ProjectHata

RaspberryPiで動作する振動アクチュエータドライバ

目的

• パーキンソン病の方が意図せず指先が震えてしまう現象を是正したい。

設計

• 腕に巻いたバンドにセットされた振動アクチュエータを特定のパターンで振動させることによって、脳と指先の間の神経伝達フィードバックをジャミングできる（らしい？）→成功例あり(?) http://www.itmedia.co.jp/news/articles/1705/11/news098.html

プログラム仕様

• pythonでcgiを作成、Web上からアクチュエータ振動パターンをデザインできるようにする

実装

• HTMLもPython（cgi）から自動生成して表示
  • /web/cgi/hataSystem.py
• シーケンスデータの編集はJavaScriptでリアルタイム編集できるようにした
  • /js/js.js
• 実際の動作部もpythonのスクリプトとし、RaspberryPi上で実行、GPIO制御で振動アクチュエータをドライブする。
  • /web/hataLoop.py

基本構成ブロック図

https://github.com/TosIshiyama/ProjectHata/blob/master/ProjectHataBlockDiagram.pdf

ダウンロードと環境設定

https://github.com/TosIshiyama/ProjectHata
からzipをダウンロードするか、
コンソールより

git clone https://github.com/TosIshiyama/ProjectHata

でプロジェクト全体をクローンする。

• pythonスクリプトをCGIで実行可に

chmod 755 *.py

• csv ファイルとdatを書き込み可に

chmod 666 *.csv
chmod 666 *.dat

• thisis.py をweb/ と web/cgi以下に作成。内容は

PI = True

または　　

PI = False

とする。(TrueでRaspberryPi、FalseでWindows環境を想定）

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環境と動作

• pythonは3環境用。

• Windowsではデバッグ用にサーバーを立ち上げ、GPIOアクセスはしない状態でテスト動作するようにした。

  • Windows環境では、/web/で python3 cgiserver.py を実行しておくと、以後、ブラウザから localhost:8000/ でアクセスできる。hataSystemへは http://localhost:8000/cgi/hataSystem.py でアクセス可。(web/でcgiserver.pyを立ち上げているので。)

• web/cgi/thisis.py というスクリプト内のPI=FalseでWin環境、TrueでPI環境となる。(web/thisis.pyはcgi以下からのシンボリックリンク)

  • web/hataLoop.pyは、スクリプト冒頭の PI=False を TrueにすればRaspberryPi上で実行されているとみなしてGPIOにアクセス（RaspberryPiモード）になる。Falseではデバッグ用プリントのみ。

• RaspberryPiにはApache2がセットアップされている、pythonスクリプトをCGIで実行可に。

  • pi上からはlocalhost/web/cgi/hataSystem.py でWebからの操作ができる。
  • なお、現在のRaspberryPiは研究室LANのローカルアドレス： 10.18.51.0 にあり。 http://10.18.51.0/web/cgi/hataSystem.py で、同一LAN環境からは別PCからでもアクセス可

• メインプログラムのループは web/hataLoop.pyにあり、 pyhton3 hataLoop.py　を予め実行しておく。

  • raspberryPi上では /ProjectHata/web/hataLoop.py

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パターンリストCSV仕様メモ

• LINE1> 1フレーム停止時間(s)

• LINE2～6> LINE-1チャンネルのON/OFF（1/0),,,～２０個

• PList.csv例

pi@raspberrypi:~/ProjectHata/py $ cat PList.csv
0.2
0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0
0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0
0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0
0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0
0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0
0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0

startstop.dat

• 実行しているか止まっているかを1,0でセット

↑これらのファイルをhataLoop.pyで読み、実行する。

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メモ

自動実行について

pi@raspberrypi:~ $ cat /home/pi/start.sh
#!/bin/sh
cd /home/pi/ProjectHata/web
sudo i2cset -y 1 0x19 0x20 0x27 b
sudo i2cset -y 1 0x18 0x20 0x27 b
python3 hataLoop.py &

↑このスクリプトを/etc/rc.local から呼び出し、電源投入後自動起動するようにした。参考：http://hendigi.karaage.xyz/2016/11/auto-boot/

output.dat について

output.datに３軸センサからの入力値を記録する（追加上書き）

データ内容は以下の通り（csv風）

date&time(ミリ秒), a(アクチュエータ)1のON/OFF,a2,a3,a4,a5,a6,センサch1_x,ch1_y,ch1_z,センサch2_x,ch2_y,ch2_z

↓output.dat結果サンプル
2018-09-07 12:46:51.853485,1,1,1,0,1,0,279.91, 357.19, -122.50,-700.09, -419.92, -1489.14
2018-09-07 12:46:52.060986,1,0,0,0,1,0,283.73, 357.19, -122.50,-692.44, -419.92, -1492.97
2018-09-07 12:46:52.267392,1,1,1,1,0,1,272.25, 357.19, -114.84,-703.92, -419.92, -1496.80
2018-09-07 12:46:52.473584,1,0,0,0,1,1,279.91, 361.02, -118.67,-700.09, -419.92, -1500.62
2018-09-07 12:46:52.679546,1,1,1,1,0,1,283.73, 357.19, -130.16,-711.58, -416.09, -1492.97
2018-09-07 12:46:52.901875,0,1,1,1,1,1,279.91, 361.02, -130.16,-711.58, -419.92, -1500.62
2018-09-07 12:46:53.111465,1,1,0,0,0,1,279.91, 357.19, -122.50,-707.75, -396.95, -1427.89
2018-09-07 12:46:53.320931,1,0,1,1,1,1,276.08, 357.19, -114.84,-700.09, -427.58, -1496.80

outtail.sh について

outtail.shは、たまっていくoutput.datの整理用シェルスクリプト。output.datの末尾５００行のみを残し、前のほうはカットする。
crontab で１時間ごとに自動起動するようにするとよい
crontab -l
0 * * * * /home/pi/ProjectHata/outtail.sh
↑こんなかんじで(cronの実行はRaspberryPiでは自動実行されていないことがあるので注意 $ sudo /etc/init.d/cron start で起動)

加速度センサLISD3DHについて

参考：https://qiita.com/sh8/items/d48488c7ae8817de6074
pi@raspberrypi:~/ProjectHata $ sudo i2cdetect -y 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- 18 19 -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --
↑18と19の2chを使用する

$ sudo i2cget -y 1 0x19 0x0f b
0x33
$ sudo i2cget -y 1 0x18 0x0f b
0x33
↑で接続確認（0x33が帰る）

$ sudo i2cset -y 1 0x19 0x20 0x27 b
$ sudo i2cset -y 1 0x18 0x20 0x27 b

↑これでEnabele。（start.shから実行）