Difference between revisions of "Team C+++"

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(Servo-Anzeige)
 
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==Einleitung==
 
==Einleitung==
 
Im Rahmen der Blockwoche [[Medizintechnik DIY]] wurde das Projektteam C+++ gegründet. Die Blockwoche wurde vom 7.  bis 12. Februar 2022 an der Hochschule Luzern Technik & Architektur durchgeführt. Innerhalb des Kurses vermittelte man den Studierenden die Do it yourself Kultur, sowie kreatives Arbeiten in interdisziplinären Gruppen. Ziel ist es, dass die Studierenden in der Lage sind, eigene Projektideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin umzusetzen und digitale Fabrikationsmethoden für Prototypen kennen lernen und anwenden.
 
Im Rahmen der Blockwoche [[Medizintechnik DIY]] wurde das Projektteam C+++ gegründet. Die Blockwoche wurde vom 7.  bis 12. Februar 2022 an der Hochschule Luzern Technik & Architektur durchgeführt. Innerhalb des Kurses vermittelte man den Studierenden die Do it yourself Kultur, sowie kreatives Arbeiten in interdisziplinären Gruppen. Ziel ist es, dass die Studierenden in der Lage sind, eigene Projektideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin umzusetzen und digitale Fabrikationsmethoden für Prototypen kennen lernen und anwenden.
Die Woche findet im FabLab, sowie weiteren Unterrichtsräumlichkeiten der Hochschule Luzern Technik & Architektur statt. Durch die Verbindung von Medizintechnik mit Do It Yourself Ansätzen, soll das Verständnis von medizintechnischen Geräten gefördert werden. Die Studierenden sollen sich, durch gegenseitiges Teilen von Vorkenntnissen und Erkenntnissen, selbständig Zugang zu neuem Wissen verschaffen. Während der Woche finden deshalb, nebst dem selbständigen Experimentieren und Prototypenbau, regelmässig Skill Share Sessions statt. Dort können Fähigkeiten unter den Studierenden ausgetauscht werden.
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Die Woche findet im FabLab, sowie weiteren Unterrichtsräumlichkeiten der Hochschule Luzern Technik & Architektur statt. Durch die Verbindung von Medizintechnik mit Do It Yourself Ansätzen soll das Verständnis von medizintechnischen Geräten gefördert werden. Die Studierenden sollen sich durch gegenseitiges Teilen von Vorkenntnissen und Erkenntnissen selbständig Zugang zu neuem Wissen verschaffen. Während der Woche finden deshalb, nebst dem selbständigen Experimentieren und Prototypenbau, regelmässig Skill Share Sessions statt. Dort können Fähigkeiten unter den Studierenden ausgetauscht werden.
Die Blockwoche fand die ganze Woche statt, täglich von 9:00 - 18:00 Uhr und am Samstag von 9:00 - 13:00 Uhr.
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Die Blockwoche fand die ganze Woche statt, täglich von 9:00 - 16:30 Uhr und am Samstag von 9:00 - 13:00 Uhr.
 
Der definitive Wochenplan sah dann so aus:
 
Der definitive Wochenplan sah dann so aus:
  
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===Delia Graf===
 
===Delia Graf===
Ich habe eine Lehre als Optikerin absolviert und danach mehrere Jahre auf meinem Beruf im technischen Kundendienst für den Brillenglaskonzern EssilorLuxottica gearbeitet. Anschliessend habe ich mich für das Studium als Wirtschaftsingenieurin entschieden und befinde mich nun in meinem letzten Semester. Ab dem kommenden Semster werde ich im Teilzeitprogramm das Msterstudium Business Engeenering beginnen.  
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Ich habe eine Lehre als Optikerin absolviert und danach mehrere Jahre auf meinem Beruf im technischen Kundendienst für den Brillenglaskonzern EssilorLuxottica gearbeitet. Anschliessend habe ich mich für das Studium als Wirtschaftsingenieurin entschieden und befinde mich nun in meinem letzten Semester. Ab dem kommenden Semster werde ich im Teilzeitprogramm das Masterstudium Business Engeenering beginnen.
  
 
===Eda Gücer===
 
===Eda Gücer===
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Mit Hilfe des Lasercuters haben wir das Gehäuse unserer Roboterhand aus MDF-Platten gelasert. Dies funktionierte sehr gut und ohne weiteren Komplikationen.
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Mit Hilfe des Lasercuters haben wir das Gehäuse unserer Roboterhand aus MDF-Platten gelasert. Dies funktionierte sehr gut und ohne weiteren Komplikationen. Mit dem Laser-Cutter AKJ-6090 von Acctek, welcher im FabLab steht, kann man Flächen von 900x600 mm bearbeiten. Der 100 Watt Laser kann diverse Materialien Gravieren und ausschneiden. Die Materialien reichen von Plexiglas über Kunststoffe und Holz bis hin zu Karton, Leder oder Textilstoffe. Es kann Acrylglas bis zu einer Dicke von ca. 8 mm und Holz bis zu einer Dicke von 6 mm geschnitten werden. Aluminium kann graviert werden, jedoch nicht geschnitten.
Mit dem Laser-Cutter AKJ-6090 von Acctek, welcher im FabLab steht, kann man Flächen von 900x600 mm bearbeiten. Der 100 Watt Laser kann diverse Materialien Gravieren und ausschneiden. Die Materialien reichen von Plexiglas über Kunststoffe und Holz bis hin zu Karton, Leder oder Textilstoffe. Es kann Acrylglas bis zu einer Dicke von ca. 8 mm und Holz bis zu einer Dicke von 6 mm geschnitten werden. Aluminium kann graviert werden, jedoch nicht geschnitten.
 
  
 
===SkillShare===
 
===SkillShare===
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[[File:Arduino.jpg|200px|thumb|right|Arduino]]
 
[[File:Arduino.jpg|200px|thumb|right|Arduino]]
  
Das Arduiono ist eine open Source Hardware und Software. Bei der Hardware handelt es sich um ein elektronik Board mit Mikrocontroller und diversen Ein- und Ausgängen. Die Programmiersprache basiert auf Processing und ist ähnlich zu Programmieren wie C oder C++. Für unser Projekt haben wir das Arduino verwendet um zwei Servomotoren anzusteuern und LEDs leuchten zu lassen. Mit Hilfe des Mussel SpickeShield haben wir die Muskelkontraktionen gemessen und im Arduino eingelesen und verwendet um die Motoren anzusteuern.  
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Das Arduiono ist eine open Source Hardware und Software. Bei der Hardware handelt es sich um ein elektronik Board mit Mikrocontroller und diversen Ein- und Ausgängen. Die Programmiersprache basiert auf Processing und ist ähnlich zu Programmieren wie C oder C++.  
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Das Arduino hat eine USB-Schnittstelle um den Code vom PC auf den Mikrocontroller zu laden. Zusätzlich verfügt das Arduino über eine separaten Stromanschluss um das Board zu speisen. Mit Hilfe des Arduinos könne diverse Analoge und Digitale Signale eingelesen werden. Zusätzlich können diverse Aktoren angesteuert werden, wie zum Beispiel DC-Motoren, Servo-Motoren und sogar Schrittmotoren.
  
Das Arduino hat eine USB-Schnittstelle um den Code vom PC auf den Mikrocontroller zu laden. Zusätzlich verfügt das Arduino über eine separaten Stromanschluss um das Board zu speisen. Mit Hilfe des Arduinos könne diverse Analoge und Digitale Signale eingelesen werden. Zusätzlich können diverse Aktoren angesteuert werden, wie zum Beispiel DC-Motoren, Servo-Motoren und sogar Schrittmotoren.
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<br/>Für unsere Projekte haben wir das Arduino verwendet um unteranderem fünf Servomotoren anzusteuern und LEDs leuchten zu lassen. Mit Hilfe des Muscle Spicke Shield haben wir die Muskelkontraktionen gemessen und im Arduino eingelesen und verwendet um die Motoren anzusteuern.
  
