Team Beta-Blocker

Abstract

Dies ist die Wiki Seite des Teams Beta-Blocker aus der Blockwoche "Medizinprodukt DIY" im Herbst 2021. Die Blockwoche "Medizintechnik DIY" verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Arbeiten und Lernen in Skill-Share Sessions. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) werden innovative Produktideen entwickelt. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt.

Team

Marco Giger	Daniela Gasser	Neroja Baskaran	Hamidullah Ali

Das Team besteht aus Daniela Gasser, Hamidullah Ali,Marco Giger und Neroja Baskaran. Alle Teammitglieder studieren Medizintechnik an der HSLU in Horw.

Theorie

Open Source

Open Source geht ursprünglich auf Open Source-Software zurück. Dabei geht es um Code, der der Öffentlichkeit zugänglich ist. Dadurch das Wissen gegenseitig geteilt wird, können viele Projekte auf bereits vorhandene Projekte aufgebaut oder verändert werden. Open Source Software wird dezentral und kollaborativ entwickelt und stützt sich auf Peer-Review und Community-Produktion. Diese Software ist oft günstiger, flexibler und langlebiger als «hauseigene» Produkte.

3D Drucker

Um ein Objekt zu drucken muss dies zuerst in Digitaler Art vorliegen. dazu kann man entweder bestehende Dateien aus dem Internet verwende wie beispielsweise von thingiverse oder man kreiert seine eigenen Zeichnungen mittels CAD. Mittels einem Slicing Programm wird das File nun vorbereitet und als STL datei dem 3D-Drucker weitergegeben. nun müssen die Druckeinstellungen vorbereitet werden. Der Slicer konvertiert das Modell in eine Reihe von dünnen Schichten und erzeugt eine G-Code Datei mit Anweisungen, die auf einen bestimmten Druckertyp zugeschnitten sind.

Lasercutter

Der Laser-Cutter (AKJ-6090) kann auf drei verschiedene Arten bearbeitet werden:

	Schneiden	Ritzen	Gravieren
Bearbeitungsarten	durchgebrannt	Kerbe	oberflächlich abgetragen
Vorlage	Liniendaten	Pixel-Bilder Flächen	Pixel-Bilder Flächen

Es können verschiedenste Materialien wie Plexiglas, Kunststoffe, Holz…auf dem Laser-Cutter bearbeitet werden. Zuerst braucht man ein Design um etwas auf dem Lasercutter zu bearbeiten. Das Design muss man in RDWorks V8 importieren und als .rd File auf einen USB-Stick speichern. Den USB steckt man am Laser-Cutter (AKJ-6090) und man kann mit dem Lasern beginnen.

Hack 0

Zusammenfassung

In diesem Experiment werden die Aktionspotenziale in den Muskeln am Unterarm gemessen und über eine LED Anzeige und den Arduino Serien Monitor ausgegeben.

Für das Experiment mit dem Muscle SpikerShield, musste zuerst das Board mit den enthaltenen Einzelteilen auf die Platine gelötet werden, dazu verwendeten wir die Anweisungen der Webseite Backyard Brains Anleitung Version 2.11. Leider stellte sich heraus das die LEDs falsch gelötet wurde, die Anoden wurden mit den Kathoden verwechselt. Nach dem erneuten Löten wurde das Muscle SpikerShield auf das Arduino UNO gesteckt und die Hardware war bereit. Von hier an folgten wir die Anweisungen von der Website Backyard Brains Kapital Experiment: Control Machines with your Brain. Bevor das Experiment gestartet werden konnte, musste die Software Arduino IDE installiert werden und der entsprechende Programmcode auf das Arduino geladen werden. Nun wurden zwei Elektroden auf die Haut an der Innenseite des Unterarms geklebt und mit dem Inputanschluss verbunden gemäss Anleitung. Die LEDs zeigen die Muskelkontraktionen an, dabei korreliert die Anzahl der leuchtenden LED mit dem Spannungspotenzial der Muskelkontraktion. Mit dem Potenziometer konnte die Empfindlichkeit noch eingestellt werden.

Dies ist der Code, den wir für die Steuerung der LEDs brauchten.

Bei einem zweiten Versuch wollte wir einen externen Greifer anschliessen und diesen mittels unserer Muskelbewegung steuern. Für das mussten zusätzlich einen Spannungswandler und einen zusätzlichen Anschluss an löten und für den Server eine externe Batterie 9V anschliessen. Durch den Spannungswandler wurden die 9V der Batterie in 5V umgewandelt, welche von der Platine verarbeitet werden können. Trotz Batterie muss der Arduino trotzdem noch mit einer Stromquelle versorgt werden.

Sobald alles lief, konnte der Greifarm angeschlossen und die Elektroden am Arm angebracht werden. Leider funktionierte der erste Greifarm nicht, aber dann der zweite. Durch die Muskelbewegungen wurde ein Signal an den Greifarm gesendet, sodass sich dieser öffnet und schliesst. Leider schloss sich der Greifarm nicht vollständig. Eine Erklärung dafür wäre, dass der Motor nicht eine genug grossen Radius an Drehung schaffte, um die Zahnräder vollständig zu drehen.

