• Der Sitz ist in seiner Geometrie eher nach hinten geneigt. Um die vordere Sitzhaltung zu unterstützen muss die Sitzunterkonstruktion den Sitz etwas nach nach vorne neigen.
• Die Unterkonstrukion muss nicht so hoch, wie ursprünglich gedacht ausgeführt. D.h. die Höhe des Sitzes kann durch Verwendung von Rollen und drei dickerer Kanthölzer erreicht werden.
• Der Stuhl hat ein hohes Eigengewicht und die Lehne kann stark geneigt werden. Deshalb muss die Unterkonstruktion ein Kippen nach hinten verhindern.
• Für die Schaltung + Arduino, etc. sollte Platz zum verstauen sein.

Plan, Skizze und so …
habe ich oft keinen . Quatsch, den scanne ich an der nächster Scanstation ein und lasse ihn bald hier erscheinen …

Baumarkt
macht Spass, aber irgendwie frage ich mich hinterher immer ob das O**-Hörnchen goldene Drops zum Frühstück bekommt. Der Rücktransport von 6 Meter zugeschnittenem Kantholz (7,8 x 9,8 cm), Holzplatten, Winkel, Schrauben, etc. war mit dem Fahrrad schon ein kleines Erlebnis …

Build it

Beim Zusägen der zwei Balken, dessen Winkel den Sitz nach vorne neigen, musste ich eine Schreinerei kontaktieren. Der Zuschnitt wäre mit Heimwerkerwerkzeug nicht sauber möglich gewesen, da die Kanthölzer mit 7,8 x 9,8 cm ganz schön mächtig sind. Die hintere Holzplatte lässt sich aufklappen und bietet den nötigen Raum für die Elektronik. Obendrauf steht die Stromversorgung, eine mobiles Batterieladegerät für Autos.

Die Gesamtkomposition wirkt sehr solide und hochwertig. Holz ist schönes Material. Bin sehr zufrieden mit dem Ergebnis!

Endschalter
Eine gute Möglichkeit schien mir die Verwendung von Endschaltern. Wenn diese an den entsprechenden Positionen angebracht werden, kann End- und Anfangsposition eines Motors zuverlässig detektiert werden. Für jeden Motor brauche ich natürlich 2 von den Teilen.

Wegstrecke
Einiges Kopfzerbrechen hat mir die Detektion der Wegstrecke gemacht. Natürlich habe ich gleich an meinen Fahrradtacho gedacht. Dort flitzt ja ein in der Speiche befestigter Magnet an einem Detektor vorbei und liefert die Umdrehungen des Rades. Mit den Umdrehungen kann die zurückgelegte Distanz, aktuelle Geschwindigkeit, etc. berechnet werden. Elektromotoren besitzen jedoch recht fette Magneten, die möglicherweise solch eine Detektion stören. Deshalb habe ich diese Idee verworfen.

Es hat einige Tage gedauert, bis ich auf die Idee gekommen bin, dass eventuell Gabellichtschranken für die Detektion der Wegstrecke brauchbar wären. Da bin ich mal zu Conrad geflitzt und habe mir eine gekauft um zu experimentieren …

Das Teil (schwarz) wird, wie im Foto oben sichtbar, verdrahtet und kann an den Arduino angeschlossen werden. Man kennt die Teile in größer aus Aufzügen. Befindet sich etwas in der Lichtschranke, schließt z.B. die Tür des Aufzugs nicht.

Mein Ziel ist es jedoch zu detektieren, wie oft der Lichtstrahl einer Lichtschranke unterbrochen wird, um Informationen bezüglich der zurückgelegten Strecke eines Motors zu gewinnen. Deshalb habe ich mir ein kleines Zahnrad (siehe: Bild, rot) gebastelt.  Dieses soll sich sich in der Lichtschranke drehen.

