【Project】用 LinkIt 7697 製作跌倒偵測裝置

Posted By 賴建宏 on 7 月 24, 2017 in Arduino, LinkIt, 教學文, 開發主板 | 0 comments

作者：賴建宏

希望利用智慧手環解決長照困境／來源

緣起

看到聯發科推出 LinkIt 7697 這功能強大的開發板，卻只拿來做遙控車？實在是暴殄天物！ LinkIt 7697 的強項在於處理器效能和記憶體，遠比大多數 Arduino 系列用的 8 bits ATMEL 328 系列更快又更大，當然把功能比較複雜的演算效果加上去，讓它更有看頭！

來看看 LinkIt 7697 與 Arduino Uno 簡單的比較表：

LinkIt 7697 ／ Arduino Uno 比較表

還有，別忘了 LinkIt 7697 上面附帶有 BLE 以及 WiFi 的無線電通訊機能，如果你想用 Arduino UNO 來做無線電加值服務的效果，還得另外花錢去買 Adapter 哩！

要讓它演算效果強，有一大堆的應用可行，想了想覺得適合 LinkIt 7697 的大概就是 Arduino 這類的裝置，但又要用之前 Arduino 這類可能比較麻煩的裝置來做，才突顯 LinkIt 7697 的價值。智慧長期看照裝置就是個不錯的選擇，而且國際期刊跟研討會很多這方面的內容。

所以 MakerPRO 社團的總主筆歐文向我提起這個構想，開始往智慧長期看照這方面的裝置下手，參考坊間有許多與跌倒偵測裝置有關的產品，比如智慧手環，就是第一個標的啦！

參考了幾篇國際期刊以後，心中大概有了譜，打算使用 LinkIt 7697 加上一個 MPU6050 的模組，來做出一個偵測跌倒信號的功能雛形。

如何用LinkIt 7697做出跌倒偵測裝置？

材料需求

 LinkIt 7697一個
MPU6050模組一個
母對母杜邦線四條

硬體跳線

LinkIt 7697 ／ Arduino Uno 硬體跳線

原理說明

簡單來說，就是利用加速度在 XYZ 三個軸上，對時間 t 微分（設定一個固定間隔時間）所得的XYZ變量之強度值（XYZ三個軸上的值，這一次與前一次的差，再代公式）進行分析比對（跟一個設定好的值比大小）。是不是相當口語化呢？不用微積分又簡單易懂。

至於那求強度值公式⋯⋯嘿嘿嘿，也是小孩都算得出來：

求強度值公式

如果你有興趣去翻國際期刊，可以看到有些人把角速度（自己騰空旋轉的改變程度）也考慮進去（公式一樣！就只是把 ax、ay、az 換成 gx、gy、gz 而已）。總之，就是在一段時間內，若偵測到強度超過設定的值，就判定成跌倒⋯⋯

大概又會有人被期刊上那些眼花撩亂的數學式給騙了吧，其實那些國際期刊跟研討會的文獻寫的主題，就是：用什麼樣的數據收集方法（自己編一套自己的計算公式）來決定強度值應該設定多少，才算是跌倒（叫很多研究生去表演怎樣跌倒，然後把三項數據收集起來，套自己編的公式算）⋯⋯OK！懂了喔？

程式碼

<< fall.ino >>

#include “I2Cdev.h”

#include “MPU6050.h”

#include “Wire.h”

MPU6050 accelgyro;

int16_t ax, ay, az;

int16_t gx, gy, gz;

int time_interval = 500; //500ms

unsigned long current, lastTime = 0;

int16_t prev_accx = 0;

int16_t prev_accy = 0;

int16_t prev_accz = 0;

float acc_upv = 2.8; //The thresholds for fall detection

void setup()

{

Wire.begin();

Serial.begin(115200);

accelgyro.initialize();

accelgyro.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);

prev_accx = ax;

prev_accy = ay;

prev_accz = az;

lastTime = millis();

}

void loop()

{

current = millis(); //Set for every interval

if(current – lastTime >= time_interval)

{

lastTime = current;

accelgyro.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);

float accx = ((ax – prev_accx) / 16384) * ((ax – prev_accx) / 16384);

float accy = ((ay – prev_accy) / 16384) * ((ay – prev_accy) / 16384);

float accz = ((az – prev_accz) / 16384) * ((az – prev_accz) / 16384);

Serial.print(accx); Serial.print(“\t”);

Serial.print(accy); Serial.print(“\t”);

Serial.print(accz); Serial.println();

if( sqrt(accx + accy + accz) > acc_upv )

Serial.println(“GOT!!!”);

prev_accx = ax;

prev_accy = ay;

prev_accz = az;

}

}

影片說明與展示

結語

在計算上，運用 LinkIt 7697 比起 Arduino UNO 更加簡單！我的間隔時間設 0.5 秒，強度值就參考國際期刊的 2.8 ，坊間有很多這類商品，看完本文你也可以自己完成後，拿來跟坊間的商品比較看看。當然，若加上一些像是通訊功能，以及與 Android 手機 App 之間交換訊息的加值功能，你的商品就會更有賣點哦！

（責任編輯：林佳盈）

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參考資料：國際期刊與研討會文獻

A. Inclusive Smart Cities and Digital Health, 第108到187頁

B. Evaluation of waist-mounted tri-axial accelerometer based fall-detection algorithms during scripted and continuous unscripted activities, Journal of Biomechanics, Elsevier