构建一个ACL康复跟踪器，以测量患者腿部受伤恢复期间的数据

我建立了这个ACL康复跟踪器，作为一种有趣的方式来了解更多关于可穿戴传感器的知识，并使膝盖康复练习更容易可视化。我们的想法是根据最重要的膝关节健康指标，包括活动范围、股四头肌活动、腿部扭矩等，轻松跟踪膝关节损伤的进展。

该系统使用安装在大腿和胫骨上的两个imu和一个MyoWare肌肉传感器来监测股四头肌的活动。PocketBeagle通过I²C读取IMU数据，并通过模拟输入读取肌电信号，然后将所有数据发送到浏览器仪表板。用户界面通过实时图形显示膝盖角度随时间的变化，基本的肌肉活动，并帮助你跟踪所有这些指标。

硬件指南：磨耗图

硬件指南：分步说明

布线和布局遵循项目原理图中的fritz图。在你进行这些步骤的时候，你需要把它打开。

1. 焊接和准备

IMU板(大腿+胫骨)

•在每个IMU插口上焊接一个直的0.1“公头带，使引脚向下指向面包板。

•确保焊接所有相关引脚：VCC， GND， SDA， SCL和您计划使用的任何地址引脚(如果您正在更改I²C地址)。

MyoWare肌肉传感器和链接屏蔽

•将3引脚头焊接到MyoWare传感器板上，这样您就可以断开+ (V+), - (GND)和ENV(包络输出)。

•使用三个金属卡扣将Link Shield卡扣到主MyoWare传感器上，使它们形成一个组件。

•取下MyoWare传感器前面的保护罩，调低增益刻度(通常增益调得太高，输出电压不准确)

电极电缆和衬垫

•将电极电缆编织起来以减少干扰。

•将夹紧电极电缆连接到链接屏蔽上。

•将一次性电极垫贴在电缆的另一端;根据MyoWare的放置指南，这些将会粘在股四头肌上。

提示：在将任何东西插入面包板或为PocketBeagle供电之前，都要进行焊接。

2. 设置面包板和电源

像图表那样排列板子

•将一个IMU放在左边的面包板上，第二个IMU加上MyoWare组件放在中间的面包板上。

•将PocketBeagle放在右边的面包板上，排成一行，使其引脚像在Fritzing草图中一样落在面包板行中。

跨面包板连接电源轨

•使用跳线连接所有板上的3.3 V轨道(红色)。

•对GND(蓝/黑轨道)做同样的处理，使imu和MyoWare传感器与PocketBeagle共享相同的接地和3.3 V电源。

从PocketBeagle提供3.3 V和GND

•选择提供3.3 V和GND (P1_14和P1_16)的PocketBeagle引脚，并将它们运行到主面包板上的适当电源轨上，如图所示。

•仔细检查所有传感器供电从3.3 V，而不是5v。

3. 将imu连接到PocketBeagle (I²C)

每个IMU的电源连接

•连接VCC→3.3 V导轨。

•连接地线→接地轨。

•连接新IMU的AD0→3.3 V导轨，将地址调高。

共享I2C总线

•从PocketBeagle的I²C2引脚到每个IMU上的SDA引脚运行SDA线。

•从PocketBeagle I²C2引脚到每个IMU上的SCL引脚运行SCL线。

这些线路是共享的，所以SDA和SCL是连接到两个imu的，就像在Fritzing图(顶部跳线包)中一样。

4. 连接MyoWare传感器到PocketBeagle(模拟)

Power for MyoWare

•连接Link Shield上的V+→3.3 V导轨。

•连接- (GND)“Link Shield”→“GND”轨。

ENV输出到模拟输入

•将ENV从Link Shield连接到PocketBeagle (P2_35)上的3.3 V模拟输入引脚。

•沿着面包板的较低部分布线这条线，匹配青色线在fritz图。

电极位置

•按照MyoWare推荐的配置将电极垫贴在股四头肌上：沿着肌肉放置两个活动电极垫，附近放置一个参考/地面电极垫。

•确认所有三个扣线都牢固地连接到MyoWare传感器上。

提示：只有当你准备测试/使用设备时，才能揭开电极垫的粘性背面并将其连接到肌肉上，因为它们在随后的每次使用中都会失去一些有效性。

5. 上电前的最后检查

连续性和短线

•断开电源后，快速检查3.3 V和GND导轨之间是否有明显的短路。

•确保不应该连接的行之间没有裸线交叉。

引脚验证

•验证每个IMU是否有VCC/GND/SDA/SCL连接到正确的轨道和PocketBeagle引脚。

•验证MyoWare V+、GND和ENV→模拟输入是否正确。

启动

•插上PocketBeagle的USB电源。

imu和myware应该启动了。现在，您可以在PocketBeagle和计算机上的前端服务器上运行后端代码(所有软件的说明都包含在github repo中)。

问题和未来的改进

我最初打算让这台设备与我的电脑完全断开连接，并运行一个可以通过同一WiFi网络上的任何设备访问的web服务器。这个想法是用电池为设备供电，并连接一个USB WiFi模块，这样PocketBeagle就可以完全独立工作。然而，我遇到了多个问题，所有这些问题都源于PocketBeagle由于构建文件的大小和有限的内存而无法托管现代React前端。

作为一种变通方法，我尝试只在Beagle上运行轻量级后端，并通过本地开发服务器将传感器数据流式传输到托管在笔记本电脑上的前端。然而，由于Beagle和我的机器之间的端口冲突和跨源/端口映射问题，我无法可靠地将数据路由到前端，因此双方从未进行过清晰的通信。虽然我不认为这是一个超级难以解决的问题，但我现在没有时间调试，但计划在不久的将来进行调试。

本文编译自hackster.io