Stort projekt: Automation av proprioceptionsmätplattform

[squiz3r]

Proprioception
Proprioception är känslan för var man har sina kroppsdelar, tex vilken vinkel en led har. Enligt vissa undersökningar så kan man förutse en persons risk att få idrottsrelaterade skador genom att kolla på hur bra proprioception de har. För närvarande håller jag på att hjälpa en doktorand inom sjukgymnastik att bygga en automatiserad plattform för att mäta proprioception i knälederna.

Koncept
Koncept 1 som jag föreslog var en sittande position med en motor som rör på ett av benen. Testpersonen har ögonbindel samt hörselskydd och får trycka på en knapp, som denne håller i handen, direkt när de känner av att benen har böjts. Vinkeln som benet har hunnit vrida på sig registreras av enheten.

Denna idé fick dock återgå till ritbordet eftersom gravitationen påverkar benet olika i flexion och extension. Denna metod verkar dock vara vanlig att använda sig av ändå.

skiss_sittande.jpg

I koncept 2 får testpersonen istället ligga på sidan så att det nedre benet testas medan det övre ligger undanböjt till sidan. Konstruktionen byggs så att de två halvorna av britsen är ihopskjutbara för att spara på plats vid förvaringen samt helt delbara för att underlätta förflyttning. Motorn sitter under den nedre halvan.

Assembly_2.JPG

Assembly_folded_2.JPG

Benet vilar i en skumgummiform och spänns fast med två spännband så att knäledens axel är parellell med motorns axel och sitter direkt ovanför.

Assembly_foot_holder.JPG

Elektroniken
Elektroniken byggs runt en PIC18F4550 på grund av dess stöd för USB. En 4 raders HD44780-kompatibel LCD kommer användas för att presentera mätningarna. Manöverpanelen kommer troligtvis att 3d-printas liksom skalet till knappen som testpersonen skall hålla i handen. PICen kommer styra en DC motor via en H-brygga. Två kaskadkopplade PID-regulatorer styr hastighet och position på motorn (testpersonens underben).

manöverpanel.png

Elektroniken i dagsläget:

DSC_0092.JPG

När det kommer till motor och växellåda så är det mycket viktigt att den är tyst och vibrationsfri så att testpersonen inte reagerar när den går igång. En av motorerna som jag kollat på är följande. 40dB ljudnivå och ganska litet glapp i växellådan. Priset för denna ligger på cirka 4500kr. Har ni tips på andra tysta motorer i området 10-15 rpm och minst 3Nm så är jag intresserad.
Motor på EBM Papst

motor.jpg

Firmware:
Som USB-stack använder jag en open source version av JTR-Honken som skapar en virtuell COM-port i datorn. På detta sätt slipper jag göra egna drivrutiner till datorn utan använder det bara som en vanlig COM-port. För att överföra data kör jag ett protokoll som jag själv skrivit där datorn får be om all data. Detta är under uppbyggnad så fler kommandon kommer definitivt implementerad.

data com 1.png

data com 2.png

Mjukvara:
På datorn kommer det finnas ett program skrivet i C# med främsta syfte att läsa in data från alla testpersoner som finns lagrade i PICens EEPROM och skriva ner det till en textfil (som sedan tex kan importeras till excell). Mjukvaran kommer även ha en settingsflik där alla PID-parametrar, hemvinklar, endvinklar osv kan ställas in.

I dagsläget inget avancerat, men kommunikationen fungerar bra.

software.png

Detta var allt än så länge!
/ Daniel

[MadModder]

Det där är lite intresant. Det där borde bara funka vid normala rörelsehastigheter tycker jag. Vid väldigt långsamma rörelser tappar iaf jag känslan för hur mycket jag vinklat en led.
Om man ligger ner på en bänk, med ena benet rakt upp i luften, och sen jättelångsamt (en minut eller mer) sänker ner benet mot bänken med ögonen stängda, så tycker man att benet borde vara nere på bänken när det är nästan halva sträckan kvar! Det känns lite läskigt när bänken är "borta".
Det lekte vi ibland med i kapprummet i lågstadiet.
Eftersom alla då upplevde samma sak förmodar jag att detta också gäller resten av befolkningen?
Prova själv i sängen eller soffan t.ex. Det känns likadant om någon annan styr benet. Det går lika bra med armarna.