 
==Experimente==
 
==Experimente==
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====Hack 1====
 
====Hack 1====
Für unseren Hack 1 haben wir uns näher mit dem Muscle Spike Shield und der Ausgabe der gemessenen Daten beschäftigt. Dazu haben wir nach der Hack 0 Session die Elektroden an den Arm eines Gruppenmitglieds angeklebt und erste Muskelaktivitäten gemessen. Dabei war es ausschlaggebend, dass die Sensitivität richtig eingestellt wurde, sodass je nach Anspannung (oder eben Entspannung) der Muskeln, die LED's in unterschiedlicher Anzahl leuchteten. Beobachtung: je angespannter der Muskel, desto mehr LED's leuchten. In einem nächsten Schritt haben wir ähnlich wie wir es aus dem Video zu "How to control someone else's arm with your brain" kennen, ein Experiment durchgeführt. Dazu haben wir auf der Seite der Backyard Brains ein Experiment mit einem Greifarm entdeckt. Dabei wird über die eigene Muskelaktivität zwar nicht der Arm einer anderen Person kontrolliert, aber ein Greifarm. Dieses Experiment haben wir im Video "Steuerung des Greifarms" festgehalten. Nachdem wir einen Input für unseren eigenen Projekt gekriegt haben, machten wir uns auf, Ideen dafür zu sammeln...BRAINSTOOOORMING
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Für unseren Hack 1 haben wir uns näher mit dem Muscle Spike Shield und der Ausgabe der gemessenen Daten beschäftigt. Dazu haben wir nach der Hack 0 Session die Elektroden an den Arm eines Gruppenmitglieds angeklebt und erste Muskelaktivitäten gemessen. Dabei war es ausschlaggebend, dass die Sensitivität richtig eingestellt wurde, sodass je nach Anspannung (oder eben Entspannung) der Muskeln, die LED's in unterschiedlicher Anzahl leuchteten. Beobachtung: je angespannter der Muskel, desto mehr LED's leuchten. In einem nächsten Schritt haben wir ähnlich wie wir es aus dem Video zu "How to control someone else's arm with your brain" kennen, ein Experiment durchgeführt. Dazu haben wir auf der Seite der Backyard Brains ein Experiment mit einem Greifarm entdeckt. Dabei wird über die eigene Muskelaktivität zwar nicht der Arm einer anderen Person kontrolliert, aber ein Greifarm. Dieses Experiment haben wir im Video "Steuerung des Greifarms" festgehalten.  
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'''Steuerung des Greifarms'''
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[[File:ezgif.com-gif-maker (1).gif|400px]]
  
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Nachdem wir einen Input für unseren eigenen Projekt gekriegt haben, machten wir uns auf, Ideen dafür zu sammeln...BRAINSTOOOORMING
 
...''Für Hack 2''
 
...''Für Hack 2''
  
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*Zu druckende Teile sollen bereits Löcher für Fäden haben
 
*Zu druckende Teile sollen bereits Löcher für Fäden haben
 
*Möglichst einfache Montage
 
*Möglichst einfache Montage
Nach etwas Suchen sind wir auf die Vorlage [https://www.thingiverse.com/thing:380665 Flexy-Hand 2] gestossen. Diese Hand erfüllt nicht nur alle unsere Kriterien, sondern war zu dem auch sehr gut dokumentiert.<br/>Schlussendlich haben wir die Hand in 3 Abschnitten gedruckt: zunächst die Handfläche in ca 6:30 Stunden, dann die Fingerglieder in ca 7 Stunden und die kleinen Gelenkteile in ca 1 Stunde.  
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Nach etwas Suchen sind wir auf die Vorlage [https://www.thingiverse.com/thing:380665 Flexy-Hand 2] gestossen. Diese Hand erfüllt nicht nur alle unsere Kriterien, sondern war zu dem auch sehr gut dokumentiert.<br/>Schlussendlich haben wir die Hand in 3 Abschnitten gedruckt: zunächst die Handfläche in ca 6:30 Stunden, dann die Fingerglieder in ca 7 Stunden und die kleinen Gelenkteile in ca 1 Stunde. Die kleinen Gelenkteile haben wir aus TPU gedruckt, um ihnen eine gummiartige Beweglichkeit zu geben
 
Wir haben anschliessend die Fingerglieder mit den Fäden verbunden und die Gelenke eingefügt.
 
Wir haben anschliessend die Fingerglieder mit den Fäden verbunden und die Gelenke eingefügt.
'''Füge Bilder ein'''
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[[File:fac207d0-9c27-4966-bdc3-cb89e6e1192f.jpg|400px]]
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[[File:Screenshot 2022-02-18 223703.png|400px]]
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=====  Halterung und Podest=====
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Um die Hand und die Servo-Motoren zu stützen haben wir eine Art Halterung gesucht. Wir haben im Fablab eine Art Montagetisch gefunden, welchen wir in einem dunklen Violet angesprüht haben. In dieser Basisstruktur konnten wir die Verkabelung und Elektronik verstauen. Um die Servos zu befestigen haben wir mit dem Laser Cutter eine Grundplatte mit Loch zum einsetzen der Motoren und zwei Seitenwände geschnitten und im nachhinein eine Abdeckung im Designatelier Tiefgezogen.
  
 
=====Programmieren der Servos=====
 
=====Programmieren der Servos=====
Für die Motoren, die die Hand bewegen sollen, haben wir uns für 5 Servo-Motoren entschieden.
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Für die Motoren, welche die Hand bewegen sollen, haben wir uns für 5 Servo-Motoren entschieden. Gesteuert werden diese von einem Arduino, mit welchem diese alle verbunden sind. Mehr dazu im Kapitel '''Verkabelung der Elektronik'''. Der Code, welcher die 5 Servomotoren steuert, ist im nächsten Unterkapitel '''Code''' zu finden. Geschrieben ist dieser in der Programmiersprache "C".
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Die Idee hinter dem Code ist, dass man fünf Knöpfe hat. Einen für jeden Servo. Mit diesem Knopf kann man den Servo von seiner Ausgangsposition um 180 Grad drehen. Bei erneuter Betätigung geht der Servo dann wieder in die Ausgangsposition zurück. Der Code erlaubt nur diese zwei Servo-Zustände.
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Um dies zu erreichen, müssen im Code fünf Servo-Instanzen definiert werden, welche jeweils einem Pin auf dem Arduino zugeteilt sind. Dieser Pin dient als Output, welcher dann mit dem Steuerungskabel der Servos verbunden ist. Zudem muss für jeden Servo ein Input-Knopf definiert werden, welcher registriert, ob der Knopf gedrückt ist oder nicht. Jedem dieser Knöpfe wird ebenfalls ein Pin auf dem Arduion zugewiesen. Bei den Knöpfen handelt es sich um ON-OFF Switches, welche erkennen, ob Strom durch sie fliesst oder nicht. Fliesst Strom, so rotiert der entsprechende Servo in die 180 Grad Position und bleibt da. Fliesst kein Strom, so rotiert der Servo in die 0 Position und bleibt da.
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Die Servo-Pin - Knopf-Pin Zuweisung sieht so aus: <br>
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Servo 1 - pin  3  gehört zu  Knopf 1 - pin  2 <br>
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Servo 2 - pin  5  gehört zu  Knopf 2 - pin  4 <br>
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Servo 3 - pin  6  gehört zu  Knopf 3 - pin  7 <br>
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Servo 4 - pin  9  gehört zu  Knopf 4 - pin  8 <br>
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Servo 5 - pin 11  gehört zu  Knopf 5 - pin 12 <br>
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=====[[code]]=====
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''(hier ist der Code der Servomotoren zu finden)''
 +
=====Verkabelung der Elektronik=====
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[[File:Verkabelung C+++.jpg|250px|right]]
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Die Verkabelung unserer elektrischen Komponenten sieht so aus.
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Das Grundprinzip ist folgendes: <br>
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Jeder Servo hat drei Kabel. S, +, -. <br>
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S ist das Steuerkabel, dieses sagt dem Servo welche Position er einnehmen soll. Dieses kommt auf einen Pin im Arduino. <br>
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+ ist das Stromkabel, welches in eine Stromquelle muss. <br>
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- ist das Ground-Kabel. Dieses muss mit dem Ground des Arduino verbunden sein.<br>
 +
 