Hack 1

Materialien

• 2 Arduino
• 2 Muscle SpikerBox + Elektroden
• 9 volt Batterie
• 2 Servomotoren (Kontinuierlich)
• 2 Räder
• 1 360 grad Rad
• Mehrere Verbindungskabel

Der erste Hack unserer Gruppe war ein Auto zu entwickeln, welches mittels der Muskelbewegung gesteuert werden kann.

Für einen ersten Prototypen wurden eine reckteckige und Platte und mehrere Räder lasergecuttet. Um die Räder wurden Gummis angebracht, sodass das Rad einen besseren Grip zum Boden hat. Die Räder wurden über ein Verbindungsteil mit dem Heissleim an die Servo-Motoren angebracht. Die Servo-Motoren wurden wieder um an die Holzplatte, welches das Auto simulieren sollte, angeleimt. Vorne wurde ein einzelnes Rad angeklebt.

Die Verkabelung gestaltete sich etwas schwieriger. Leider konnten wir die zwei Platinen nicht gleichzeitig mit einem Arduino verbinden und mussten somit auf zwei Arduinos und zwei Computer ausweichen, was die ganze Sache Material aufwändiger machte. Wir konnten aus dem Hack 0 einige Materialien übernehmen, wie auch den Code zum Servo-Motor ansteuern.

Wenn alles korrekt verkabelt und angeschlossen ist, muss man seine Muskeln zur Kontraktion bringen und das Signal bringt über den Mikrocontroller das "Auto" zum laufen.

Wochenjournal

Montag

Zu Beginn gab es eine Einführung in das FabLab. Nach einer Vorstellungsrunde wurden Gruppen gebildet und die Teams starteten mit dem Hack 0. Im Hack 0 geht es um einen «Muscle Spiker Shield» welches zuerst zusammengebaut und gelötet werden muss. Dabei wurde die Platte mit Kondensatoren, LED, Widerständen, Stecker und IC bestückt. Als Vorlage diente eine Anleitung von Backyard Brains.

Am Nachmittag hielt Urs Gaudenz ein Referat über Hacketeria anschliessend lernten wir wie man eine Wiki Seite erstellt und bearbeitet.

Dienstag

Am Morgen wurde die Platine noch fertig gelötet und parallel dazu erste Tests mit dem Arduino gemacht. Dann wurde die Platine auf den Arduino gesteckt und das System funktionierte/blinkte. Der erste Versuch war, ob es die Muskelbewegung detektiert. Es musste ein bisschen mit der Sensitivität gespielt werden, um ein interpretierbares Ergebnis zu erhalten. Für einen zweiten Versuch mussten noch weitere Komponenten an die Platine gelötet werden. Somit konnte eine Batterie angeschlossen werden, welche den Servor Motor zusätzlich versorgt. Wir haben vom FabLab ein Greifarm bekommen und konnten den anschliessen und mittels der Muskelkontraktion bewegen. Am Abend gab es noch ein Input.

Mittwoch

Am Morgen gab es die Skillsshare Sitzungen. Die Gruppe besuchte verschiedene Workshops wie Ton formen, Zahnspange herstellen, Arduino Programmieren etc. besucht. Die Gruppe selber hat das Schweissen angeboten. Marco hat verschiedene Schweissarten wie auch Hartlöten vorgestellt. Am Nachmittag begannen wir mit dem Hack 1, unsere erste Idee umzusetzen.

Schweissen

Es wurden folgende Themen vorgestellt:

• Schweissen einführung
• Autogenschweissen und Flammrichten
• Elektrodenschweissen
• WIG/TIG Schweissen
• MAG-Schweissen
• Hartlöte

Kurzzusammenfassung der Themen

Schweissen Einführung

Durch das Schweissen entstehen unlösbare Verbindungen von Bauteilung unter Wärme und/oder Druck. Dazu müssen die zu verbindenden Bauteile sehr ähnliche Materialeigenschaften aufweisen. Vorteile des Schweissens ist die hohe Festigkeit und gute Leitfähigkeit der verbundenen Materialien. Je nach zu schweissenden Materialien muss unterschiedlich vorgegangen werden und das ideale Schweissverfahren gewählt werden. Titan und Edelstahl muss zusätzlich gut vor der umgebungsluft beim schweissen abgeschirmt werden. Dies geschieht beispielsweise mittels Schutzgas.

Autogenschweissen und Flammrichten

Autogenanlagen sind sehr vielfältig einsetzbar. nebst dem Schweissen kann man mit den Autogenanlagen noch Brennschneiden und Flammrichten. zum schweissen eignen sich nur nichtempfidliche materialen welche nicht empfindlich mit der Umgebung reagieren.

Da keine Schweissanlage vor Ort zur Verfügung stand, konnte der Kurs leider nur Theoretisch durchgesetzt werden. Andy war vom Schweisskurs sehr begeistert und stellte jede menge interessante Fragen, da Andy erst gerade kürzlich eine Schweissanlage gekauft hat.

File:presentation schweissen.pptx

Schweissen Einführung

Da keine Schweissanlage vor Ort zur Verfügung stand, konnte der Kurs leider nur Theoretisch durchgesetzt werden. Andy war vom Schweisskurs sehr begeistert und stellte jede menge interessante Fragen, da Andy erst gerade kürzlich eine Schweissanlage gekauft hat.