোকন্ট্রোলার এবং হ্যাপটিক মোটর ড্রাইভারের উপর পিনগুলি সোল্ডার করতে হবে)।

1. মাইক্রোকন্ট্রোলারে সোল্ডার প্রেশার সেন্সর: আপনার ব্রেইটেড তারের একটিকে আপনার মাইক্রোকন্ট্রোলারের একটি এনালগ (A1) পিনের সাথে সংযুক্ত করুন এবং অবশিষ্ট ব্রেইড ওয়্যারকে গ্রাউন্ড (Gnd) পিনে সোল্ডার করুন।

2. হ্যাপটিক মোটর ড্রাইভারকে সোল্ডার ভাইব্রেশন মোটর: আপনার কম্পন মোটরের লাল (ধনাত্মক) তারকে + টার্মিনালে এবং নীল (স্থল) তারকে হ্যাপটিক মোটর ড্রাইভারের টার্মিনালে বিক্রি করুন।

3. সোল্ডার হ্যাপটিক মোটর ড্রাইভার মাইক্রোকন্ট্রোলারে: দুটি খুব ছোট সিলিকন ওয়্যার সেগমেন্ট ব্যবহার করে, হ্যাপটিক মোটর ড্রাইভারে নিচের পিনগুলিকে মাইক্রোকন্ট্রোলারে বিক্রি করুন।

• VIN -> 3V
• GND -> GND
• এসসিএল -> এসসিএল
• এসডিএ -> এসডিএ

*হ্যাপটিক মোটর ড্রাইভার মাইক্রোকন্ট্রোলারের সাথে "কথা" বলার জন্য I2C নামে এক ধরনের যোগাযোগ ব্যবস্থা ব্যবহার করে। এসসিএল এবং এসডিএ পিনগুলি এই যোগাযোগের পথ।

4. ব্যাটারি সংযুক্ত করুন: মাইক্রোকন্ট্রোলারে লি-পো ব্যাটারি হেডার লাগান। যদি আপনার ব্যাটারিতে কিছু চার্জ থাকে তবে এটি মাইক্রোকন্ট্রোলারে একটি LED জ্বালাতে পারে। জীবনের প্রথম লক্ষণ!:)

ধাপ 3: আপনার ইলেকট্রনিক্স প্রোগ্রামিং

আপনি যদি এখনও Arduino IDE ডাউনলোড এবং ইনস্টল না করে থাকেন, এখন সময়। আমি কোডিং শুরু করার আগে আমার প্রোগ্রামকে শব্দে "সিউডোকোড" করতে পছন্দ করি, যাতে C ++ এ আমার কী লিখতে হবে তা আমি ইতিমধ্যে বুঝতে পেরেছি।

এখানে আমাদের কৃত্রিম সফটওয়্যার কোড কি করছে:

প্রতি সেকেন্ডে অনেকবার, আমাদের মাইক্রোকন্ট্রোলার সেন্সর সনাক্তকারী চাপের মান পড়ে এবং যদি চাপের মান যথেষ্ট শক্তিশালী হয় (অন্য কথায়, সেন্সরটি মাটির সংস্পর্শে থাকে), আমরা যে কম্পন প্যাটার্নটি চাই তা সক্রিয় করি হ্যাপটিক মোটর ড্রাইভার। সংযুক্ত কোডটি এই বেস কার্যকারিতাটি সম্পন্ন করে, কিন্তু চাপের সেন্সর সনাক্ত করে এমন বিভিন্ন মানগুলির উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন প্যাটার্ন বা শক্তির কম্পন সরবরাহ করতে আপনার মোটরকে কাস্টমাইজ করা সহজ (যেমন হালকা যোগাযোগ বনাম শক্তিশালী যোগাযোগ)।

*আমি Arduino IDE ব্যবহার করা, লাইব্রেরি ইনস্টল করা এবং একটি সংযুক্ত মাইক্রো-কন্ট্রোলারে কোড আপলোড করার একটি প্রাথমিক জ্ঞান অনুমান করি। আপনি যদি আরডুইনোতে সম্পূর্ণ নতুন হন তবে গতি পেতে এই টিউটোরিয়ালগুলি ব্যবহার করুন।