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Jeder Servo hat einen dazugehörigen Knopf. Dieser ist wie folgt verkabelt: <br>
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Ein Pin auf dem Arduino wird zu einem ON-OFF switch designiert. Dazu benötigen wir einen physischen ON/OFF Switch.
 +
Dieser Switch wird am einen Ende in eine Stromquelle eingesteckt und am anderen Ende in den Pin auf dem Arduino. <br>
 +
Zudem muss der Pin auf dem Arduino über einen Widerstand mit dem Ground des Arduino verbunden sein, sonnst gibt es elektrische Störungen, welche zu zufälligem Ein-Ausschalten führt. Der ON/OFF switch und der Widerstand zum Ground sind so verkabelt, dass der Strom vom Pin entweder in den Widerstand und dann Ground geht, wenn der Schalter zu ist. In diesem Fall gibt der Pin auf dem Arduino, wenn er gelesen wird den Wert "LOW" zurück. Wenn der Schalter offen ist, dann geht der Strom von der Stromquelle, durch den Switch, in den Arduino pin, welcher dann als "HIGH" gelesen wird.  <br>
  
=====Funktion=====
+
Für die Verkabelung wurde ein Steckbrett verwendet, auf welchem die Kabel und Widerstände für jeden Servo zusammengeschlossen wurden. Zudem beziehen sowohl der Arduino, als auch alle Servos ihren Strom von diesem Steckbrett. Das Steckbrett selbst wird mit einem USB-Kabel mit Strom versorgt.
  
=====Lesons
+
[[File:5bb6c111-972a-4d37-a6e3-67f0af5b7f33.jpg|400px]]
  
 
==Arbeitsjournal==
 
==Arbeitsjournal==
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===Tag 5===
 
===Tag 5===
Gegen Ende der Woche wurde die Freiheit im Arbeiten immer grösser. Es gab immer weniger SkillShares und immer weniger Unterbrechungen zum Austausch unter den Gruppen. Deshalb konnten wir ungestört unseren Prototypen soweit fertigstellen, dass er an der grossen Präsentation am Samstag funktionsfähig vorgeführt werden konnte.
+
Die Hand war nun gedruckt und wir machten uns voller Elan an die Zusammensetzung. Doch bald mussten wir enttäuscht feststellen, dass die Gelenke sehr passform mit den angrenzenden Fingerabschnitten sind, sodass die Finger starr bleiben und eine Bewegung nicht möglich ist. So suchten wir nach einer Lösung...da kam uns die Idee, die Gelenke aus einem elastischeren Material, dem TPU, zu drucken. In der Zwischenzeit stellten wir den Code für die Servos, die Verkabelung und die Aufenthaltsbox fertig. Nachdem die Gelenke dann auch gedruckt wurden, haben wir diese noch zusammengesetzt und die Hand auf die Box platziert. Einzig die Befestigung der Fäden an die Servos ist gescheitert, sodass die Servos zwar angesteuert werden können, jedoch nicht die Finger bewegen. Nichtsdestotrotz ist unsere Roboterhand unserer Vorstellung entsprechend entstanden und steht nun bereit und freut sich über die nächsten Studis, die sich mit damit austoben werden...
Deshalb konnten wir heute alle Komponenten vereinen, die wir 3D-Gedruckt, am Lasercutter zugeschnitten oder zusammengelötet hatten. Auch am Programmcode wurde noch so lange gefeilt, dass alles funktionierte.
 
Zum Schluss räumten die Gruppen ihre Arbeitsplätze auf und im oberen Stockwerk wurde Platz für die morgigen Präsentationen geschaffen.
 
  
 
===Tag 6===
 
===Tag 6===
Am Samstag morgen konnten wir erst mal "ausschlafen", da der Unterricht erst um 9 Uhr begonnen hat. Dann fanden die Präsentationen der Gruppen und deren Prototypen statt. Es war sehr spannend zu sehen, wie viele unterschiedliche Produkte und Herangehensweisen zusammen kamen. Die offene Aufgabenstellung trug dazu bei, dass sich jede Gruppe selber verwirklichen konnte und ihrer Kreativität freien Lauf lassen konnte. Auch wir stellten unseren Prototypen, die Automatische, Tragbare Infusionspumpe vor. Leider war der Prototyp noch nicht ganz ausgereift und funktionierte dadurch nur teilweise gut. Die Präsentation war aber auf jeden Fall ein Erfolg und sorgte für den einen oder anderen Lacher.
+
Der Samstagmorgen war für die Abschlusspräsis der Gruppen vorgesehen. So durften wir uns die interessanten Projektli der anderen Gruppen uns anhöhren, bestaunen, uns amüsieren lassen und auch selber unsere Roboterhand den anderen vorstellen. Die kurzen Demonstrationen dauerten den Vormittag. In der Pause gab es Gipfeli und Früchtli von Marc, die in kurzer Zeit verputzt wurden. Im Anschluss gab es eine kurze Feedback Runde, bei der jede und jeder jeweils Notizen zu einem positiven Punkt und einem Kritikpunkt sich notiert hat. Diese wurden in der Mitte gesammelt und teilweise besprochen und diskutiert. So schlossen wir gemeinsam die Blockwoche Medtech DIY ab...
Zum Abschluss wurde dann eine Reflektionsrunde durchgeführt, wo die Studierenden mitteilen konnten, was gut und was schlecht war. Auch Verbesserungsvorschläge wurden von den Kursleitern gerne entgegengenommen, um die Woche im nächsten Jahr noch besser durchführen zu können.
 
  
 
==Vorbereitung==
 
==Vorbereitung==
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====Unsere geführte Meditation====
 
====Unsere geführte Meditation====
 
Bei unserer Meditation handelt es sich um eine geführte Meditation. Bei unserem Text, den Charlotte mit ruhiger Stimme vorgetragen hat, handelte es sich um eine Reise durch den Regenbogen. Die einzelnen Farben des Regenbogens wurden so langsam durchschritten bis man schlussendlich an seinem Entspannungsort ankam. Dort verweilten wir dann eine Weile bis Charlotte uns wieder durch die einzelnen Farben zurück in das Hier und Jetzt geführt hat.
 
Bei unserer Meditation handelt es sich um eine geführte Meditation. Bei unserem Text, den Charlotte mit ruhiger Stimme vorgetragen hat, handelte es sich um eine Reise durch den Regenbogen. Die einzelnen Farben des Regenbogens wurden so langsam durchschritten bis man schlussendlich an seinem Entspannungsort ankam. Dort verweilten wir dann eine Weile bis Charlotte uns wieder durch die einzelnen Farben zurück in das Hier und Jetzt geführt hat.
'''füge PDFs ein'''
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[[:File:Regenbogen Meditation.pdf|Text der Meditation]]
  
 
====Workshop====
 
====Workshop====
Line 247: Line 286:
 
Während der Session haben wir kurz das Workshop Blatt betrachtet, welches unten verlinkt ist.
 
Während der Session haben wir kurz das Workshop Blatt betrachtet, welches unten verlinkt ist.
  
