Dispositivo para medición de parámetros espacio-temporales de marcha humana

Es un dispositivo que permite medir la velocidad de marcha, cantidad de pasos, cadencia de pasos y distancia recorrida considerando una longitud de pasos fija y simétrica, en un recorrido lineal. Con frecuencia de muestreo de 40 Hz. Los datos se visualizan a través de una aplicación para celulares Android median conexión bluetooth.



 Conoscenze e abilità necessarie per farlo

Se necesita conocer:
- Trabajar con Arduino en general, para las conexiones, programación en C++ y es necesario instalar librerías que no se incluyen en el IDE.
- Se debe usar herramientas de corte, taladro o mini torno y pegamento.
- Manejo de celulares smartphone.
- En caso de hacer modificaciones a la app, uso de la página web App Inventor.


 Tecnologia e strumenti necessari coinvolti

Para el hardware:
- Destornillador.
- Taladro o mini torno.
- Sierra para plástico.
- Aguja e hilo (para el cinturón).

Para el software del dispositivo:
- IDE de Arduino.
- Librerías "I2Cdev" y "MPU6050".

Para la app "PASOS":
- Smartphone con Android.


 Materiali necessari

Para el Hardware:
- Placa Arduino UNO.
- Modulo bluetooth HC06.
- Sensor inercial MPU6050.
- 10 cables macho hembra para Arduino.
- Power bank.
- Caja/gabinete de plástico para electrónica. Medidas internas mínimas recomendadas: 55x75x35 mm.
- Broches o sujetadores fuertes.
- Pegamento epóxi.

Para el cinturón:
- Banda elástica.
- Hebilla de plástico y hebilla pasador del ancho de la banda elástica.


 Necessaria l'organizzazione iniziale

Contar con: - Espacio de trabajo limpio y ordenado. - Herramientas necesarias - Computadora con programas descargados y acceso a internet.


 Sviluppo del progetto - Stage 1 o solo

Conexión y ensamblado del dispositivo


HC06 a pines de Arduino VCC --->5V GND ---> GND TXD ---> pin 11 RXD ---> pin 10 MPU6050 a pines de Arduino VCC ---> 3V3 GND ---> GND SCL ---> A5 SDA ---> A4 AD0 ---> GND INT ---> pin 2 Power bank al puerto USB del Arduino. Para ubicar el MPU6050 en el gabinete se debe tener en cuenta que el eje "x" apunte en el sentido de avance del usuario en la marcha, el eje "y" paralelo al suelo y el eje "z" perpendicular al suelo, apuntando hacia arriba. El sensor debe estar fijo al gabinete con tornillos. En nuestro caso el Arduino y el HC06 quedaron empotrados en el gabinete para sujetarlos pero pueden necesitar tornillos. Hicimos un orificio para la salida del cable de alimentación y la power back queda externa al gabinete.



Configuración del módulo bluetooth


Usando el código de Arduino del archivo adjunto "bluetooth_hc06" que también se puede encontrar en su página oficial, se debe cargarlo al dispositivo e introducir los siguientes comandos AT a través del monitor serial: - AT+NAMEPASOS - AT+PIN1234 - AT+BAUD7 De esta forma nombramos al bluetooth "PASOS", ponemos como contraseña "1234" y cambiamos su velocidad a 57600 baudios. IMPORTANTE: luego de usar el comando "AT+BAUD7" solo es posible comunicarse con el HC06 a una velocidad de 57600 baudios, por lo que en la línea "hc06.begin(9600);" se debe cambiar la velocidad quedando "hc06.begin(57600);" y lo mismo en la velocidad del monitor serial. Para colocar otro nombre o pin usar "AT+NAME<nombre>" y "AT+PIN<pin de 4 dígitos>" como en el ejemplo.



Calibración del sensor MPU6050 e instalación de las librerías "I2Cdev" y "MPU6050"


Las librerías están disponibles en los siguientes links en archivos comprimidos: - https://github.com/jrowberg/i2cdevlib/tree/master/Arduino/MPU6050 - https://github.com/jrowberg/i2cdevlib/tree/master/Arduino/I2Cdev Una vez descomprimido, copie las dos carpetas “I2Cdev” y “MPU6050” en su carpeta Arduino “libraries” que puede estar en el siguiente directorio: C:Archivos de programa (x86) Arduino libraries Puede estar en otra dirección dependiendo de su ordenador y el disco en que instaló el programa. Para calibrar usamos el código de Arduino del archivo adjunto "calibracion_MPU6050". Luego de cargarlo al dispositivo, ubicarlo con el eje "z" del MPU apuntando hacia arriba, dejarlo quieto, abrir el monitor serial e introducir cualquier caracter para iniciar la calibración hasta que los seis valores de las columnas estén próximos a "0.00 0.00 16380 0.00 0.00 0.00". Una vez alcanzados dichos valores se debe cerrar el monitor serial y volverlo a abrir, entonces veremos en pantallas los seis valores de los offset del sensor. Debe guardar estos valores para copiarlos en el programa que controlará el dispositivo.



Cargado del programa y configuración final


El programa que controla el dispositivo se encuentra en el archivo adjunto "pasos", antes de cargarlo a la placa se deben cambiar los valores de las líneas del bloque titulado "Cargar los valores obtenidos en el proceso de calibración": int ax_o= 525; int ay_o= 1912; int az_o= 781; int gx_o= -521; int gy_o= -87; int gz_o= -1; Por los seis valores obtenidos en la etapa de calibración del paso anterior. Para ajustar la sensibilidad del podómetro que puede variar por los materiales y forma del dispositivo: Se puede cambiar el valor de la variable "threshold" declarada en el bloque titulado "Variables para podómetro", recomendamos probar valores entre 5.0 y 9.0 donde el valor mas pequeño implica mayor sensibilidad.



instalación y uso de la app "PASOS"


Descargar en el celular el archivo "app_PASOS.apk" del material adjunto y ejecutarlo. Es posible que deba habilitar la opción de instalar apps de terceros en su dispositivo. Para usar la aplicación debe tener habilitado el bluetooth, tocar el botón "conectar", elegir el dispositivo y luego tocar el botón "empezar". Para detener el análisis y volver los valores a cero debe tocar el botón "reanudar". Si el dispositivo muestra valores que no corresponden luego de haber funcionado de forma correcta, puede usar el botón "calibrar". Este calibra el MPU nuevamente. Si desea realizar modificaciones a la app, puede consultar el archivo adjunto "app_PASOS.aia" con la web de App Inventor.



Confección del cinturón y forma de sujetar el dispositivo


Para el cinturón usamos un elástico con hebillas de plástico y hebilla pasador con costuras necesarias para sujetar las hebillas. Para sujetar el dispositivo usamos broches de metal pegados con pegamento epoxi de dos componentes. De esta forma es mas sencillo reemplazar el cinturón.




 Immagini del progetto







 Video del progetto


 File necessari per portare a termine il progetto

Poi hai il link da cui puoi accedere al file compresso, che contiene i file necessari per la realizzazione dell'intero progetto.

 Clicca qui per scaricare i file

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