Difference between revisions of "Team Chihuahua"

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Am Donnerstag hatten wir den ganzen Tag Zeit, um an unserem Projekt weiter zu arbeiten. Zunächst stellte sich die Frage, wie wir die Tasten platzieren wollten. Dafür mussten wir den Klavierflügel weiter optimieren. Es wurden mit dem Lasercutter Löcher hineingeschnitten, sodass die Tasten hineingedrückt werden konnten. Danach mussten die Tasten an Kabel gelötet werden, die mit dem Breadboard verbunden sind (siehe Bild Tastenanschlüsse).
 
Am Donnerstag hatten wir den ganzen Tag Zeit, um an unserem Projekt weiter zu arbeiten. Zunächst stellte sich die Frage, wie wir die Tasten platzieren wollten. Dafür mussten wir den Klavierflügel weiter optimieren. Es wurden mit dem Lasercutter Löcher hineingeschnitten, sodass die Tasten hineingedrückt werden konnten. Danach mussten die Tasten an Kabel gelötet werden, die mit dem Breadboard verbunden sind (siehe Bild Tastenanschlüsse).
  
Ein weiteres Problem, das behoben werden musste, war die Frage, wie das Klavier mit Strom gespiesen werden sollte. Dafür schnitten wir zusätzliche Löcher in den Klavierrahmen. Auch in den Rahmen wurde unser Teamname geritzt. In die Löcher wurde schliesslich ein USB-B Anschluss, ein ... sowie ein LED-Licht, welches leuchtet, sobald das Arduino Strom erhält, eingesetzt. Die letzte grosse Herausforderung war die Verbindung vom Arduino zu diesen Ausgängen. Dafür mussten Kabel verschnitten, auseinander genommen und neu gelötet werden. Schliesslich wurde noch der Lautsprecher in den Deckel des Flügels hineingeklebt.
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Ein weiteres Problem, das behoben werden musste, war die Frage, wie das Klavier mit Strom gespiesen werden sollte. Dafür schnitten wir zusätzliche Löcher in den Klavierrahmen. Auch in den Rahmen wurde unser Teamname geritzt. In die Löcher wurde schliesslich ein USB-B Anschluss, ein Einspeiseanschluss sowie ein LED-Licht, welches leuchtet, sobald das Arduino Strom erhält, eingesetzt. Die letzte grosse Herausforderung war die Verbindung vom Arduino zu diesen Ausgängen. Dafür mussten Kabel verschnitten, auseinander genommen und neu gelötet werden. Schliesslich wurde noch der Lautsprecher in den Deckel des Flügels hineingeklebt.
 
   
 
   
 
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Revision as of 11:51, 17 September 2021

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Chihuahuas- Holly, Nina, Doralice.jpg

Abstract

tbd

Team

Das Team besteht aus Gabriel Haupt, David Lussmann und Jill Scheidegger. Alle drei Teammitglieder studieren Medizintechnik an der HSLU in Horw. Da an diesem Kurs hauptsächlich Medizintechnik-Studenten teilnahmen, war es nicht möglich, ein interdisziplinäres Team zu bilden. Wir sind jedoch zuversichtlich, dass wir trotzdem spannende und neuartige Lösungen finden können.


Einleitung

Kurzbeschrieb MedTech DIY

Die Hochschule Luzern Technik & Architektur bietet das Modul Medizintechnik Do It Yourself (DIY) als Blockwoche im Erweiterungsbereich an. Dies bedeutet, dass Studenten aus den Studiengängen Wirtschaftsingenieurwesen, Maschinen- und Medizintechnik in 6 Tagen viel Freiheit zum Experimentieren, Ausprobieren, Arbeiten und Lernen in Skill-Share Sessions haben, um Anwendungen der Medizintechnik mit DIY-Ansätzen zu verbinden. Dabei entscheiden die Studierenden selbst, an welchen kreativen Projekten sie in interdisziplinären Teams von jeweils drei Personen arbeiten. Dadurch wird das tiefere Verständnis von medizintechnischen Geräten durch einen interdisziplinären und selbst gesteuerten Zugang gefördert.