 
+
[[:File:Workshop - Stress & Entspannung.pdf|Workshop Blatt]]
<gallery mode="packed-hover" widths=320px heights=200px>
 
File:Entlöten_mittels_Lötlitze.jpg|Entlöten mittels Entlötlitze
 
File:Entlötpumpe.jpg|Entlötpumpe
 
</gallery>
 
 
 
Soldering is easy<br>
 
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br>
 
  
 
==Learnings==
 
==Learnings==
Line 277: Line 309:
  
 
==Reflexion==
 
==Reflexion==
Die Blockwoche wurde von uns als positive Abwechslung zum gewohnten Schulalltag empfunden. Einmal nicht nach konkreter Aufgabenstellung zu arbeiten, sondern uns selbst inspirieren zu lassen, und in der Gruppe einzubringen hat uns sehr gefallen. Das gegenseitige Lernen von anderen Studierenden, die alle bereits Fähigkeiten mitbringen ist ein sehr effizienter und vor allem interessanter Lernansatz. Die SkillShares waren sehr lehrreich und alle motiviert, etwas beibringen zu können. Ein besonderes Highlight war der SkillShare Fisch ausnehmen von Team Gustav. ([[DIY-MedTech Fisch ausnehmen - Team Gustav]]) Auch wenn es auf den ersten Blick nicht in die Blockwoche passt, ist es ein wunderbares Beispiel für die Do It Yourself Kultur. Auch der Austausch unter den Gruppen war ein Erfolg. Stand man irgendwo an, oder wusste nicht weiter, konnte man sich Rat bei den anderen Gruppen holen. Bei den Präsentationen gab es einige Spannende Prototypen und Ansätze für DIY. Jeder versteht den Auftrag etwas anders. Das nicht Vorhandensein einer genauen Aufgabenstellung ermöglicht auch ein viel grösseres Projekt zu realisieren als wenn alles vorgegeben ist. Der grosse Vorteil an der Freiheit und der knappen Zeit ist, dass einfach mal drauflos gearbeitet werden kann ohne vorher alles testen. So kann auch mal etwas schief gehen aber man hat trotzdem noch etwas neues dazu gelernt.
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Die Blockwoche wurde von uns als positive Abwechslung zum gewohnten Studienalltag empfunden. Einmal nicht nach konkreter Aufgabenstellung zu arbeiten, sondern uns selbst inspirieren zu lassen, und in der Gruppe einzubringen hat uns sehr gefallen. Das gegenseitige Lernen von anderen Studierenden, die alle bereits Fähigkeiten mitbringen ist ein sehr effizienter und vor allem interessanter Lernansatz . Stand man irgendwo an, oder wusste nicht weiter, konnte man sich Rat bei den anderen Gruppen holen. Bei den Präsentationen gab es einige Spannende Prototypen und Ansätze für DIY. Jeder versteht den Auftrag etwas anders. Das nicht Vorhandensein einer genauen Aufgabenstellung ermöglicht auch ein viel grössere vielfalt an  Projekten zu realisieren als wenn alles vorgegeben ist. Die Zeit empfanden wir in der Woche als sehr knapp. Dies führte jedoch dazu dass wir einfach darauf losarbeiteten ohne alles ins Detail zu planen. Durch den Einsatz von Kreativität und dem flexiblen Anpassen unseres Prototyps gelang es und am Ende doch einen ersten Prototypen vorzustellen welcher bereits verschiedene Funktionen erfüllen konnte.
 
 
==Anhang==
 
 
 
===Servo===
 
<pre>
 
#include <Servo.h>
 
 
 
#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};
 
 
 
Servo servo;
 
 
 
int pos = 0;
 
 
 
void setup(){
 
 
 
  pinMode(4, OUTPUT);
 
  servo.attach(4, 0, 2500);
 
  servo.write(pos);
 
 
 
  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(int l = 0; l < litLeds; l++){
 
    servo.write(10*l);
 
   
 
  }
 
  }
 
  //for serial debugging, uncomment the next two lines.
 
  //Serial.println(finalReading);
 
  //delay(100);
 
}
 
</pre>
 
 
 
===Prototyp===
 
<pre>
 
#include <Servo.h>
 
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
 
 
 
#define PIN 3
 
 
 
#define NUM_LED 6  //sets the maximum numbers of LEDs
 
#define MAX 150    //maximum posible reading. TWEAK THIS VALUE!!
 
 
 
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(16, PIN, NEO_GRB);
 
 
 
 
 
int reading[10];
 
int finalReading;
 
byte litLeds = 0;
 
byte multiplier = 1;
 
byte leds[] = {8, 9, 10, 11, 12, 13};
 
 
 
int valservo = 0;
 
int valmotor = 180;
 
int zustand = 0;
 
 
 
Servo servo;
 
Servo motor;
 
 
 
 
 
 
 
 
 
void setup() {
 
 
 
  pinMode(4, OUTPUT);
 
  pinMode(2, OUTPUT);
 
  servo.attach(4);
 
  motor.attach(2);
 
  servo.write(valservo);
 
  motor.write(valmotor);
 
  digitalWrite(leds[0], HIGH);
 
  digitalWrite(leds[1], HIGH);
 
 
 
  Serial.begin(9600); //begin serial communications
 
  for (int i = 0; i < NUM_LED; i++) { //initialize LEDs as outputs
 
    pinMode(leds[i], OUTPUT);
 
  }
 
}
 
 
 
void loop() {
 
  while (1) {
 
    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);
 
      }*/
 
 
 
 
 
    if (finalReading > 50 && zustand == 0) {
 
      if (valservo < 80) {
 
        valservo += 20;
 
        switch (valservo) {
 
            case 40:
 
              digitalWrite(leds[0], LOW);
 
              digitalWrite(leds[1], HIGH);
 
              digitalWrite(leds[2], HIGH);
 
              break;
 
            case 80:
 
              digitalWrite(leds[1], LOW);
 
              digitalWrite(leds[2], HIGH);
 
              digitalWrite(leds[3], HIGH);
 
              break;
 
            default:
 
              break;
 
          }
 
        servo.write(valservo);
 
      }
 
      else
 
      {
 
        servo.write(80);
 
        if (valmotor > 100) {
 
          valmotor -= 20;
 
          switch (valmotor) {
 
            case 140:
 
              digitalWrite(leds[2], LOW);
 
              digitalWrite(leds[3], HIGH);
 
              digitalWrite(leds[4], HIGH);
 
              break;
 
            case 100:
 
              digitalWrite(leds[3], LOW);
 
              digitalWrite(leds[4], HIGH);
 
              digitalWrite(leds[5], HIGH);
 
              break;
 
            default:
 
              break;
 
          }
 
          motor.write(valmotor);
 
        }
 
        else {
 
          valmotor = 100;
 
          valservo = 80;
 
          motor.write(valmotor);
 
        }
 
 
 
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Latest revision as of 18:16, 26 February 2022



Team C+++


Einleitung

Im Rahmen der Blockwoche Medizintechnik DIY wurde das Projektteam C+++ gegründet. Die Blockwoche wurde vom 7. bis 12. Februar 2022 an der Hochschule Luzern Technik & Architektur durchgeführt. Innerhalb des Kurses vermittelte man den Studierenden die Do it yourself Kultur, sowie kreatives Arbeiten in interdisziplinären Gruppen. Ziel ist es, dass die Studierenden in der Lage sind, eigene Projektideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin umzusetzen und digitale Fabrikationsmethoden für Prototypen kennen lernen und anwenden. Die Woche findet im FabLab, sowie weiteren Unterrichtsräumlichkeiten der Hochschule Luzern Technik & Architektur statt. Durch die Verbindung von Medizintechnik mit Do It Yourself Ansätzen soll das Verständnis von medizintechnischen Geräten gefördert werden. Die Studierenden sollen sich durch gegenseitiges Teilen von Vorkenntnissen und Erkenntnissen selbständig Zugang zu neuem Wissen verschaffen. Während der Woche finden deshalb, nebst dem selbständigen Experimentieren und Prototypenbau, regelmässig Skill Share Sessions statt. Dort können Fähigkeiten unter den Studierenden ausgetauscht werden. Die Blockwoche fand die ganze Woche statt, täglich von 9:00 - 16:30 Uhr und am Samstag von 9:00 - 13:00 Uhr. Der definitive Wochenplan sah dann so aus:

Wochenplan

Gruppenmitglieder

Hallo zusammen, wir sind das Team C+++ der Blockwoche Medizintechnik Do It Yourself. Der Kern des Projektteams besteht aus vier Studenten, drei vom Studiengang Medizientechnik und einer vom Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen. Durch die interdisziplinäre Zusammensetzung wird die praktische und theoretische Arbeit im Team gefördert, womit zusätzlich wesentliche Erfahrungen von weiteren Fachgebieten gewonnen werden können.

Mitglieder:

Delia Graf

Ich habe eine Lehre als Optikerin absolviert und danach mehrere Jahre auf meinem Beruf im technischen Kundendienst für den Brillenglaskonzern EssilorLuxottica gearbeitet. Anschliessend habe ich mich für das Studium als Wirtschaftsingenieurin entschieden und befinde mich nun in meinem letzten Semester. Ab dem kommenden Semster werde ich im Teilzeitprogramm das Masterstudium Business Engeenering beginnen.

