Cuchara Inteligente para Pacientes con Parkinson

Componentes y suministros

Shield idIoTware	1
Micro-servomotor SG90	1
Unidad de Medición Inercial (IMU) 6 grados de libertad	1
Arduino UNO	1

Herramientas y máquinas necesarias

• Impresora 3D (genérica)

Aplicaciones y servicios online

• Arduino IDE

Sobre este proyecto

Resumen

La enfermedad de Parkinson es un trastorno progresivo del sistema nervioso que afecta el movimiento. Los síntomas comienzan gradualmente, a veces con un temblor apenas perceptible en una mano. Los temblores son comunes, pero el trastorno también causa rigidez o lentitud de movimiento.

En las etapas iniciales, la cara puede mostrar poca o ninguna expresión. Los brazos pueden no balancearse al caminar. El habla puede volverse suave o arrastrada. Los síntomas empeoran con el tiempo.

Aunque no tiene cura, los medicamentos pueden mejorar significativamente los síntomas. Ocasionalmente, el médico puede sugerir cirugía para regular ciertas regiones cerebrales.

Síntomas

Los signos y síntomas varían en cada persona. Los signos tempranos pueden ser leves y pasar desapercibidos. A menudo comienzan en un lado del cuerpo y suelen permanecer peores en ese lado.

• Temblor. Generalmente comienza en una extremidad, a menudo la mano o dedos. Puede frotar el pulgar y el índice (temblor de "rodar pastillas"). La mano tiembla en reposo.
• Movimiento lento (bradicinesia). Con el tiempo, la enfermedad ralentiza el movimiento, dificultando tareas simples. Los pasos se acortan al caminar. Levantarse de una silla es difícil. Arrastrar los pies al caminar.
• Músculos rígidos. La rigidez puede ocurrir en cualquier parte del cuerpo. Puede ser dolorosa y limitar el rango de movimiento.
• Postura y equilibrio deteriorados. La postura puede encorvarse o haber problemas de equilibrio.
• Pérdida de movimientos automáticos. Disminuye la capacidad de realizar movimientos inconscientes: parpadear, sonreír, balancear brazos al caminar.
• Cambios en el habla. Hablar suave, rápido, arrastrado o dudar. El habla puede volverse monótona.
• Cambios en la escritura. Dificultad para escribir, letra muy pequeña.

Referencia: Mayo Clinic

Inspiración del proyecto

Nos inspiró enormemente Liftware Steady (liftware.com), un producto comercial para este propósito. Nuestro objetivo era entender la dinámica del sistema y los aprendizajes al construir un proyecto similar con componentes estándar.

Idea inicial de diseño

Desde el principio sabíamos que sería un proyecto desafiante, que nos llevaría a áreas de control de movimiento, física y matemáticas 3D que teníamos conocimientos teóricos, y este proyecto nos permitió poner la teoría en práctica.

El diseño debía sostenerse en la mano y cancelar los temblores, proporcionando la capacidad de nivelar y estabilizar una cuchara al final del prototipo.

Era obvio que necesitábamos un sensor para medir inclinación, aceleración, relativa y absoluta. El MPU6050 de Invensense era un módulo que habíamos usado antes y confiábamos en su respuesta dinámica (velocidad de medición).

Necesitábamos mover la cuchara lo suficientemente rápido y preciso. Un servomotor hobby era adecuado: respuesta razonablemente rápida y buen torque.

Somos fabricantes del Shield Idiotware, y fue la elección natural para poner en marcha el cableado y configuraciones de hardware en 5 minutos.

Pasos para construir el proyecto

Se construyó un mecanismo rotacional de dos ejes usando dos servomotores (cuyos ejes eran ortogonales) y varias piezas impresas en 3D.

Demostración

En un par de días logramos determinar los valores del sensor MPU6050 y construimos el mecanismo rotacional personalizado de dos ejes.

Mirando al futuro

Nuestras preguntas iniciales se respondieron bien en el primer prototipo. Algunas suposiciones sobre velocidad y respuesta fueron cercanas a lo observado.

• Reducir el prototipo usando ATtiny/ATmega328 básico en PCB con cableado manual
• Fijar los servos más cerca
• Añadir batería 18650 para alimentación

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Código

Cuchara para Pacientes de Parkinson

Código para Tecnología Asistiva: GitHub Repository