Sensorien kehitys älykkääseen foam roller -applikaatioon

Abstract

Tämän insinöörityön aiheena oli sensorien kehitys älykkääseen foam roller -applikaatioon, joka nimettiin Highroller Smart -applikaatioksi. Foam roller on usein vaahtomuovista tehty putkirulla, jota voidaan käyttää ennen ja jälkeen treenaamista purkamaan lihasjännitystä. Työn tilaajana oli kajaanilainen Kaswe Oy, joka tarjoaa yrityksille laite- ja ohjelmistosuunnittelua. Highroller Smart -sovelluksen ideana oli lisätä tavalliseen foam rolleriin toiminnallisuutta ohjeistamalla käyttäjää laitteen käytössä mittaamalla käyttäjän laitteeseen aiheuttama painon ja rullan pyörimisnopeus. Applikaation käyttöliittymä toteutettiin Android-mobiilialustalle, jossa sensoridataa hyödynnettiin opastamalla käyttäjää laitteen käytössä pelimäisessä käyttöympäristössä. Sensoridata tuli lähettää mobiililaitteeseen Bluetooth Low Energyn avulla. Niinpä sensoreiden ohjaukseen käytettiin Arduino-pohjaista ESP32 Thing -mikroprosessoripiiriä, jossa on sisäänrakennettu BLE-moduuli. Painon mittaamisessa tuli ottaa huomioon, että käyttäjä saattaa painaa akselia epäsymmetrisesti. Jotta paino saatiin mitattua luotettavasti, päädyttiin painon mittaamiseen neljällä painesensorilla wheatstonen siltakytkennässä. Rullan pyörimisnopeuden mittaaminen toteutettiin hall-sensorin avulla. Rullan päätyyn kiinnitettiin 3D-tulostettu kiekko, johon pystyttiin kiinnittämään maksimissaan kahdeksan magneettia. Opinnäytetyössä tuli selvittää optimaalisin magneettimäärä pyörimisnopeuden mittaamiseen. Kokeen perusteella saatiin selville, että kahdeksalla magneetilla saatiin mitattua tarkin pyörimisnopeusarvo. Insinöörityön tuloksena syntyi HighRoller Smart -laitteesta ensimmäinen prototyyppi, jonka avulla pystyttiin testaamaan BLE-yhteyden muodostusta ja sensoriarvojen lähetystä Android-applikaatioon.

The subject of this Bachelor’s thesis was development of sensors for an intelligent foam roller application, which was named as Highroller Smart application. A foam roller is usually a tubular roller made of foam that can be used before and after training to relieve muscle tension. The supervisor of this work was Kaswe Oy from Kajaani, which offers companies hardware and software design. The main idea of this application was to add functionality to a standard foam roller by instructing the user in the use of the device by measuring weight and rotation speed caused by the user. User interface was planned to be implemented on the Android mobile platform, where the sensor data is utilized to guide the user in a game-like environment. Sensor data was meant to be sent to a mobile device using Bluetooth Low Energy. Thus, an Arduino-based ESP32 Thing microprocessor circuit with a built-in BLE module was used to control the sensors. When measuring the weight, it should be noted that the user may press the shaft asymmetrically. To measure the weight reliably, it was decided to measure the weight with four pressure sensors in the Wheatstone bridge circuit. Rotation speed measurement was implemented with a hall sensor and a magnet disc. A 3D-printed disc was attached to the end of the roll, to which a maximum of eight magnets can be attached. One part of this project was to find out the optimal number of magnets to be used. Based on the experiment, it was found that the most accurate rotation speed value was measured with eight magnets. As a result of this thesis, the first prototype of the HighRoller Smart device was created, which was used to test BLE connection and the transmission of sensor values to the Android application.