Eda Gücer

Ich bin Medizintechnikstudentin im letzten Semester. Ich habe am Gymnasium Laufental-Thierstein meine Matura gemacht und mich für das Medizintechnikstudium entschieden, basierend auf meinem hohen Interesse an Medizin. Nebst dem Studium arbeite ich in einem Pharmaunternehmen in der Qualitätssicherung.

Charlotte Polansky

Nach meinem Abitur 2017 bin ich in die Schweiz gezogen. Aus meinem Interesse für Medizin und Technik heraus, habe ich mich dazu entschlossen Medizintechnik an der HSLU zu studieren. Ich befinde mich nun (mit etwas Glück) im vorletzten Semester meines Bachelor Studiums.

David Liam Fenner

Ich studiere Medtech seit dem Frühjahr 2020, dem ersten Covid Semester. Es handelt sich dabei um das Lieblingssemester von ganz vielen Studenten! Vorher habe ich eine gymnasiale Matura an der Kanti Zug gemacht.

Grundlagen

Do It Yourself

DIY

Beim Do It Yourself handelt es sich um eine Arbeitsmethode, welche man auch als Basteln bezeichnen könnte. Man kann dabei ohne grosses Fachwissen einfach mal ausprobieren und experimentieren. Also einfach einmal selbst machen; sei es Reparieren, Verbessern oder Herstellen. Dabei geht es auch darum seine Erkenntnisse öffentlich zu teilen und von Erfahrungen von anderen zu profitieren. Man kann auch gut bestimmte Projekte von anderen weiterentwickeln, verbessern oder neu entwerfen.


3D Drucken

Ultimaker 2

Der 3D-Druck, auch bekannt unter den Bezeichnungen Additive Fertigung, Additive Manufacturing, Generative Fertigung oder Rapid Technologien, ist eine umfassende Bezeichnung für alle Fertigungsverfahren, bei denen Material Schicht für Schicht aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände erzeugt werden. Dabei erfolgt der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen. Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle.


3D-Drucker werden in der Industrie, im Modellbau und der Forschung eingesetzt zur schnellen und kostengünstigen Fertigung von Modellen, Mustern, Prototypen, Werkzeugen und Endprodukten. Daneben gibt es Anwendungen im Heim- und Unterhaltungsbereich sowie in der Kunst.


Auch wir haben in dieser Woche den 3D-Drucker verwendet um kostengünstig und schnell Prototypen zu bauen. Wir erhielten dabei tatkräftige Unterstützung durchs FabLab.

LaserCutter

Laser-Cutter


Mit Hilfe des Lasercuters haben wir das Gehäuse unserer Roboterhand aus MDF-Platten gelasert. Dies funktionierte sehr gut und ohne weiteren Komplikationen. Mit dem Laser-Cutter AKJ-6090 von Acctek, welcher im FabLab steht, kann man Flächen von 900x600 mm bearbeiten. Der 100 Watt Laser kann diverse Materialien Gravieren und ausschneiden. Die Materialien reichen von Plexiglas über Kunststoffe und Holz bis hin zu Karton, Leder oder Textilstoffe. Es kann Acrylglas bis zu einer Dicke von ca. 8 mm und Holz bis zu einer Dicke von 6 mm geschnitten werden. Aluminium kann graviert werden, jedoch nicht geschnitten.

SkillShare

SkillShare

Bei den SkillShare-Sessions ging es darum, vorhandenes Wissen zu teilen und von existierendem Wissen von Mitstudierenden zu profitieren. Jeder Student sollte dabei mindestens 2 Sessions besuchen. Zudem musste jedes Team einen Workshop selber anbieten. Im Team C+++ haben wir uns entschieden, eine geführte Meditation als Workshop anzubieten. Charlotte hatte bereits vor eineinhalb Jahren im Rahmen eines Workshops ihrer Kirche einen Meditations-Workshop gemacht. Dieser arbeitet mit dem Sinnbild eines Regenbogens, bei welchem man die einzelnen Farben langsam durchschreitet. Die Idee ist, dass man bei jeder Farbe einen Teil seiner Verspannungen zurücklässt, sodass man auf der anderen Seite in einem sehr entspannten Gemütszustand ist. Diesen soll man dann etwas geniessen. Anschliessend ist dann die Idee, das man den Regenbogen zurückläuft, um so langsam Schritt für Schritt wieder in die Realität zu kommen und wieder "Aufzuwachen".

Arduino

Arduino

Das Arduiono ist eine open Source Hardware und Software. Bei der Hardware handelt es sich um ein elektronik Board mit Mikrocontroller und diversen Ein- und Ausgängen. Die Programmiersprache basiert auf Processing und ist ähnlich zu Programmieren wie C oder C++. Das Arduino hat eine USB-Schnittstelle um den Code vom PC auf den Mikrocontroller zu laden. Zusätzlich verfügt das Arduino über eine separaten Stromanschluss um das Board zu speisen. Mit Hilfe des Arduinos könne diverse Analoge und Digitale Signale eingelesen werden. Zusätzlich können diverse Aktoren angesteuert werden, wie zum Beispiel DC-Motoren, Servo-Motoren und sogar Schrittmotoren.


Für unsere Projekte haben wir das Arduino verwendet um unteranderem fünf Servomotoren anzusteuern und LEDs leuchten zu lassen. Mit Hilfe des Muscle Spicke Shield haben wir die Muskelkontraktionen gemessen und im Arduino eingelesen und verwendet um die Motoren anzusteuern.

Experimente

Muscle SpikerShield

Muscle SpikerShield

Das Muscle SpikerShield wurde als Bausatz abgegeben und einmal fertig zusammengebaut. Die Bauanleitung dazu wird auf der Webseite https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield zur Verfügung gestellt.

Hintergrund

Wenn das Gehirn einen Muskel bewegen will, sendet es ein Signal über die Nervenbahnen zum gewünschten Muskel. Dieses Signal wird in Form eines Aktionspotentials über das Rückenmark zum entsprechenden Motorneuron des Muskels weitergegeben. Wenn das Aktionspotential am Muskel ankommt, verursacht es eine Spannung, da die Muskelzellen ihre Kalziumkanäle öffnen und ein Ionenaustausch verursacht. Das verursacht die Muskelkontraktion. Genau diese Spannung kann über die Elektroden aufgenommen werden, und mit dem Muscle SpikerShield ausgewertet werden.

Experiment

In diesem Experiment wurde das Kit zusammengebaut. Danach konnten die Elektroden auf einem Muskel platziert werden. Eine Referenzelektrode wurde irgendwo sonst auf dem Körper platziert. Mit dem zur Verfügung gestellten Code, konnte zusammen mit einem Arduino Uno das Signal des entsprechenden Muskels ausgewertet werden. Es zeigte sich als aufleuchtende LEDs, anhand der stärke der Kontraktion. Das Signal konnte auch als Diagramm dargestellt werden. Dieses Experiment bildet die Grundlage, um eine Schaltung oder Steuerung zu erstellen, die über Muskeln funktionieren kann.¨ Ezgif.com-gif-maker.gif


Unsere Hacks

Einführung

Während der Blockwoche hatten wir Zeit bis zu 3 Hacks zu entwickeln. Unsere Gruppe hat dabei 2 Hacks verwirklichen können. Neben den verschiedenen Experimenten, wurde im Rahmen dieser Blockwoche Medizintechnik DIY eine kleine Projektarbeit (Prototype) mit Bezug zur Medizintechnik durchgeführt. Das Ziel dieses Projekt ist die Anwendung von erlangtem Wissen, sowie eine Erweiterungen des Medizin-technischen Horizonts.

Hack 0

Während unserem Hack 0 haben wir uns mit den Grundlagen des Arduino Unos und dem Muscle Spike Shield auseinander gesetzt. Dies kann im Kapitel Experimente nachgelesen werden.

