Автоматизированная система мониторинга осанки человека

Актуальность

Актуальность разработки определяется необходимостью помощи в уменьшении количества рисков возникновения заболеваний позвоночника людям, которые не следят за осанкой.

Цель

Разработать программно-аппаратный комплекс (ПАК) для автоматизированной системы мониторинга осанки человека.

Задачи

Основная задача работы – создать конструкцию мониторинга осанки, а также Teleram-бот «человек – датчики» для связи.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Электронные компоненты:
  • плата Arduino MEGA2560 со встроенным Wi-Fi-модулем
  • микроконтроллер ESP8266
  • преобразователь USB-TTL
  • модуль гироскопа
  • акселерометр трёхосный
  • соединительные провода для изготовления аппаратной части прототипа ПАК
• Компьютер с установленным программным обеспечением (С++ с использованием среды разработки Arduino IDE для реализации программной части ПАК)

Описание

Методологическую основу разработанных и программно-реализуемых алгоритмов составил принцип сбора данных с помощью трёхосевого акселерометра и трёхосевого гироскопа, а также их анализ на микроконтроллере.

Аппаратная часть проекта включала в себя:

1) управляющий центр (реализован на основе микроконтроллерной платы ATmega2560, обеспечивающей управление сервоприводами, сбор данных с датчиков, расчётно-вычислительную обработку получаемых данных, принятие решений и передачу обработанных данных);

2) связующий центр (микроконтроллер ESP8266 производителя Espressif Systems с интерфейсом Wi-F).

Реализация программной части ПАК была представлена в виде следующей последовательности основных этапов:

1) получение команд пользователя из Telegram;

2) передача данных между ESP8266 и ATmega2560;

3) обработка полученных значений в соответствии с определённым перечнем команд: /calibrate – калибровать MPU6050; /set – задать базовые положения позвоночника; /monitor – начать отслеживать осанку; /stat – показать статистику; /help – вывести команды;

4) отправка сообщения пользователю с результатом выполнения алгоритмов.

Выполнение этапов обработки команд в структуре ПАК реализовано строго последовательно: выполнение каждого из выделенных этапов невозможно без данных, получаемых в результате работы предыдущего.

Результаты работы/выводы

Создан ПАК, состоящий из четырёх датчиков угла наклона, микроконтроллерной платы со встроенным модулем Wi-Fi, соединительных проводов и Powerbank для питания всей конструкции. Программная реализация базовых команд пользователя обеспечивается с помощью Telegram-бота.

Реализованный программно-аппаратный продукт позволяет отслеживать положение спины в реальном времени и своевременно уведомлять пользователя об опасности искривления позвоночника.

Разработанный ПАК призван способствовать уменьшению количества заболеваний, связанных с искривлением позвоночника, и помогать людям следить за осанкой.

Перспективы использования результатов работы

Разработанный ПАК может найти практическое применение в повседневной жизни, а также в медицинских целях для улучшения качества жизни людей.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИУ ВШЭ

Награды/достижения

Российское соревнование юных исследователей «Шаг в будущее, ЮНИОР» – победитель;

Конференция научно-исследовательских проектов «Учись строить будущее» – призёр;

Городской конкурс по новым информационным и компьютерным технологиям «Поиск-НИТ» – призёр

Мнение автора

«Работа над проектом и участие в конференциях позволили нам существенно продвинуться в освоении практических навыков в интересующей нас области»