Arduino – how it goes?
Auf dem Arduino muss eine Logik rennen, die einen Wechsel von “Licht da” (logisch: 1), “Licht weg” (logisch: 0) erkennt. Als ich vor einigen Tagen die Beschreibung der vielen Pins meine neuen Arduinos gelesen habe, las ich das dieser Interrupt-Ports besitzt. Nach einiger Recherche bin ich auf die AttachInterrupt Funktion der Arduino-Sprache gestoßen. Sie besitzt mode als Parameter. Besitzt der Parameter mode  bei der Initialisierung den Wert CHANGE, wird wenn der Wert des Pins sich ändert die hinterlegte Interrupt Routine ausgeführt. Das ist genau die Logik, welche ich zur Detektion der Zahnradzähnchen brauche.

Nach einiger Frickelei habe ich den Code für die Detektion programmiert. War garnicht so schwer wie anfangs gedacht. Arduino machts einfach möglich.

Weitere Steps
Um die Endschalter und Gabellichtschranken am Sitz anzubringen ist es von Vorteil den Sitz auf einer Unterkonstruktion zu befestigen.

Für die Programmiersprache C# habe ich  mich entschieden, weil bei diesem Projekt (siehe: Titel) die Kinect Kamera eingesetzt werden soll. Microsoft hat offiziell und kostenlos eine gut dokumentiertes SDK veröffentlicht. Das SDK erlaubt es die Daten des Skelettmodells einer Personen ohne vorherige Kalibrierung auszuwerten. Diese Option könnte für meine Zwecke interessant sein.

Was passiert, wenn auf den Button “Links” in der Reihe “M1″ geklickt wird?
1.) Der Computer schickt den Wert: “M1Links” zum Arduino-Mikrocontroller
2.) Arduino empfängt den Wert
3.) Die zwei Ausgänge (Pin1, Pin2) des Arduinos, die über die Platine mit dem Motor verbunden sind initial mit dem Singal LOW beschaltet
3.) Arduino schaltet den Pin1 auf HIGH
4.) Der Motor wir mit Spannung versorgt (+-) und dreht sich links herum

“OFF” -> Motor ausgeschaltet
Pin1: LOW
Pin2: LOW
————–
“Links” -> Motor dreht links
Pin1: HIGH
Pin2: LOW
————–
“Rechts” -> Motor dreht rechts
Pin1: LOW
Pin2: HIGH

Testlauf
Beim Testen musste ich die Motoren in kleinen Schritten bewegen, da diese mechanische Teile (Zahnräder, etc.) antreiben. Die Bewegung dieser Teile ist begrenzt. Der Motor, welcher z.B. für die Neigung der Lehne verwendet wird, läuft heiß oder geht kaputt, wenn er trotz maximaler Neigung der Lehne weiterbetrieben wird.
Hier ist also extreme Vorsicht geboten.

WICHTIG:
Es bedarf einer Detektion, um End- und Anfangszustände zu erfassen!

Sitzpositon (vor, zurück) -> Motor1
Neigung Sitzfläche (vorne) -> Motor2
Neigung der Lehne -> Motor3
Neigung Sitzfläche (hinten)-> Motor4

Bauteile
Wer rechnen kann ist klar im Vorteil .
4 (Motoren) x 2 (Richtungen) = 8 (Relais, Widerstände, Transistoren, Dioden)
Die Bauteile sind die, welche in der prototypischen Schaltung verwendet werden sollen.

Der Conradel freut sich natürlich bei Abnahme größerer Mengen an Bauteilen. Vielleicht sollte ich mal nach einem Sponsering für arme Studenten fragen

Bauteile im Überblick:

Bestückung / Layout
Was hier so einfach aussieht hat ganz schön viel Zeit gekostet. Ein Schaltungslayout zu entwickeln, dass es ermöglicht, die Bauteile gut und platzsparend miteinander zu verbinden. Garnicht so easy aber möglich …

Löten, löten,
Echte Handarbeit made in Zuffenhausen. Draht zuschneiden und dann nix wie draufbrutzeln auf die schöne Platine.

Ergebnis
Alles ist gut verdrahtet und funktioniert. Der modulare Aufbau durch die Steckverbindungen ist vorteilhaft. Die Relais haben Kabelschuhe bekommen, so dass sie bei Bedarf von den Motoren getrennt werden können.