Hack 1

Für unseren Hack 1 haben wir uns näher mit dem Muscle Spike Shield und der Ausgabe der gemessenen Daten beschäftigt. Dazu haben wir nach der Hack 0 Session die Elektroden an den Arm eines Gruppenmitglieds angeklebt und erste Muskelaktivitäten gemessen. Dabei war es ausschlaggebend, dass die Sensitivität richtig eingestellt wurde, sodass je nach Anspannung (oder eben Entspannung) der Muskeln, die LED's in unterschiedlicher Anzahl leuchteten. Beobachtung: je angespannter der Muskel, desto mehr LED's leuchten. In einem nächsten Schritt haben wir ähnlich wie wir es aus dem Video zu "How to control someone else's arm with your brain" kennen, ein Experiment durchgeführt. Dazu haben wir auf der Seite der Backyard Brains ein Experiment mit einem Greifarm entdeckt. Dabei wird über die eigene Muskelaktivität zwar nicht der Arm einer anderen Person kontrolliert, aber ein Greifarm. Dieses Experiment haben wir im Video "Steuerung des Greifarms" festgehalten.

Steuerung des Greifarms

Ezgif.com-gif-maker (1).gif


Nachdem wir einen Input für unseren eigenen Projekt gekriegt haben, machten wir uns auf, Ideen dafür zu sammeln...BRAINSTOOOORMING ...Für Hack 2

Hack 2

Für unseren Hack 2 haben wir uns eine bewegliche Hand vorgenommen.
Der Plan war die Teile einer Hand 3D zu drucken und diese mit Fäden zu bewegen. Diese Fäden sollten dann mithilfe von Motoren ge- und entspannt werden, um die Hand zu öffnen und zu schliessen.

Drucken einer Hand

Damit wir die Hand möglichst echt bewegen können, mussten wir eine Druckdatei finden, welche eine angemessene Anzahl an Gelenken und allgemeinen Teilen hat. Zunächst haben wir eine Vorlage gefunden, welche die Gelenke und jeweiligen Fingerknochen abbildet. Bevor wir diese drucken konnten, haben wir Chris um seinen Rat bezüglich des Druckvorgangs und der Wahl der richtigen Vorlage. Mit ihm haben wir entdeckt, dass die Vorlage zwar alle nötigen Teile hätte, aber sobald sie montiert wäre vermutlich nicht mehr zu bewegen wäre. Daraufhin haben wir gemeinsam nach einer Robotik Hand gesucht, die unseren Kriterien entspricht:

  • Möglichst kleine Zahl zu druckender Teile
  • Hand soll nach der Montage noch beweglich sein
  • Zu druckende Teile sollen bereits Löcher für Fäden haben
  • Möglichst einfache Montage

Nach etwas Suchen sind wir auf die Vorlage Flexy-Hand 2 gestossen. Diese Hand erfüllt nicht nur alle unsere Kriterien, sondern war zu dem auch sehr gut dokumentiert.
Schlussendlich haben wir die Hand in 3 Abschnitten gedruckt: zunächst die Handfläche in ca 6:30 Stunden, dann die Fingerglieder in ca 7 Stunden und die kleinen Gelenkteile in ca 1 Stunde. Die kleinen Gelenkteile haben wir aus TPU gedruckt, um ihnen eine gummiartige Beweglichkeit zu geben Wir haben anschliessend die Fingerglieder mit den Fäden verbunden und die Gelenke eingefügt.

Fac207d0-9c27-4966-bdc3-cb89e6e1192f.jpg Screenshot 2022-02-18 223703.png

Halterung und Podest

Um die Hand und die Servo-Motoren zu stützen haben wir eine Art Halterung gesucht. Wir haben im Fablab eine Art Montagetisch gefunden, welchen wir in einem dunklen Violet angesprüht haben. In dieser Basisstruktur konnten wir die Verkabelung und Elektronik verstauen. Um die Servos zu befestigen haben wir mit dem Laser Cutter eine Grundplatte mit Loch zum einsetzen der Motoren und zwei Seitenwände geschnitten und im nachhinein eine Abdeckung im Designatelier Tiefgezogen.

Programmieren der Servos

Für die Motoren, welche die Hand bewegen sollen, haben wir uns für 5 Servo-Motoren entschieden. Gesteuert werden diese von einem Arduino, mit welchem diese alle verbunden sind. Mehr dazu im Kapitel Verkabelung der Elektronik. Der Code, welcher die 5 Servomotoren steuert, ist im nächsten Unterkapitel Code zu finden. Geschrieben ist dieser in der Programmiersprache "C". Die Idee hinter dem Code ist, dass man fünf Knöpfe hat. Einen für jeden Servo. Mit diesem Knopf kann man den Servo von seiner Ausgangsposition um 180 Grad drehen. Bei erneuter Betätigung geht der Servo dann wieder in die Ausgangsposition zurück. Der Code erlaubt nur diese zwei Servo-Zustände.

Um dies zu erreichen, müssen im Code fünf Servo-Instanzen definiert werden, welche jeweils einem Pin auf dem Arduino zugeteilt sind. Dieser Pin dient als Output, welcher dann mit dem Steuerungskabel der Servos verbunden ist. Zudem muss für jeden Servo ein Input-Knopf definiert werden, welcher registriert, ob der Knopf gedrückt ist oder nicht. Jedem dieser Knöpfe wird ebenfalls ein Pin auf dem Arduion zugewiesen. Bei den Knöpfen handelt es sich um ON-OFF Switches, welche erkennen, ob Strom durch sie fliesst oder nicht. Fliesst Strom, so rotiert der entsprechende Servo in die 180 Grad Position und bleibt da. Fliesst kein Strom, so rotiert der Servo in die 0 Position und bleibt da.

Die Servo-Pin - Knopf-Pin Zuweisung sieht so aus:

Servo 1 - pin 3 gehört zu Knopf 1 - pin 2
Servo 2 - pin 5 gehört zu Knopf 2 - pin 4
Servo 3 - pin 6 gehört zu Knopf 3 - pin 7
Servo 4 - pin 9 gehört zu Knopf 4 - pin 8
Servo 5 - pin 11 gehört zu Knopf 5 - pin 12

code

(hier ist der Code der Servomotoren zu finden)

Verkabelung der Elektronik
Verkabelung C+++.jpg

Die Verkabelung unserer elektrischen Komponenten sieht so aus.

Das Grundprinzip ist folgendes:
Jeder Servo hat drei Kabel. S, +, -.
S ist das Steuerkabel, dieses sagt dem Servo welche Position er einnehmen soll. Dieses kommt auf einen Pin im Arduino.
+ ist das Stromkabel, welches in eine Stromquelle muss.
- ist das Ground-Kabel. Dieses muss mit dem Ground des Arduino verbunden sein.

Jeder Servo hat einen dazugehörigen Knopf. Dieser ist wie folgt verkabelt:
Ein Pin auf dem Arduino wird zu einem ON-OFF switch designiert. Dazu benötigen wir einen physischen ON/OFF Switch. Dieser Switch wird am einen Ende in eine Stromquelle eingesteckt und am anderen Ende in den Pin auf dem Arduino.
Zudem muss der Pin auf dem Arduino über einen Widerstand mit dem Ground des Arduino verbunden sein, sonnst gibt es elektrische Störungen, welche zu zufälligem Ein-Ausschalten führt. Der ON/OFF switch und der Widerstand zum Ground sind so verkabelt, dass der Strom vom Pin entweder in den Widerstand und dann Ground geht, wenn der Schalter zu ist. In diesem Fall gibt der Pin auf dem Arduino, wenn er gelesen wird den Wert "LOW" zurück. Wenn der Schalter offen ist, dann geht der Strom von der Stromquelle, durch den Switch, in den Arduino pin, welcher dann als "HIGH" gelesen wird.

Für die Verkabelung wurde ein Steckbrett verwendet, auf welchem die Kabel und Widerstände für jeden Servo zusammengeschlossen wurden. Zudem beziehen sowohl der Arduino, als auch alle Servos ihren Strom von diesem Steckbrett. Das Steckbrett selbst wird mit einem USB-Kabel mit Strom versorgt.