Zum Experimentieren, Arbeiten und Herstellen von Prototypen steht den Studierenden das FabLab Luzern zur Verfügung. Deshalb steht am Anfang der Woche eine intensive Einführung ins FabLab und deren digitalen Fabrikationsmaschinen wie Lasercutter und 3D Druck aber auch zur Elektronik auf dem Programm. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Teams mittels einem Arduino Uno innovative Produktideen. Des Weiteren werden erste Prototypen mit den Mitteln der digitalen Fabrikation hergestellt und getestet.

Theorie

Als Vorbereitung für die Blockwoche Medizintechnik DIY sollten einige Artikel gelesen sowie Videos geschaut werden. Dies sollte uns einen ersten Einblick in die Welt von DIY, Hackteria sowie Open Source geben. Unsere gewonnenen Erkenntnisse aus der Vorbereitung werden in diesem Kapitel beschrieben.

FabLab

Das FabLab Luzern gehört einem globalen Netzwerk von Werkstätten an, welche zur Fabrikation von Prototypen und Produkten genutzt werden können. Dabei stellen die FabLabs digitale Fabrikationsmaschinen wie Laser-Cutter oder auch 3D-Drucker zur Verfügung. Diese Labs sind für alle Interessenten zugänglich, können aber auch für Veranstaltungen reserviert werden.

FabLabs Schweiz.png
FabLabs in der Schweiz

Open Source

Das Prinzip von Open Source besteht darin, dass das Know-how über etwas, die Blueprints oder die Codes für alle frei zugänglich und einsehbar sind. Das Wissen wird so gegenseitig geteilt und ausgetauscht anstatt verborgen und geheimgehalten. Viele Projekte können demnach auf den Grundsteinen von bereits entwickelten Arbeiten aufgebaut, ergänzt und verändert werden.

Hackteria

Hackteria ist eine Webplattform, die Open-Source-Projekte sammelt und öffentlich zugänglich macht. Was genau unter Open Source zu verstehen ist, wird oben beschrieben. Hackteria befasst sich mit Projekten aus der biologischen Kunst und wurde 2009 in Madrid von Andy Gracie, Marc Dusseiller und Yashas Shetty gegründet. Das Ziel von Hackteria ist es, Wissenschaftler, Künstler und Hacker zu ermutigen ihr Wissen zu teilen, um neue Erfindungen zu entwickeln oder bereits bestehende Erfindungen weiter auszubauen.

The Future Is Not What It Used to Be (2002) - A documentary film about Erkki Kurenniemi

Erkki Kurenniemi wurde 1941 in Finnland geboren. An der Universität von Helsinki studierte er Mathematik, theoretische Physik, Kernphysik und Philosphie. Zuästzlich interesseirte sich Erkki Kurenniemi für elektronische Musik und richtete sich auf dem Campus der Universität ein Studio dafür ein. Mit diesem Studio konnte sich Kurenniemi auch ein Netzwekr zu anderen avantgardistischen Komponisten aufbauen. In diesem Studio entwickeltete Erkki Kurenniemi einige seiner bekanntesten Werke wie die „Integrated Synthesizer“ (1964 bis 1967), „Andromatic“ (1968) oder auch das „Elektrische Quartett“. 1971 gründete Kurenniemi „Digelius“, ein lokales Musikgeschäft, welches bis heute am selben Ort in Helsinki sein bestehen feiern kann. Ebnenfalls anfangs der 1970er begann er mit der Serie DIMI (DIgital Music Instrument). Dabei handelt es sich um einzigartige Instrumente wie der der Video Synthesizer DIMI-S, welcher Töne durch Elektroden an den Händen der vier Mitspieler mittels Schwankungen der elektrischen Impulse genereiert.

