Real-time haptische terugkoppeling aan schaatsers

Abstract

De GonioTrainer is een draagbaar apparaat dat schaatsers helpt bij het verbeteren van hun schaatstechniek. In deze thesis wordt een manier besproken om het huidige prototype van de GonioTrainer te verbeteren en real-time terugkoppeling te geven naar de schaatser, middels een trilmotor die draadloos wordt aangestuurd. Belangrijke eigenschappen van dit systeem zijn het lage energie verbruik, de snelle draadloze communicatie over een Bluetooth Low Energy verbinding, het meten en het kleine formaat en de toekomst gerichtheid van het ontwerp. De GonioTrainer meet met een frequentie van 100 Hz de kniehoek van de schaatser. Dit gebeurt met een resolutie van 0.087 graden en een standaard deviatie van 0.044 graden. Een algortime dat nog niet ontwikkeld is en dus ook niet in dit verslag behandeld zal worden analyseert deze kniehoek meting in real-time. Zodra hier uit komt dat deze te hoog is zal er via Bluetooth LE een signaal naar een trilmotor module gestuurd worden, welke binnen 50$ms$ een trilling aan de gebruiker geeft. Het systeem is opgebouwd uit twee apparaten. De GonioTraier, welke de hoofdmodule is, en de trilmotor, welke een submodule is. De GonioTrainer verricht de metingen, doet de analyse en beheert de Bluetooth verbinding. De trilmotor ontvangt signalen van de GonioTrainer en stuurt de trilmotor aan als dit nodig is. De GonioTrainer zelf bestaat uit vier onderdelen. Een micro SD kaart om metingen op te slaan voor latere analyse, deze is niet geïmplementeerd in dit prototype. Een AS5600 magnetische encoder die de kniehoek van een schaatser meet met een resolutie van 0.087\degree. Deze wordt gelezen door een 12 bits ADC die een standaard deviatie heeft van 0.044 graden. Een nRF51822 Bluetooth controller voor de communicatie met de trilmotor en een STM32L152RC microcontroller die alle componenten met elkaar verbind en de analyse van de data uit voert. De Trilmotor module bestaat uit drie onderdelen. De nRF8001 Bluetooth controller zorgt voor de draadloze communicatie met de GonioTrainer. De Picovibe trilmotor zorgt voor de terugkoppeling naar de schaatser toe en een Arduino Uno wordt gebruikt als microcontroller om beide componenten aan te sturen. De trilsterkte van de Picovibe is in te stellen in de GonioTrainer.