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EIT-kit基于乐鑫wifi模块代理商ESP32电阻抗断层扫描工具包

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EIT-kit基于乐鑫wifi模块代理商ESP32电阻抗断层扫描工具包,MIT的工程师小组已经发表了一篇论文,介绍了他们以ESP32芯片和电阻抗断层扫描技术为基础的EIT-kit,可以应用于健康和运动传感器设备。麻省理工学院MIT计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)一个工程师团队,在十月的ACM(UIST2021)用户接口软件和技术研讨会发表了一篇关于人机交互(Human-ComputerInteraction,HCI)论文。JunyiZhu、JacksonC、Snowden、JoshuaVerdejo、EmilyChen、PaulZhang、HamidGhaednia、JosephH.Schwab和StefanieMueller等作者,在论文中合作推出一款基于乐鑫的产品ESP32电阻抗断层扫描套件EIT-kit可以用来实现健康和运动感应设备。


阻力抗断层扫描(EIT)是一种用来测量物体电导率、介电常数和阻抗的成像技术。在过去,EIT传感技术需要大量的、昂贵的硬件和复杂的图像重构算法。伴随着廉价电子产品的发展,以及像EIDORS这样的开放源码EIT图像重建库的出现,人机交互(HCI)专家已经开始将EIT传感器应用到触觉感应、触觉和手势识别等场景中。因此,EIT传感器可以应用于健康传感器领域,特别是在运动医疗和家庭护理领域。设计一个定制的EIT设备还需要非常丰富的专业知识。首先要对被测物体进行外形设计,使电极与被测物体保持接触,从而使被测物体与被测物体保持接触。


在MIT论文中,作者向我们介绍了一款EIT-kit的抗断裂扫描套件,它能在EIT设备开发的不同阶段为用户提供支持。EIT-kit包含以下内容:
1、一个3D编辑器,可定制测量设置和电极分布;
2、一个基于乐鑫wifi模块代理商ESP32自定义EIT感应主板,支持不同测量装置(2/4端设置,多达64个电极,1~4个电极阵列),提供可调节的交流注入电流,改善信号质量;
3、微处理器库,信号的自动标定,有利于数据的采集;
4、图象重构API,可以用来在移动设备上插入和显示数据。


作者向读者描述了他们在设计EIT-kit时所做的设计。肌肉监视器,可穿戴手势识别器,以及用于无创驾驶探测的臂带,展示了EIT-kit能够支持多种健康和运动传感交互设备。他们对EIT测量数据的正确性进行了技术评价。EIT-kit能够在EIT设备开发的不同阶段向用户提供支持。该系统可根据不同的位置(例如手腕、大腿)和传感器分辨率(电极数目、电极分布)定制测量装置。EIT-kit在EIT数据测量阶段,提供一种基于ESP32的EIT传感器主板,和一个可从主板上获得数据的感应库(基于Arduino)。到了后阶段,用户需要插补数据并可视化,EIT-kit为用户提供了一款可用于移动设备(比如iOS设备)的图像重建API,可以分别在屏幕和AR上实现2D及3D可视化。EIT-kit通过提供在这些EIT设备开发中必不可少的组件,促进了定制EIT传感器应用程序的设计和开发。


EIT-kit的感测主板基于乐鑫wifi模块代理商ESP32设计,能自动标定EIT信号,测量不同电极结构。EIT感测主板是由主感板注入交流信号,测量输出电压,以及多路转换板(多两片)组成。该多路板可堆积在主传感板上,并将信号传导到单个电极。主要的感应板由三部分组成:
1、电流驱动电路为交流信号注入
2、测量电流驱动输出电压的电压测量电路
3、带ESP32单片机控制电路


乐鑫wifi模块代理商ESP32通过SPI通道和GPIO管脚控制电流驱动和电压测量电路。为使电路在较高频率上得到更直接的控制,MIT工程师们通过两条独立的SPI总线(HSPI和VSPI)实现了控制电路。首先,SPI总线是用来控制信号发生器和数字变阻器的。另一个SPI总线是用于IO扩展器(MCP23S17),它可以驱动多路复用板的片选引脚和其他各种数字输入。ADC转换器的输出将直接路由到乐鑫wifi模块代理商ESP32的GPIO管脚,并且采样频率为20MHz。


EIT-kit希望能够设计出健康与运动传感交互设备。交互式装置设计者通常会用3D模型和3D打印来制作新的设备,并通过编码实现。EIT-kit提供的3D编辑器插件、微处理器类库以及数据可视化API,完全符合他们的需求和科学研究。未来,MIT工程师还会提供预先建立的应用程序,让那些编程经验不多的用户也可以在EIT-kit基础上进一步扩大EIT-kit的用户。

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