Der Dokumentrafilm „The Future Is Not What It Used to Be“ über Erkki Kurenniemi beschreibt mittels eindrücklichen Bildern und Musiksequenzen das Schaffen und Leben des Avantgardisten in den 1960er. Dabei geht Kurenniemi auch auf die Frühgeschichte der Mikrocomputer und die offenen Fragen der Wissenschaft des 21. Jahrhunderts ein. Denn seit den frühen 1960er erforscht Kurenniemi in diversen Projekten das Potenzial von Virtual Reality und interaktiver Computerkunst. Der Film ist um Kurenniemis „manisches Sammelprojekt“ aufgebaut, in dem er ständig und fieberhaft seine Gedanken, Alltagsbeobachtungen, Objekte und Bilder aufzeichnete, um damit sein Ziel zu erreichen, dass Mensch und Maschine verschmelzen und die menschliche Seele rekonstruiert werden kann. Der Film enthält des Weiteren einzigartige Aufnahmen seiner DIMI-Instrumente sowie Ausschnitte aus unvollendeten experimentellen Kurzfilmen aus den 1960er Jahren. Grundsätzlich lässt sich der Dokumentrafilm „The Future Is Not What It Used to Be“ als Portrait von Erkki Kurenniemi, einem Pionier der frühen elektronischen Kunst zusammenfassen.

Wochenplanung

Ursprünglicher Wochenplan

Ursprünglich hat die Wochenplanung folgendermassen ausgesehen.

WeekgridMedTech2021HS.jpg

Corona-Wochenplan

Aufgrund der Erkrankung von Marc, musste der Wochenplan allerdings umgestellt werden, da einige Studenten nicht mehr vor Ort kommen durften. Ausserdem fehlte uns nun ein Tag, wodurch wir weniger Zeit hatten, um im Fablab zu experimentieren. Dies führte zu folgender, neuer Wochenplanung.

640px-WeekgridMedTech2021HS final.jpg

Inputs

Während der Woche werden punktuell Inputs zu diversen Themen besucht. Diese sollen in diesem Kapitel beschrieben werden.

DIY-Kultur

Die Do-it-yourself-Kultur beschreibt eine Strategie, die es zum Ziel hat, das Wissen einfacher zugänglich zu machen. Gute Geräte, um Unbekanntes zu erforschen sind meist sehr teuer. Mithilfe der DIY-Kultur soll es möglich sein, diese Geräte günstiger nachzubauen, sodass mehr Menschen in der Lage sind, sich diese zu leisten. Mit Geräten wie selbstgebauten Mikroskopen oder EMG-Messgeräten können mehr Menschen forschen und sich weiterbilden. Das Wissen und Erforschen ist somit nicht nur mit sehr teurem Equipment in einem Labor möglich, sondern auch mit einfachem Zubehör in der Garage.

How to use Wiki

In einer halbstündigen Einführung, wurde uns die Handhabung von Wikis erklärt. Das wohl bekannteste Beispiel für Wikis ist die Webplattform Wikipedia. Wikis kann jeder registrierter Nutzer lesen sowie auch direkt bearbeiten. Es ist somit möglich Wissen und Erfahrungen gemeinschaftlich zu sammeln und zu teilen. Es wurde uns gezeigt, wie man Bilder hinzufügen oder Webseiten verlinken kann. Es gibt ein Wiki für alle Teilnehmer der Blockwoche, diese heisst Medizintechnik DIY. Auf dieser Seite sind dann die Links zu den Wikis der einzelnen Teams zu finden.

