MORTEZ: MOBİL UYGULAMA DESTEKLİ ORTEZ SİSTEMİ TASARIMI

Abstract

Beyne giden hayati kan ve oksijen akışının ani kesilmesiyle, ilintide olduğu bölgedeki hücrelerin ölmesiyle kısmi felç meydana gelir. Kişilerin tedavi süreçlerini hızlandırmak için ortez kullanımı bir ihtiyaçtır. Kişilerin konforunu korumak adına rehabilitasyon hizmetlerini ev ortamında almaları gerekir. Ayrıca Covid-19 gibi pandemi durumlarında ve diğer hastalıklardan korunmak için ortez kullanımında bireysel çözüm üretilmesi önemlidir. Günümüzde taşınabilir aygıtlar hayatımızın her köşesinde yer almaktadır. Hemen hemen her ailede en az bir tane akıllı telefon veya tablet gibi taşınabilir aygıt bulunmaktadır. Bu çalışmada bir taşınabilir aygıta yüklenebilecek Mobil Uygulama Destekli Ortez (MORTEZ) arayüzü ile ARM tabanlı STM32 serisi bir mikrodenetleyicinin, bluetooh modülü kullanılarak haberleşmesi sağlanmıştır. Orteze entegre edilebilen enkoder üzerinden açı/konum bilgisi MORTEZ üzerinden animasyonlu bir şekilde izlenebilmektedir. Ayrıca gönderilen veriler MORTEZ yardımıyla taşınabilir aygıta kayıt edilebilmektedir. Yapılan bu çalışma, ortez kontrolünün ve rehabilitasyon süreçlerinin taşınabilir aygıt vasıtasıyla gerçekleştirebilir bir sistem tasarımının ilk adımını oluşturmaktadır. Ayrıca açıölçer ile akıllı telefon üzerinden görülen açı bilgisinin doğrulaması yapılmıştır ve 1 derecelik hassasiyetle doğru bir şekilde çalıştığı gözlemlenmiştir.

Keywords

• Akıllı Ortez
• STM32
• Giyilebilir Teknolojiler
• Mobil Uygulama
• Taşınabilir Aygıt

MORTEZ: MOBILE APPLICATION SUPPORTED ORTHOSIS SYSTEM DESIGN

Abstract

The use of orthoses is a necessity to accelerate the partial paralysis treatment processes of people. In order to protect the comfort of people, they should receive rehabilitation services at home. In addition, it is important to produce an individual solution in the use of orthoses to protect against pandemic situations such as Covid-19 and other diseases. Today, portable devices are present in every aspect of our lives. Almost every family has at least one portable device such as a smartphone or tablet. In this study, communication between the Mobile Application Supported Orthosis (MORTEZ) interface, which can be installed on a portable device, and an ARM-based STM32 series microcontroller using the bluetooh module is provided. Angle/position information can be monitored animatedly with MORTEZ via the encoder that can be integrated into the orthosis. In addition, the sent data can be saved to the portable device with the help of MORTEZ. This study constitutes the first step of designing a system that can perform orthosis control and rehabilitation processes with a portable device. In addition, the angle information monitored on the smartphone with the goniometer was verified and it was observed that it works correctly with 1 degree accuracy.

Keywords

• Smart Orthosis
• STM32
• Wearable Technologies
• Mobile Application
• Portable Device

