System sensoryczny dla bioprotezy Bebionic identyfikujący jej położenie i posturę
Projekt inżynierski PWr
Krzysztof Wolski
Krzysztof Wolski
Spis treści
- Problem kalectwa
- Rodzaje protez
- Proteza Bebionic 3
- Przestrzeń ruchów
- Model rozwiązania
- Użyte czujniki i komunikacja
- Przetwarzanie sygnału
- Live Demo
- Możliwości rozwoju
- Rozkład jazdy
Problem kalectwa
Co godzinę 1 osoba w Polsce traci nogę
Powody kalectwa
- Choroby
- Amelia - brak kończyn od urodzenia
- Cukrzyca - ok 70% wszystkich amputacji!
-
Wypadki
- Samochodowe
- Przy pracy
- Inne
Czynnik ludzki

Proteza jest używana przez człowieka:
- odpowiednia waga
- odporność na uszkodzenia
Protezy
Nieruchome

Zalety
- proste w użytkowaniu
- odporne na uszkodzenia mechaniczne
- waga
- proste w utrzymaniu
- cena i dostępność
Wady
- podstawowa funkcjonalność
- podstawowe funkcje
- brak informacji zwrotnej
- nienaturalny wygląd
Mechaniczne

Zalety
- możliwość ruchu
- podstawowe gesty takie jak chwytanie
- gotowe modele dla drukarek 3D!
Wady
- mechanizmy są bardziej podatne na uszkodzenia
- zużywające się części
- cena szybko rośnie wraz z możliwościami
Mechaniczne
mikroprocesorowe

Zalety
- Wiele gestów
- Czasem możliwościami przewyższają prawdziwą dłoń
- Wygodne sterowanie - różne rozwiązania
- "Inteligentne"
- Naturalny wygląd
Wady
- Cena!
- Koszt utrzymania
- Problemy z refundacjami
- Konieczność ładowania
Proteza Bebionic 3
Proteza Bebionic 3
- sterowana
- oddzielny silnik na każdy palec
- 14 gestów
- 3 rodzaje nadgarstków
- 2 pozycje kciuka
- kontrola prędkości
- wytrzymałość - praca z 45kg
- gumowana powłoka
- oprogramowanie można zmienić z poziomu PC
Jest jeden problem...
...proteza nie czuje
System czujników
Model
Model

Hardware
"Nośnik" czujników

- łatwe zakładanie i ściąganie
- dodatkowa funkcja ochrony
Fleksometry

- zgięcie powoduje zmianę rezystancji
- przedział 45KOhm-125Ohm
- potrzebujemy ADC
Tensometry

- zgięcie powoduje zmianę rezystancji
- przedział 500 Ohm-100 KOhm
- potrzebujemy ADC
MPU 6050

- 3 osiowy akcelerometr
- 3 osiowy żyroskop
- wbudowany ADC
- magistrala I2C
Bluetooth

- komunikacja: serial
- Bluetooth 2.0 + EDR
- częstotliwość 2.4 GHz
- widoczny jako port COM
Arduino PRO mini

- ATmel ATmega 328
- wersja 3.3V, 8Mhz
- 13 wejść cyfrowych, 8-2 wejść analogowych
Software
Software - Arduino
- komunikacja I2C
- biblioteka wire.h
- obsługa MPU 6050
- biblioteka i2cdevlib
- ADC
- 6 wartości "na raz"
- multiplexer
- skalowanie
- wysyłanie danych
- bajt rozpoczęcia
- 16 bajtów danych
- bajt zakończenia
Software - Serwer
- język - Python
- podłączenie się pod Serial
- odbieranie i sprawdzanie danych
- obróbka danych
- filtr dolnoprzepustowy
- filtr Complementary
- "wystarczająco dobry"
- filtr Kalmana
- magic!
- kosztowny obliczeniowo
- zarządzanie klientami
- przyjmowanie klientów
- wysyłanie przez TCP/IP danych które uległy zmianie
- dowolna ilosć zgłoszeń
Software - Klient 1
przykładowa wizualizacja 2D
- Python
- biblioteka pyqtgraph
- sygnał jako wykres
Software - Klient 2
przykładowy program w Unity3D
- przykład wizualizacji
- Unity3D - silnik do tworzenia gier
- trójwymiarowy model odwzorowuje ruchy protezy
Demo!
Rozwój
Rękawica sensoryczna
Rozbudowanie API
Kontroler gier
Interface HID
Terminarz
PWR_P2G
By Krzysztof Wolski
PWR_P2G
Praca inżynierska - Intro
- 950