¿Cómo se puede medir la presión de los dedos humanos?

Question

Me encuentro ante una situación en la que el paciente sólo puede presionar muy ligeramente sus dedos/manos para señalar lo que quiere. No es posible hablar o hacer un seguimiento ocular.

La persona tampoco es capaz de levantar la mano. El único movimiento posible es una ligera presión con la mano/dedos.

Por lo tanto, estaba pensando en utilizar un dispositivo capacitativo que se calibrara para detectar qué cantidad de presión es una pulsación voluntaria / intencionada y qué cantidad de presión es simplemente una posición de reposo de la mano en el dispositivo.

Supongo que lo que se necesita aquí es un dispositivo capacitivo. He visto una solución de un dispositivo personalizado aquí en YouTube pero parecía tan hecho a medida y tan rígido que me preguntaba si lo que necesito ya existe.

Por lo tanto, me gustaría preguntar cómo podría medir la presión de un dedo / mano humana en un dispositivo de una manera fiable.

Gracias.

Edición: Hasta ahora nadie ha sugerido utilizar una balanza de precisión con opción de salida USB. ¿Puedo preguntar si eso no funcionaría?

Answer 1

Hay un componente llamado "resistencia sensible a la fuerza" que te sugiero que pruebes. Puedes conseguirlas en una configuración pequeña y redonda como esta de Adafruit resistencia sensible a la fuerza .

Son fáciles de leer, ya que sólo aparecen como una resistencia variable; al aumentar la presión del dedo, la resistencia disminuye. Haz un divisor de voltaje con el FSR como una pata, entonces la mayoría de los microcontroladores con una entrada analógica pueden medir la presión.

También puede fabricarlas usted mismo utilizando un sándwich de lámina piezoresistiva entre dos capas de tejido conductor, pero el FSR ya preparado es más fácil.

Un sensor capacitivo también puede funcionar, pero detectar la variación de la presión de forma consistente es más complicado. La capacitancia aumentará con la presión del dedo, pero también se verá afectada por la hidratación de la piel, la humedad de la superficie, etc.

Answer 2

He probado un montón de tecnologías de detección de presión diferentes para la manipulación robótica (específicamente prótesis robóticas). Hay muchas que son fáciles de fabricar con recursos limitados (impresión 3d + placas de circuito impreso baratas + goma de silicona de curado a temperatura ambiente). Uno de los mejores sensores que he hecho se basa en este papel. Es, literalmente, una mancha de goma de silicona que suspende un imán sobre un sensor de efecto Hall de 3 ejes (el del artículo es el MLX90393, pero hay muchos dispositivos de este tipo en el mercado que funcionarían igualmente bien). Es extremadamente sencillo y barato de fabricar, muy fiable y sensible, y también puede medir las fuerzas de cizallamiento.

Al final no pude usar esto para mi robot manipulador, porque los objetos magnetizados (es decir, destornilladores, cualquier objeto de acero con ligera magnetización) causaban lecturas de presión positivas falsas. Sin embargo, dado que sólo se relaciona con el dedo de un paciente, las líneas de campo perdidas de otros objetos no serán realmente un problema. Las dimensiones adicionales de la sensibilidad también pueden permitirle maximizar cualquier rango de movimiento que quede en su paciente. También debería poder "afinar" la sensibilidad cambiando la rigidez de la mancha de silicona. También querrá comprar siliconas de curado de platino que sean "seguras para la piel" para su aplicación.

Enlace al vídeo mostrando el "toque de pluma" y los ligeros toques con los dedos.

Answer 3

Podrías echar un vistazo a los bigotes láser de fibra óptica. Lo que se hace es conseguir un diodo láser y enviarlo por un bucle de fibra óptica barata, de plástico, de mala calidad y escalonada (no se quiere la costosa de grado continuo o de vidrio) con un fotodiodo en el otro extremo.

La deformación de la espira, incluso ligeramente, cambia el patrón de interferencia leído por el fotodiodo o el fototransistor. La salida debe corresponder a lo mucho que se ha deformado la espira.

Es puede ser posible utilizar uno de los diodos láser con un fotodiodo integrado para enviar la señal por una fibra recta con un reflector de algún tipo en el otro extremo. Así no se necesitaría un bucle. No entiendo muy bien cómo funciona la decoherencia y el patrón de interferencia en la fibra, así que no sé si la luz que toma el mismo camino por el cable en ambos sentidos seguiría produciendo los cambios que necesitas (podrían anularse y eliminar los cambios que necesitas o podrían duplicarse y hacer las cosas más sensibles, no lo sé).

Luego puedes ponerlo en el cojín o sustrato que quieras, y encima una placa dura si lo deseas. O hacer un guante o ponerlo en un tubo de silicona o plástico que el tipo pueda apretar, o cualquier otro factor de forma que quieras.

Yo nunca he utilizado esto para nada, pero está escrito en el libro de Gordon McComb Robot Builder's Bonanza, pero probablemente también podría encontrar otros resultados de búsqueda al respecto. En el libro dice que son muy, muy sensibles. El tacto de la pluma es como se describe.

También hay sensores de rejilla de fibra de Bragg que son más pequeños y tienen principios similares pero no idénticos. Tendrías que comprarlos tal cual, ya que están hechos con una fibra especialmente construida. Estos son los que se utilizan en las galgas extensométricas ópticas disponibles en el mercado (a diferencia de las galgas extensométricas resistivas de aleación metálica más convencionales). Suenan muy bien.

Answer 4

Yo intentaría hacer un dispositivo en el que el LED brillara con cierto ángulo respecto a la fotorresistencia. Cuando el LED (o fotorresistencia) cambia el ángulo, la cantidad de luz en la fotorresistencia disminuye o aumenta.

Variante con movimiento LED:

Variante de fotoresistencia-obscurecimiento:

También se puede hacer un dispositivo similar con un LED fijo y una fotorresistencia, cuando alguna parte opaca del dispositivo oscurece parcialmente la fotorresistencia.

Estos dispositivos no deben tener problemas con las señales del entorno (como el magnetismo, las cargas eléctricas, etc.). El dispositivo debe ser resistente a la luz y el LED debe tener una fuente de alimentación estable.

Answer 5

Un sensor de presión alternativo son los materiales compuestos de tunelización cuántica de Peratech que cambia su resistencia de los megaohmios, pasando por los kilohmios, hasta los ohmios, según la presión aplicada.

Un buen artículo sobre la tecnología aquí

Las pequeñas "píldoras" de este material solían ser disponible aquí o aquí (pero aparentemente ya no) Maplin en el Reino Unido también solía venderlos, pero ya no.

Podría ser más fácil escanear una matriz 2D de estos buscando resistencias bajas que detectar el voltaje de una gran matriz de fuentes piezoeléctricas.

Wikipedia menciona acuerdos de licencia con otro fabricante, pero su sitio web parece estar muerto en este momento.