Christian Gehringer

Christian Gehringer ist ein Hausarzt, der Biologie sowie auch Medizin studiert hat. In seinem Referat hat er uns über zwei spannende Projekte erzählt, die er im Verlaufe seiner Laufbahn gemacht hat. Das erste Projekt war eine Forschung über Blutwürmer in Gabun. Gabun ist ein Staat in Zentralafrika. Das zweite Projekt entstand während seiner Zeit im Red Cross Children's Hospital in Südafrika. In Südafrika traten regelmässig Stromausfälle auf. Christian Gehringer bemerkte, dass häufig während diesen Stromausfällen viele Kinder mit Verbrennungen in das Spital eingeliefert wurden. Mit zwei weiteren Kollegen untersuchte er dieses Phänomen und kam auf die Schlussfolgerung, dass aufgrund eines Stromausfalls bis zu 6x mehr Kinder mit Verbrennungen im Krankenhaus behandelt werden mussten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass während eines Stromausfalls in ärmeren Regionen mit offenen Feuern geheizt oder gekocht werden musste. An diesen offenen Feuern konnten sich Kinder viel leichter Verbrennungen zuziehen.

Andreas Kopp

tbd

Wochenjournal

Montag

Nach einer kurzen Einführung in das FabLab Luzern und einer Vorstellungsrunde starteten wir sogleich mit dem Hack 0. Es ging darum, das erhaltene Muscle Spiker Set zusammenzubauen und auszutesten. Dazu haben wir zuerst einmal die Platine bestückt und gelötet. Zusammengesteckt mit dem Arduino UNO konnten wird so unsere Aktionspotenziale in den Muskeln am Unterarm qualitativ messen und über eine LED Anzeige ausgeben. Wir haben auch noch einen Lautsprecher an das Muscle Spiker Shield angeschlossen, sodass wir die Aktionspotenziale der Muskeln akkustisch hören konnten (wenn auch nur sehr leise). Auf der Webseite Backyardbrains konnten wir verschiedene Experimente zu unserem Muscle Spiker finden und ausprobieren.

Ein Teil des Nachmittags bestand auch aus einem Referat von Urs Gaudenz, in welchem er uns die Welt von Hackteria und die DIY-Kultur zusammen mit den Fablab's näherbrachte.

Dies war der Code, den wir für die Ansteuerung der LEDs mithilfe der Aktionspotenziale der Muskeln brauchten.

#define NUM_LED 6  //sets the maximum numbers of LEDs
#define MAX 150     //maximum posible reading. TWEAK THIS VALUE!!
int reading[10];
int finalReading;
byte litLeds = 0;
byte multiplier = 1;
byte leds[] = {8, 9, 10, 11, 12, 13};

void setup(){
  Serial.begin(9600); //begin serial communications
  for(int i = 0; i < NUM_LED; i++){ //initialize LEDs as outputs
    pinMode(leds[i], OUTPUT);
  }
}

void loop(){
  for(int i = 0; i < 10; i++){    //take ten readings in ~0.02 seconds
    reading[i] = analogRead(A0) * multiplier;
    delay(2);
  }
  for(int i = 0; i < 10; i++){   //average the ten readings
    finalReading += reading[i];
  }
  finalReading /= 10;
  for(int j = 0; j < NUM_LED; j++){  //write all LEDs low
    digitalWrite(leds[j], LOW);
  }
  Serial.print(finalReading);
  Serial.print("\t");
  finalReading = constrain(finalReading, 0, MAX);
  litLeds = map(finalReading, 0, MAX, 0, NUM_LED);
  Serial.println(litLeds);
  for(int k = 0; k < litLeds; k++){
    digitalWrite(leds[k], HIGH);
  }
  //for serial debugging, uncomment the next two lines.
  //Serial.println(finalReading);
  //delay(100);
}

Dienstag

Am Dienstagmorgen erhielten wir die Mail, dass Marc positiv auf Corona getestet wurde. Deshalb sollten wir vorerst zuhause bleiben, bis abgeklärt wurde, wie diese Blockwoche weiter stattfinden soll. Am Nachmittag trafen wir uns in einer virtuellen Welt. Auch dabei war Christian Gehringer, ein Hausarzt, der sowohl Biologie sowie auch Medizin studiert hatte. Er hielt ein spannendes Referat über zwei Projekte, die er in Afrika gemacht hat. Diese Projekte sind im Kapitel Inputs genauer erläutert. Schliesslich trafen wir uns noch im Team und besprachen unsere weitere Vorgehensweise. Ausserdem arbeiteten wir weiter an userem Team-Wiki und befassten uns näher mit der weiterführenden Literatur, die auf dem Medizintechnik DIY verlinkt ist.