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Arbeitsjournal

Tag 1

Am Montag Morgen gab es eine Einführung in den Ablauf der Blockwoche. Auch die Räumlichkeiten wurden gezeigt, wo die Projektteams die nächste Woche arbeiten werden. Danach wurden die Gruppen zusammengestellt, indem die Studiengänge auf die verschiedenen Teams verteilt wurden, um möglichst interdisziplinäre Teams, mit unterschiedlichen Fähigkeiten zusammenstellen zu können. Danach erhielt jedes Team ein Set von Werkzeugen und Material zum Experimentieren. Darunter auch einen Arduino Uno und einen Bausatz für einen Muscle SpikerShield. Dieser Bausatz musste zuerst zusammengelötet werden. Dadurch konnte die Gruppe sich erst mal mit dem Lötkolben vertraut machen. Mit dem anschliessenden experimentieren konnte ebenfalls festgestellt werden, ob das Löten gut genug war, um das Shield zum laufen zu bringen. Der entsprechende Code, um die Daten der Elektroden auslesen zu können, wurde auf der Webseite von Backyard Brains zur Verfügung gestellt. Auch eine Anleitung, wie die Elektroden verwendet werden sollen, wurde mitgegeben.

Tag 2

Am Dienstag hatten wir am Vormittag Zeit weiter am Hack 0, dem Muscle Spike Shield zu arbeiten. Da wir am Montag die Hardware fertig stellen konnten haben wir heute die Software fertig gestellt. Danach konnten wir mit den ersten Experimenten beginnen: eine einfache Darstellung der Muskelanspannung über LEDs, ein Diagramm und einen Lautsprecher. Daraus haben wir verschiedene Hypothesen zur Funktion und den Messungen hergeleitet. Vor dem Mittagessen haben wir uns im Plenum getroffen um die Skill Share Sessions für Mittwoch zu planen. Wir haben gesammelt, was jeder von uns kann und was jeder lernen möchte. Nachdem Mittag haben wir dann entschieden, welche Gruppe welche Skill Share Session durchführt. In der Gruppe haben wir weiter am Hack 0 gearbeitet und einen Greifer an das Shield gelötet. Später hat sich die Klasse in zwei Gruppen geteilt, welche abwechselnd die Einführungen in das FabLab zum Thema Lasern und 3D-Drucken bekamen. Gegen 17 Uhr haben wir zunächst einen kurzen Rückblick von Herrn Dusseiller und anschliessend ein Referat von Ewen Chardronnet (Website des Online Magazins Makery) zum Thema Art4Med gehört. Auch haben wir einige kurze Worte von Lina Lopes ([1]) zu ihrer Arbeit gehört, wozu sie noch ein Video für hackteria zu Verfügung stellen wird.

Tag 3

Am Mittwoch Vormittag fanden die festgelegten Skill Shares statt. Im ersten Durchlauf gingen wir in der Gruppe in den Keller der Schule, wo wir in den Schrott-Containern nach Material für unseren Prototyp rumgestöbert haben. Kaputte Bedienungstastaturen, Display, Kompressor, Kabel, Karton, Bleche und vieles mehr ist in unserer grossen IKEA-Tasche gelandet und aus den dunklen Ecken für eine neue Verwendung in einer neuen Umgebung und für einen neuen Zweck mit ins FABLAB mitgenommen worden. Nach dem Willkommen heissen der potenziellen Prototyp-Teile, gönnten wir uns eine Kaffeepause. Anschliessend bereiteten wir uns in einem Zimmer für unsere Skill Session vor und warteten auf unsere Kollegen, die sich für eine Entspannung entschieden hatten. Von jeder Gruppe führte ein Mitglied eine Session durch. Unsere Gruppe entschied sich wie erwähnt für eine entspannende Meditationsübung. Dabei hat Charlotte Polansky uns eine selbstgeschriebene Meditation vorgelesen, während der wir unsere Augen geschlossen gedanklich in eine andere, entspannte Welt getragen wurden. Nach der Entspannung und aufgeladener Energie begaben wir uns, getrieben von dem immer intensiv werdenderen Hungergefühl und der einladenden Sonne, der Mittagspause. Satt und zufrieden wurden wir am Nachmittag von Chris ins Lasercutting, von Andy ins 3D-Printing eingeführt. Für die Entwicklung eines eigenen Projektes haben wir ein Brainstorming gemacht und uns jegliche Kategorien von Medizinprodukten aufgeschrieben. Kombiniert mit Elektronik entschieden wir uns für eine Roboterhand, angesteuert mit dem Arduino, die die Funktion einer menschlichen Hand nachahmt. Hand spreizen, schliessen und greifen. Gebraucht kann die Hand für Bildungszwecke in Schulen.

Tag 4

Am Donnerstag haben wir an unserem Prototypen weitergearbeitet. Dazu haben wir die einzelnen Teile der Roboterhand im 3D-Drucker ausgedruckt. Parallel dazu begannen wir mit der Planung für die Ansteuerung über die Servomotoren. Ziel war es, dass jeder Finger über einen einzelnen Servomotor angesteuert werden kann. Dazu sollen fünf Servomotoren an das Arduino angeschlossen werden. Über das Arduino können die Fäden der einzelnen Finger gespannt werden und so verschiedene Fingerpositionen eingestellt werden. Zeitgleich begannen wir mit dem Design der Ansteuerungsbox, welche aus MDF-Platten ausgelasert wurden.

Tag 5

Die Hand war nun gedruckt und wir machten uns voller Elan an die Zusammensetzung. Doch bald mussten wir enttäuscht feststellen, dass die Gelenke sehr passform mit den angrenzenden Fingerabschnitten sind, sodass die Finger starr bleiben und eine Bewegung nicht möglich ist. So suchten wir nach einer Lösung...da kam uns die Idee, die Gelenke aus einem elastischeren Material, dem TPU, zu drucken. In der Zwischenzeit stellten wir den Code für die Servos, die Verkabelung und die Aufenthaltsbox fertig. Nachdem die Gelenke dann auch gedruckt wurden, haben wir diese noch zusammengesetzt und die Hand auf die Box platziert. Einzig die Befestigung der Fäden an die Servos ist gescheitert, sodass die Servos zwar angesteuert werden können, jedoch nicht die Finger bewegen. Nichtsdestotrotz ist unsere Roboterhand unserer Vorstellung entsprechend entstanden und steht nun bereit und freut sich über die nächsten Studis, die sich mit damit austoben werden...

Tag 6

Der Samstagmorgen war für die Abschlusspräsis der Gruppen vorgesehen. So durften wir uns die interessanten Projektli der anderen Gruppen uns anhöhren, bestaunen, uns amüsieren lassen und auch selber unsere Roboterhand den anderen vorstellen. Die kurzen Demonstrationen dauerten den Vormittag. In der Pause gab es Gipfeli und Früchtli von Marc, die in kurzer Zeit verputzt wurden. Im Anschluss gab es eine kurze Feedback Runde, bei der jede und jeder jeweils Notizen zu einem positiven Punkt und einem Kritikpunkt sich notiert hat. Diese wurden in der Mitte gesammelt und teilweise besprochen und diskutiert. So schlossen wir gemeinsam die Blockwoche Medtech DIY ab...

