我建立了這個(gè)ACL康復(fù)跟蹤器，作為一種有趣的方式來了解更多關(guān)于可穿戴傳感器的知識，并使膝蓋康復(fù)練習(xí)更容易可視化。我們的想法是根據(jù)最重要的膝關(guān)節(jié)健康指標(biāo)，包括活動(dòng)范圍、股四頭肌活動(dòng)、腿部扭矩等，輕松跟蹤膝關(guān)節(jié)損傷的進(jìn)展。

該系統(tǒng)使用安裝在大腿和脛骨上的兩個(gè)imu和一個(gè)MyoWare肌肉傳感器來監(jiān)測股四頭肌的活動(dòng)。PocketBeagle通過I2C讀取IMU數(shù)據(jù)，并通過模擬輸入讀取肌電信號，然后將所有數(shù)據(jù)發(fā)送到瀏覽器儀表板。用戶界面通過實(shí)時(shí)圖形顯示膝蓋角度隨時(shí)間的變化，基本的肌肉活動(dòng)，并幫助你跟蹤所有這些指標(biāo)。

硬件指南：磨耗圖

硬件指南：分步說明

布線和布局遵循項(xiàng)目原理圖中的fritz圖。在你進(jìn)行這些步驟的時(shí)候，你需要把它打開。

1. 焊接和準(zhǔn)備

IMU板(大腿+脛骨)

?在每個(gè)IMU插口上焊接一個(gè)直的0.1“公頭帶，使引腳向下指向面包板。

?確保焊接所有相關(guān)引腳：VCC， GND， SDA， SCL和您計(jì)劃使用的任何地址引腳(如果您正在更改I2C地址)。

MyoWare肌肉傳感器和鏈接屏蔽

?將3引腳頭焊接到MyoWare傳感器板上，這樣您就可以斷開+ (V+), - (GND)和ENV(包絡(luò)輸出)。

?使用三個(gè)金屬卡扣將Link Shield卡扣到主MyoWare傳感器上，使它們形成一個(gè)組件。

?取下MyoWare傳感器前面的保護(hù)罩，調(diào)低增益刻度(通常增益調(diào)得太高，輸出電壓不準(zhǔn)確)

電極電纜和襯墊

?將電極電纜編織起來以減少干擾。

?將夾緊電極電纜連接到鏈接屏蔽上。

?將一次性電極墊貼在電纜的另一端;根據(jù)MyoWare的放置指南，這些將會粘在股四頭肌上。

提示：在將任何東西插入面包板或?yàn)镻ocketBeagle供電之前，都要進(jìn)行焊接。

2. 設(shè)置面包板和電源

像圖表那樣排列板子

?將一個(gè)IMU放在左邊的面包板上，第二個(gè)IMU加上MyoWare組件放在中間的面包板上。

?將PocketBeagle放在右邊的面包板上，排成一行，使其引腳像在Fritzing草圖中一樣落在面包板行中。

跨面包板連接電源軌

?使用跳線連接所有板上的3.3 V軌道(紅色)。

?對GND(藍(lán)/黑軌道)做同樣的處理，使imu和MyoWare傳感器與PocketBeagle共享相同的接地和3.3 V電源。

從PocketBeagle提供3.3 V和GND

?選擇提供3.3 V和GND (P1_14和P1_16)的PocketBeagle引腳，并將它們運(yùn)行到主面包板上的適當(dāng)電源軌上，如圖所示。

?仔細(xì)檢查所有傳感器供電從3.3 V，而不是5v。

3. 將imu連接到PocketBeagle (I2C)

每個(gè)IMU的電源連接

?連接VCC→3.3 V導(dǎo)軌。

?連接地線→接地軌。

?連接新IMU的AD0→3.3 V導(dǎo)軌，將地址調(diào)高。

共享I2C總線

?從PocketBeagle的I2C2引腳到每個(gè)IMU上的SDA引腳運(yùn)行SDA線。

?從PocketBeagle I2C2引腳到每個(gè)IMU上的SCL引腳運(yùn)行SCL線。

這些線路是共享的，所以SDA和SCL是連接到兩個(gè)imu的，就像在Fritzing圖(頂部跳線包)中一樣。

4. 連接MyoWare傳感器到PocketBeagle(模擬)

Power for MyoWare

?連接Link Shield上的V+→3.3 V導(dǎo)軌。

?連接- (GND)“Link Shield”→“GND”軌。

ENV輸出到模擬輸入

?將ENV從Link Shield連接到PocketBeagle (P2_35)上的3.3 V模擬輸入引腳。

?沿著面包板的較低部分布線這條線，匹配青色線在fritz圖。

電極位置

?按照MyoWare推薦的配置將電極墊貼在股四頭肌上：沿著肌肉放置兩個(gè)活動(dòng)電極墊，附近放置一個(gè)參考/地面電極墊。

?確認(rèn)所有三個(gè)扣線都牢固地連接到MyoWare傳感器上。

提示：只有當(dāng)你準(zhǔn)備測試/使用設(shè)備時(shí)，才能揭開電極墊的粘性背面并將其連接到肌肉上，因?yàn)樗鼈冊陔S后的每次使用中都會失去一些有效性。

5. 上電前的最后檢查

連續(xù)性和短線

?斷開電源后，快速檢查3.3 V和GND導(dǎo)軌之間是否有明顯的短路。

?確保不應(yīng)該連接的行之間沒有裸線交叉。

引腳驗(yàn)證

?驗(yàn)證每個(gè)IMU是否有VCC/GND/SDA/SCL連接到正確的軌道和PocketBeagle引腳。

?驗(yàn)證MyoWare V+、GND和ENV→模擬輸入是否正確。

啟動(dòng)

?插上PocketBeagle的USB電源。

imu和myware應(yīng)該啟動(dòng)了。現(xiàn)在，您可以在PocketBeagle和計(jì)算機(jī)上的前端服務(wù)器上運(yùn)行后端代碼(所有軟件的說明都包含在github repo中)。

問題和未來的改進(jìn)

我最初打算讓這臺設(shè)備與我的電腦完全斷開連接，并運(yùn)行一個(gè)可以通過同一WiFi網(wǎng)絡(luò)上的任何設(shè)備訪問的web服務(wù)器。這個(gè)想法是用電池為設(shè)備供電，并連接一個(gè)USB WiFi模塊，這樣PocketBeagle就可以完全獨(dú)立工作。然而，我遇到了多個(gè)問題，所有這些問題都源于PocketBeagle由于構(gòu)建文件的大小和有限的內(nèi)存而無法托管現(xiàn)代React前端。

作為一種變通方法，我嘗試只在Beagle上運(yùn)行輕量級后端，并通過本地開發(fā)服務(wù)器將傳感器數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)酵泄茉诠P記本電腦上的前端。然而，由于Beagle和我的機(jī)器之間的端口沖突和跨源/端口映射問題，我無法可靠地將數(shù)據(jù)路由到前端，因此雙方從未進(jìn)行過清晰的通信。雖然我不認(rèn)為這是一個(gè)超級難以解決的問題，但我現(xiàn)在沒有時(shí)間調(diào)試，但計(jì)劃在不久的將來進(jìn)行調(diào)試。

本文編譯自hackster.io