Mittwoch

Am Mittwochmorgen erhielten wir zuerst eine Einführung zum Lasercutter sowie zum 3D-Drucker. Dabei wurde uns erklärt, was man alles mit diesen Geräten machen konnte und wofür man sie braucht. Ebenfalls am Mittwochmorgen machte das Team Chihuahua ein Brainstorming, um ein spannendes Projekt zu finden, das weiterentwickelt werden kann. Dabei kam die Idee von einem virtuellen Klavier auf, dass mithilfe der Aktionspotenziale in den Fingern gesteuert werden kann. Die verschiedenen Aktionspotenzieale in den verschiedenen Fingern sollten verschiedene Frequenzen spielen, so dass Töne entstehen wenn man die Finger in der Luft bewegt. Um das zu erreichen, müssten jedoch alle Finger einzeln mit Elektroden verkabelt sein. Nach ungefähr einem halben Tag herumtüfteln, wie dies funktionieren könnte, wurde festgestellt, dass unser Know-How für ein solches virtuelles Klavier zu klein ist.

Man entschied sich deshalb für ein konventionelleres Klavier, bei welchem die Töne mithilfe von Tastern, die mit einem Arduino UNO verbunden sind, angesteuert werden. Ein Piezo-Lautsprecher stellte sicher, dass die Töne auch hörbar sind. So konnten zunächst zwei verschiedene Töne mit den Tonhöhen 100 und 200 gespielt werden. Es wurden im Verlauf des Tages noch mehr Tasten eingebaut, sodass schliesslich vier verschiedene Töne erzeugt werden konnten (Tonhöhen 50, 100, 200 und 300). Da die Töne sehr leise waren, versuchten wir uns an einem selbstgebauten Verstärker, der allerdings leider nicht funktionierte.

Video tbd

Dies ist der Code, der für die einzelnen Töne gebraucht wurde.

int Taster1=5; // Taster1 an Pin5 angeschlossen 
int Taster2=6; // Taster2 an Pin6 angeschlossen
int Taster3=7; // Taster3 an Pin7 angeschlossen
int Taster4=4; // Taster4 an Pin4 angeschlossen
int Tasterstatus1=0; // Variable um den Status des Tasters 1 zu speichern.
int Tasterstatus2=0; // Variable um den Status des Tasters 2 zu speichern.
int Tasterstatus3=0; // Variable um den Stauts des Tasters 3 zu speichern.
int Tasterstatus4=0; // Variable um den Stauts des Tasters 4 zu speichern.

void setup()
{
pinMode(Taster1, INPUT); // Taster1 als Eingang festlegen
pinMode(Taster2, INPUT); // Taster2 als Eingang festlegen
pinMode(Taster3, INPUT); // Taster3 als Eingang festlegen
pinMode(Taster4, INPUT); // Taster4 als Eingang festlegen 
}

void loop()
{
Tasterstatus1 = digitalRead(Taster1); // Status von Taster1 auslesen (HIGH oder LOW)
Tasterstatus2 = digitalRead(Taster2); // Status von Taster2 auslesen (HIGH oder LOW)
Tasterstatus3 = digitalRead(Taster3); // Status von Taster3 auslesen (HIGH oder LOW)
Tasterstatus4 = digitalRead(Taster4); // Status von Taster4 auslesen (HIGH oder LOW)