Testing
Nach dem die Verbindungen (Spannungsquelle, Schaltung, Arduino, Motor)  hergestellt wurden habe ich ein kleines Testprogramm auf dem Arduino ausgeführt, welches den mit der Schaltung verbundenen digitalen Ausgang mit HIGH beschaltet.

Tatsächlich konnte ich dadurch den Motor der in eine Richtung verfahren, yeahhh!

Elektromotor
Bei DC-Elektromotoren kann durch Tauschen der Pole (+-) die Drehrichtung geändert werden. D.h. pro Motoransteuerung werden zwei der aufgebauten Schaltungen benötigt.

Next-Step
Da mein Sitz natürlich mehr Motoren besitzen wird, werde ich wohl eine Platine Basteln, die es schafft mehrere Motoren in beide Richtungen anzusteuern.

Autositz aus BMW von Ebay

Was kann der Sitz tun, um den Benutzer vor einer statischen Sitzhaltung zu bewahren?

Wie kann der Sitz den Nutzer bei der richtigen Einstellung des Sitzes (Höhe, etc.)  unterstützen?

* Tracking *

Methodik der Auswertung
Durch festlegen zweier Trackingpunkte (TP1,TP2) an der Lehne des Stuhls, konnte der Winkel der Lehne berechnet werden. Die Trackingpunkte wurden jede Sekunde (pro Frame) angebracht.

Die Lehne des Schreibtischstuhls war während der Beobachtung nicht aritiert, d.h. durch die Sitzhaltung des Probanden konnte der Winkel der Lehne beeinflusst werden.  Die Ergebnisse der sechs Probanden (3 männlich, 3 weiblich) wurden über den Zeitraum von 57 Minuten betrachtet. Die Werte der Lehne wurden genullt, wenn der Stuhl nicht belegt war (z.B. wenn Proband aufgestanden ist).

Ergebnisse:

Facts:

• Proband 1 und 2 haben öfters Sitzhaltungen eingenommen, welche den Winkel der Lehne verändern. In Verbindung mit der weiteren Analyse des Videomaterials, kann man vom dynamischen Sitzen sprechen.

• Proband 3,4,6 sitzen recht statisch (statisches Sitzen) während der Beobachtung. Die Neigung der Lehne ändert sich über den Beobachtungszeitraum recht selten.

• Proband 5 neigt zum statischen Sitzen. Der Winkel der Lehne ändert sich in größeren Abständen.

Das Sitzverhalten der Probanden unterscheidet sich. Statisches Sitzen (P3,4,6) über einen längeren Zeitraum kann zu einer Mangelversorgung der Bandscheiben und der Muskulatur.

Fragestellung:
Was kann der Sitz tun, um den Benutzer vor einer statischen Sitzhaltung zu bewahren?

* Sonstige Beobachtungen *
Die Nutzer sollten am Anfang der Beobachtung den Stuhl und Monitor optimal auf ihre Bedürfnisse einstellen.
Unter Betrachtung der 90° Faustregel bezüglich des Winkels von Oberschenkels zu Unterschenkel fällt auf, dass 5 Probanden die Höhe der Sitzfläche zu hoch eingestellt haben. Ein Proband hat die 90° Faustregel eingehalten.

Fragestellung:
Wie kann der Sitz den Nutzer bei der richtigen Einstellung des Sitzes (Höhe, etc.)  unterstützen?

Aufzeichnung:
Videoaufzeichnung des Nutzers aus seitlicher Perspektive und frontaler Perspektive durch RGB Kameras in Verbindung mit Screenrecording. Audioaufzeichnung der Sitzung.

Ablauf:
Proband stellet Stuhl und Monitor optimal auf sine Bedürfnisse ein.
Innerhalb eines Szenarios bearbeitet der Proband selbstständig drei Aufgaben mit Weblog-System WordPress.
Kurzes Interview mit dem Proband.
Messen der Körpergröße, Sitzhöhe und Monitorhöhe

Ziel:
Generierung von Videomaterial bei einer sitzenden Tätigkeit am Büroarbeitsplatz. Beobachten, welche Körperhaltung und welche Körperdynamik das Sitzen prägt.