Vorbereitung

Readings

FabLab
http://fablab-luzern.ch/info/fab-charta-2/#FabCharter

Biotechnologie für Alle
Biotechnologie findet nicht mehr nur in speziell ausgerüsteten Labors statt. Bastler aus allen Fachbereichen bringen die Labortechnologie in Küchen, Bäder, Keller oder sonstige Labors der "Marke Eigenbau". 2008 begann in Boston die Verschiebung von Biotechnologischer Forschung von etablierten Institutionen in die Küchen und Garagen von Bastlern und Technik-Freaks. Seither gibt es einen deutlichen Trend rund um den Globus, wo sich Menschen ihre eigenen Laborgeräte bauen und ihre Entwicklungen mit der Welt teilen.

https://www.hackteria.org/wiki/images/a/ac/SATW_INFO_2-15_DIY-Bio_DE.pdf

Interview in "The Art of Free and Open Science", MCD#68
Im Interview erzählt Kursleiter Marc Dusseiller über die Entwicklung von Hackteria. Hackteria soll professionelle Laborpraktiken und DIYbio zusammenbringen. Im Gegensatz zu einem komplett eingerichteten Labor tüftelten sie an einem mobilen Labor, das überallhin transportiert und aufgestellt werden kann.

https://www.hackteria.org/wordpress/wp-content/uploads/2012/10/hackteria_interview_MCD68.pdf

Videos

How to control someone else's arm with your brain | Greg Gage
Das Video handelt von Greg Gage, der in einem Ted Talk über das Gehirn berichtet. Das Gehirn fasziniert ihn und er findet es Schade, dass der Aufbau und die Funktion zu wenig Bekanntheit hat. Deshalb will er Neurowissenschaften günstig und anschaulich zeigen. Im Video demonstriert er eine SpikerBox, die elektrische Impulse des Nervensystems aufzeichnen kann. Zwei Personen erhalten zwei Elektroden am Arm und eine auf der Hand. Wenn nun die erste Person ihren Arm anspannt, erkennt dies das Gerät, und sendet einen elektrischen Impuls an die zweite Person. Das führt zur unwillkürlichen Kontraktion des Muskels der zweiten Person.

P2P and Utopia | Based on Poem by Vasilis Kostakis 2008

"Simplicity: We know it when we see it" | George Whitesides
George Whitesides versucht im Video zu erklären was Einfachheit der Dinge heisst. Im ersten Moment klingt das banal, doch wenn man sich das genauer überlegt, ist die Frage alles andere als "einfach" beantwortet.

"Why toys make good medical devices | Jose Gomez-Marquez
Jose Gomez-Marquez lässt sich von Kinderspielzeug inspirieren, um neue medizintechnische Geräte zu entwickeln. Er findet vor allem die Supply-Chain von Spielzeug interessant. Das heisst es ist überall auf der Welt anzutreffen. Er schaut sich besonders an, wie Teile zusammengefügt sind oder welche Bauteile er entnehmen kann. Spielzeug wurde aufwändig Entwickelt, was er ausnutzen will, um die Inventionen zu "hacken"

SENI GOTONG ROYONG: HackteriaLab 2014 - Yogyakarta
HackteriaLab 2014 - Yogyakarta ist ein zweiwöchiges Treffen von Forschern, Künstlern, Wissenschaftlern, ... in der Universitätsstadt Yogyakarta. Als Web-Community ist das Ziel von Hackteria, Hacker zu ermutigen, zu "basteln", tüfteln, zusammenzuarbeiten und ihr Wissen zu Teilen.

Open Source Estrogen: Housewives Making Drugs - Mary Maggic
Ziel dieses Projektes ist es, ein Open Source Protokoll für die Östrogensynthese zu entwickeln. Als Reaktion auf die verschiedenen Biopolitiken der hormonellen Steuerung von weiblichen Körpern, die von Regierungen und Institutionen vorgeschrieben werden, zielt das Projekt darauf ab, DIY-Protokolle zur Emanzipation des Östrogen-Biomoleküls zu entwickeln.

Skill Share - geführte Meditation

Am Mittwochmorgen hatte jede Gruppe die Chance eine 45-minütige Skill Share Session für die anderen Mitglieder der Blockwoche durch zuführen. Dabei gab es Themen von Hartlöten und Schweissen bis hin zu einer geführten Meditation. Unsere Gruppe hat in ihrer Session eine geführte Meditation durchgeführt. Diese Meditation war ursprünglich Teil eines Jugendgruppen-Workshops zum Thema Stress.

Was ist eine geführte Meditation?

Es gibt unteranderem 2 Arten von Meditation: eigenständige und geführte Meditation. Bei einer eigenständigen Meditation führt sich der Meditierende selbst in einen Zustand der Gelassenheit und Ruhe. Bei einer geführten Meditation folgt der Meditierende einer Stimme, die zu diesem Zustand führt. Hierbei kann diese Stimme von einer Kassette, einem Video oder einer realen Person stammen.

Unsere geführte Meditation

Bei unserer Meditation handelt es sich um eine geführte Meditation. Bei unserem Text, den Charlotte mit ruhiger Stimme vorgetragen hat, handelte es sich um eine Reise durch den Regenbogen. Die einzelnen Farben des Regenbogens wurden so langsam durchschritten bis man schlussendlich an seinem Entspannungsort ankam. Dort verweilten wir dann eine Weile bis Charlotte uns wieder durch die einzelnen Farben zurück in das Hier und Jetzt geführt hat.

Text der Meditation

Workshop

Ursprünglich war die Meditation Teil eines grösseren Workshops, bei dem Jugendliche sich mit dem Thema Stress auseinander setzen sollten. Dieser Teil wurde aus Zeitgründen in unserer Session nur kurz erwähnt. Während der Session haben wir kurz das Workshop Blatt betrachtet, welches unten verlinkt ist.

Workshop Blatt

Learnings

Arduino

In der Blockwoche haben wir den Umgang mit Arduino gelernt. Wir haben gesehen, wie ein Programm aufgebaut ist und wir haben mit verschiedenen elektronischen Bauteilen experimentiert. Auch mit komplizierteren Komponenten wie einem LED-Ring konnte "gespielt" werden.

Rapid Prototyping

Für die Herstellung des Prototyps konnten wir verschiedene Herstellungsmethoden anwenden, die schnell und einfach handzuhaben sind. Mit dem 3D-Drucker lassen sich komplizierte Formen schnell und einfach aus einer CAD-Zeichnung herstellen. Der Laser Cutter kann komplizierte Formen zweidimensional "ausschneiden". So kann zB Holz oder Plexiglas schnell in die richtige Form gebracht werden. Durch geschickte Lock-Mechanismen lassen sich die zweidimensionalen Formen in dreidimensionale zusammenfügen. Mit Polymorph können freie Formen durch "kneten" erreicht werden, die nicht so einfach aufgezeichnet werden können. Und mit Woodcast, wobei durch wärme ein Holzwerkstoff in die gewünschte Form gebogen werden kann.

Informationsaustausch

Mit verschiedenen Methoden lässt sich Wissen schnell verbreiten. So werden nicht zwei mal die gleichen Fehler gemacht und es kann Entwicklungszeit gespart werden. In einem Wiki können Probleme und Learnings festgehalten werden und in einer SkillShare Session kann Wissen weitergegeben werden.

BreakOut_Methoden

Medizintechnik und Anatomie

Mit der Praktischen Anwendung von Medizintechnik konnte das Wissen über den Körper und die Technik dazu vertieft werden. Die SpikerShields regten zum Nachdenken oder Nachforschen über die genaue Funktion an. Weiter wurden SkillShares von Studierenden der Medizintechnik angeboten wie zum Beispiel die Bildgebenden Verfahren. DIY-MedTech Bildgebende Verfahren

Reflexion

Die Blockwoche wurde von uns als positive Abwechslung zum gewohnten Studienalltag empfunden. Einmal nicht nach konkreter Aufgabenstellung zu arbeiten, sondern uns selbst inspirieren zu lassen, und in der Gruppe einzubringen hat uns sehr gefallen. Das gegenseitige Lernen von anderen Studierenden, die alle bereits Fähigkeiten mitbringen ist ein sehr effizienter und vor allem interessanter Lernansatz . Stand man irgendwo an, oder wusste nicht weiter, konnte man sich Rat bei den anderen Gruppen holen. Bei den Präsentationen gab es einige Spannende Prototypen und Ansätze für DIY. Jeder versteht den Auftrag etwas anders. Das nicht Vorhandensein einer genauen Aufgabenstellung ermöglicht auch ein viel grössere vielfalt an Projekten zu realisieren als wenn alles vorgegeben ist. Die Zeit empfanden wir in der Woche als sehr knapp. Dies führte jedoch dazu dass wir einfach darauf losarbeiteten ohne alles ins Detail zu planen. Durch den Einsatz von Kreativität und dem flexiblen Anpassen unseres Prototyps gelang es und am Ende doch einen ersten Prototypen vorzustellen welcher bereits verschiedene Funktionen erfüllen konnte.


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