if (Tasterstatus1 == HIGH) // Wenn der Taster1 gedrückt ist, dann...
{
tone(8, 50); // Ausgabe eines Tons mit der Tonhöhe 50.
delay (1000); // mit der Dauer von einer Sekunde
noTone(8); // Ausschalten des Tons. 
}

if (Tasterstatus2 == HIGH) // Wenn der Taster2 gedrückt ist, dann...
{
tone(8, 100); // Ausgabe eines Tons mit der Tonhöhe 100.
delay (1000); // mit der Dauer von einer Sekunde
noTone(8); // Ausschalten des Tons.
}

if (Tasterstatus3 == HIGH)
{
tone(8, 200);
delay (1000); // mit der Dauer von einer Sekunde
noTone(8); // Ausschalten des Tons.
}

if (Tasterstatus4 == HIGH)
{
tone(8, 300);
delay (1000); // mit der Dauer von einer Sekunde
noTone(8); // Ausschalten des Tons.
}
}


Eine weitere Idee war es, mithilfe der Aktionspotenzialen in den Armen, die Lautstärke der Töne zu verändern. Diese Idee wurde aber vorerst nach hinten geschoben und man konzentrierte sich auf die Funktionalität und Attraktivität des Mini Pianos. Nachdem die oben erwähnten Töne mehr oder weniger funktionierten, versuchten wir uns an einer Tonleiter (siehe Bild Tonleiter). Dafür musste das Bread Board umgesteckt und der Code geändert werden. Gegen Ende des Tages verfügten wir über ein Mini Piano, das die gesamte Tonleiter spielen konnte.

Allerdings sah das Mini Piano nicht sehr attraktiv aus, es war ein regelrechter Kabelsalat (siehe Bild Tonleiter). Aus diesem Grund wollten wir eine Verschachtelung konstruieren, sodass die Kabel während dem Spielen nicht stören. Uns kam die Idee eines wirklichen Klavierflügel als Verschachtelung. Somit suchten wir in der Datenbank nach solchen Dateien und schnitten schliesslich mit dem Lasercutter einen Klavierflügel aus einer MDF-Platte, die 3 mm dick ist.

Donnerstag

Am Donnerstag hatten wir den ganzen Tag Zeit, um an unserem Projekt weiter zu arbeiten. Zunächst stellte sich die Frage, wie wir die Tasten platzieren wollten. Dafür mussten wir den Klavierflügel weiter optimieren. Es wurden mit dem Lasercutter Löcher hineingeschnitten, sodass die Tasten hineingedrückt werden konnten. Danach mussten die Tasten an Kabel gelötet werden, die mit dem Breadboard verbunden sind (siehe Bild Tastenanschlüsse).

Ein weiteres Problem, das behoben werden musste, war die Frage, wie das Klavier mit Strom gespiesen werden sollte. Dafür schnitten wir zusätzliche Löcher in den Klavierrahmen. Auch in den Rahmen wurde unser Teamname geritzt. In die Löcher wurde schliesslich ein USB-B Anschluss, ein Einspeiseanschluss sowie ein LED-Licht, welches leuchtet, sobald das Arduino Strom erhält, eingesetzt. Die letzte grosse Herausforderung war die Verbindung vom Arduino zu diesen Ausgängen. Dafür mussten Kabel verschnitten, auseinander genommen und neu gelötet werden. Schliesslich wurde noch der Lautsprecher in den Deckel des Flügels hineingeklebt.


Die gesamte Dokumentation des Piano Hacks mit allen Open Source Informationen findet man auf der Seite Piano Hack.

Freitag

tbd

Samstag

Am Samstag fanden die Schlusspräsentationen statt. Diese wurden online durchgeführt. Jedes Team stellte seine Prototypen in 15 - 20 Minuten vor und erläuterte dabei auf welche Probleme sie gestossen sind und wie sie diese gelöst haben.

PIANO HACK

Hier sind alle Unterlagen von unserem Piano Hack verfügbar.

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Reflexion

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