References

1. Alsancak, S . (2000). Ortez ve Protez Tarihçesi . Ankara Sağlık Hizmetleri Dergisi , 1 (1) , 27-33 . DOI: 10.1501/Ashd_0000000003.
2. Argenova. (2020). Flutter Nedir ve Neden Öğrenmek Gerekir?. 25 Ocak 2021 tarihinde https://www.argenova.com.tr/flutter-nedir-ve-neden-ogrenmek-gerekir adresinden erişildi.
3. Ates, S., Lobo-Prat, J., Lammertse, P., Kooij, H., & Stienen, A. (2013). SCRIPT Passive Orthosis: Design and technical evaluation of the wrist and hand orthosis for rehabilitation training at home. 2013 IEEE 13th International Conference on Rehabilitation Robotics (ICORR), 1-6.
4. Daud, M., Jailani, R., & Al-Assadi, H.M. (2013). The development of motor based leg orthosis for leg exercise. 2013 IEEE 3rd International Conference on System Engineering and Technology, 400-405.
5. Dominguez, G., Cardiel, E., Arias, S., & Hernández, P.R. (2013). A Digital Goniometer based on encoders for measuring knee-joint position in an orthosis. 2013 World Congress on Nature and Biologically Inspired Computing, 1-4.
6. Enkoder. (2020). DomoticX Knowledge Center. 5 Şubat 2021 tarihinde http://domoticx.com/sensor-lpd3806-optical-rotary-encoder/ adresinden erişildi.
7. Félix, P., Figueiredo, J., Santos, C.P., & Moreno, J. (2017). Electronic design and validation of Powered Knee Orthosis system embedded with wearable sensors. 2017 IEEE International Conference on Autonomous Robot Systems and Competitions (ICARSC), 110-115.
8. Ferreira, F.M., Rúbio, G.D., Brandão, F.H., Mata, A.M., Avellar, N.B., Bonfim, J.P., Tonelli, L.G., Silva, T.X., Dutra, R.M., Petten, A.M., Vimieiro, C. (2020). ROBOTIC ORTHOSIS FOR UPPER LIMB REHABILITATION.

9. HC-05. (2010). Bluetooth to Serial Port Module. https://components101.com/sites/default/files/component_datasheet/HC-05%20Datasheet.pdf.
10. Horst, R. (2009). A bio-robotic leg orthosis for rehabilitation and mobility enhancement. 2009 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 5030-5033.
11. Karabıyık, İ, Kılıç, E, Bayram, A. (2019). Bilek Rehabilitasyonu İçin Düşük Maliyetli Bir Taşinabilir Robotik Cihazin Geliştirmesi ve Kontrolü. Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering , 24 (3) , 347-364 . DOI: 10.17482/uumfd.609524.
12. Kılıç, E, Başer, Ö. (2020). Bir bilek ortezi için pasif rehabilitasyon ve dirençli egzersiz uygulama modlarının geliştirilmesi. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 8 (1) , 33-41. DOI: 10.21923/jesd.524191.
13. Kılıç, E., Doğan, E. (2017). Aktif bir bilek ortez tasarimi ve üretimi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 5 (1), 33-44 . Retrieved from https://dergipark.org.tr/tr/pub/gujsc/issue/28467/303412.
14. Macit, K. (2020). Flutter ve Dart nedir?. 25 Ocak 2021 tarihinde https://www.mobilhanem.com/flutter-nedir/ adresinden erişildi.
15. Park, J., Park, S., Park, C., Jung, S., Kim, C., Park, J.H., & Choi, J. (2017). A robotic orthosis with a cable-differential mechanism. 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 517-521.
16. Pylatiuk, C., Kargov, A., Gaiser, I., Werner, T., Schulz, S., Bretthauer, G. (2009). Design of a flexible fluidic actuation system for a hybrid elbow orthosis. 2009 IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics, 167-171.
17. Ryser, F., Bützer, T.L., Held, J., Lambercy, O., & Gassert, R. (2017). Fully embedded myoelectric control for a wearable robotic hand orthosis. 2017 International Conference on Rehabilitation Robotics (ICORR), 615-621.
18. Sabani, A.H., & Jailani, R. (2015). Android based control and monitoring system for leg orthosis. 2015 IEEE 11th International Colloquium on Signal Processing & Its Applications (CSPA), 40-45.
19. Sangha, S., Elnady, A., & Menon, C. (2016). A compact robotic orthosis for wrist assistance. 2016 6th IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob), 1080-1085.
20. Shan, H., Jiang, C., Mao, Y., & Wang, X. (2016). Design and control of a wearable active knee orthosis for walking assistance. 2016 IEEE 14th International Workshop on Advanced Motion Control (AMC), 51-56.
21. STM32CubeIDE, STMicroelectronic, https://www.st.com/en/developmenttools/stm32cubeide.html, (Erişim tarihi: 05/02/2021).
22. 32F429IDISCOVERY, UM1670 Rev 5, https://www.st.com/resource/en/user_manual/dm00093903-discovery-kit-with-stm32f429zi-mcustmicroelectronics.pdf, (Erişim tarihi: 25/01/2021).