1. আপনার Arduino স্কেচ যে একই ফোল্ডারে আছে Adafruit DRV ফাইলগুলি ডাউনলোড এবং ইনস্টল করুন।

2. আপনার মাইক্রোকন্ট্রোলারে LevitateVelostatCode প্রোগ্রামটি ডাউনলোড করুন, আপলোড করুন এবং চালান (আপনার ভেলোস্ট্যাট সেন্সরের সংবেদনশীলতার উপর ভিত্তি করে যথাযথভাবে ভেরিয়েবল সেট করতে ভুলবেন না। আপনি Arduino সিরিয়াল মনিটর খুলে ক্লিফ এবং CUTOFF মানগুলি ক্যালিব্রেট করতে পারেন এবং বিভিন্ন পরীক্ষা করে দেখতে পারেন চাপের সীমা, ব্যবহারের ক্ষেত্রে আপনার প্রয়োজন।

3. অভিনন্দন! আপনার ইতিমধ্যে একটি কার্যকরী কৃত্রিম যন্ত্র রয়েছে। বাকি সব নান্দনিকতা এবং আপনি কিভাবে ব্যবহারকারীর শরীরের সাথে এটি সংযুক্ত করতে চান তা নির্ধারণ করে।

ধাপ 4: ফর্ম ফ্যাক্টর + নান্দনিকতা

আপনি কোথায় এবং কিভাবে মুনওয়াক ব্যবহারকারীর শরীরের সাথে সংযুক্ত করতে চান তা আপনার উপর নির্ভর করে। আমার প্রাথমিকভাবে কল্পনা করা কেসটি ছিল পায়ের যোগাযোগ সনাক্তকরণের জন্য, তাই প্রেসার সেন্সর স্বাভাবিকভাবেই ব্যবহারকারীর হিলের নীচে ফিট করে।

ইলেকট্রনিক্স সুন্দর এবং কম্প্যাক্ট রাখার জন্য, আমি একটি হাউজিং কন্টেইনার ডিজাইন করেছি এবং বানিয়েছি (3D- প্রিন্টেড এবং সিলিকন মোল্ডেড, যাতে ত্বকের সাথে নমনীয় যোগাযোগের অনুমতি দেওয়া যায়)। আমি এই নির্দেশাবলীর সাথে 3D ফাইল (. STL ফর্ম) সংযুক্ত করেছি।

*সর্বাধিক কম্পনের জন্য, এটি গুরুত্বপূর্ণ যে LRA মোটর (যা একটি z-axis বসন্ত থেকে দ্রুত কম্পন উৎপন্ন করে কাজ করে) ত্বক স্পর্শ করে এমন পৃষ্ঠগুলির সাথে সরাসরি যোগাযোগ করে (ERM এর বিপরীতে, যদি LRA মাঝখানে ভাসমান থাকে, আপনার ত্বক কিছুই অনুভব করবে না)। আমার নকশার জন্য, ন্যানোসাকশন / জেল প্যাডের মাধ্যমে ইলেকট্রনিক্স সংযুক্ত করা সবচেয়ে বেশি বোধগম্য (এগুলি সহজেই অনলাইনে কেনা যায় এবং ত্বকে একাধিক ব্যবহারের জন্য দারুণ), মেডিকেল টেপ বা কাপড়ের হাতা। তাত্ত্বিকভাবে, যদি আপনি পায়ে বা উরুতে ব্যবহার করেন তবে আপনি ইলাস্টিক / স্প্যানডেক্স পোশাকের নীচে মুনওয়াককে স্লিপ করতে পারেন।

ধাপ 5: সমাপ্ত কৃত্রিম

আমি আশা করি আমার নকশা আপনার জন্য কিছু উপযোগিতা প্রদান করে। দয়া করে বিনা দ্বিধায়, রিমিক্স, এবং এই বেস ডিজাইন উন্নত করুন - এবং একটি অপরিচিত হতে না! আমার ওয়েবসাইটের (www.akshaydinakar.com/home) মাধ্যমে আমার সাথে যোগাযোগ করা যেতে পারে।