Virtual-Reality-Jogging mit Lego Mindstorms | NXT-Biofeedback

Der Pulssensor wurde von zwei Schülerinnen der 6. und 7. Klasse gebaut – als erste Bestückungs- und Lötarbeit überhaupt! Der Bausatz besteht aus einem Verstärker und einem Sensor, der mit infrarotem Licht Änderungen der Durchblutung der Haut messen kann. Die winzigen Unterschiede, die sich in der Durchblutung durch den Herzschlag (Puls) ergeben, sind für das menschliche Auge unsichtbar, bewirken aber eine minimale Veränderung der Reflexion von infrarotem Licht. Diese Veränderung wird mehrere hundertmal verstärkt und ist dann von einem Mikrocontroller (wie er im NXT-Baustein steckt) messbar.
Der erste Aufbau hatte etliche Ungenauigkeiten, die sich letztlich auf den Sensor zurückführen ließen…


Nachdem alle Aufbau- und Lötfehler ausgeschlossen waren und der Sensor trotz Abschirmung vom Umgebungslicht (s.o.) nicht wirklich zuverlässig funktionierte, haben wir einen Ohrclip angeschlossen, wie er zum Messen des Pulses an Hometrainern oder Laufbändern verwendet wird:

DSC04432Endlich funktionierte es zuverlässig! Die Grundidee, aus dem Puls Aktionen für einen Roboter ableiten zu können, konnte jetzt umgesetzt werden. Der Sensor zum Biofeedback wurde zuerst zum virtuellen Joggen in Südschweden genutzt: Da gibt es eine wirklich lange gerade Straße in Küstennähe. Je nach gewünschter Geschwindigkeit betätigt ein NXT-Motor die Cursortaste nach oben, wenn 2,3 oder mehr Pulsschläge vergangen sind. Im Browser kann so die Darstellung von Google Streetview weitergeschaltet werden:

Fängt man vor dem Bildschirm an zu joggen, steigt der Puls und die Darstellungen der Straßen und Wege in Streetview werden weitergeschaltet. Je nach Netzanbindung und gewünschten Zwischenstufen (jeder 3. oder 4. Pulsschlag) kann man gemächlich oder mit „7-Meilen-Stiefeln“ virtuell vor dem Computer joggen. Die Kombination aus Bausatz/Sensor und NXT kontrolliert diese virtuelle Darstellung durch die direkte Rückkopplung von Körpersignalen (biofeedback).

Die Schülerinnen haben, nachdem klar war, dass die Schaltung mit dem neuen Sensor funktioniert, ein schönes Gehäuse gebaut:

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Die Elektronik mit Stromversorgung ist innen untergebracht und die Anschlüsse an den Sensor (3,5mm Klinke) und den NXT sind herausgeführt.
Über das Oberlicht im Dach kann man die Technik noch sehen, die kleine Lego-Technikerin ruht sich aber erst mal auf ihrer Dachterrasse aus…

Eine Besonderheit ist noch die Einschaltvorrichtung – auch auf dem Video oben zu sehen: Es muss nur der grüne Baustein neben den Sensoreingang gesteckt werden, dann wird die Elektronik eingeschaltet:
anschlussIn dem Stein ist ein starker Magnet und hinter der Abdeckung ein kleiner Reed-Kontakt, der ggf. den Stromkreis zur Elektronik schließt. Den Reedschalter haben die Schülerinnen in einer der AG-Stunden in einen blauen Lego-Stift eingebaut, der als „Tastsensor“ für versteckte Magneten in einem Schatzsucher-Roboter genutzt wurde. Nun ist er hier verbaut.
Auf den Foto sieht man den ganzen Versuchsaufbau:DSC04405

Der Motor ist nur provisorisch befestigt – natürlich mit Duct Tape…

Der Motor wird nur ganz kurz bewegt, um den Tastendruck zu erzeugen. Das NXT-Programm ist auch nicht wirklich kompliziert.

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