Wearable system for the monitoring of physical activity

Abstract

The project consists of development and implementation of an ac quisition data system, which measure s and interprets the degrees of the inclination of the body and its acceleration. The main goal is to monitor physical activities for a user or a third person who wants information about one specific body position, knowing the inclination degrees regarding the 3 axis, and on the other hand , the acceleration and the periodicity of the movement’s performing in monitoring activity. This project is a prototype based on the use of W ireless S ensor N etworks (WSN). Data is acquired with a 3 - axis linear accelerometer LIS344AL, which transfer s three analog signals with the voltage value proportional to the acceleration of each axis (x, y, z) regarding to Earth’s gravity. Through an Arduino Duemilanove the acquired data from the accelerometer is packed and sent by wirel ess network using XBEE module. Finally, data is received in a LabVIEW program that decodes the string and interprets the contents. Developing this project aims to unveil the huge field of wireless sensors networks, integrating this project into the subfie ld of the WBAN ( Wireless Body Area Network), that are applications developed using WSN to obtain knowledge about our body. On one hand, within the theoretical framework the communications protocol used , ZigBee is presented comparing it with others and justifying advantages and disadvantages. Then it is described the hardware used in the acquisition and processing of data, the module manufactured by Arduino T00002X based with the accelerometer LIS344AL, the elect ronic board Arduino Duemilanove and finally the XBEE modules used to transmit and receiving data, citing the XBee Shield. At l ast, is explained the required software to program the application, Arduino, X - CTU and LabVIEW . On the other hand, this report des cribes all the developing steps of the project and analyse the obtained results.

El projecte consisteix en el desenvolupament i la implementació d’un sistema d’adquisició de dades, el qual mesura i interpreta els graus de inclinació del cos i l’acceleració en que es realitza un moviment. L’objectiu en qüestió es monitoritzar activitats físiques per tal que l’usuari o una tercera persona pugui tenir informació sobre una posició corporal concreta, sabent els graus d’inclinació respecte els 3 eix os, i per altra banda l’acceleració i la periodicitat en que es realitza el moviment de l’activitat a monitoritzar . Aquet projecte é s un prototip basat amb l’ús de les rets de sensors sense fils o WSN ( Wireless Sensor Network ) . S’adquireixen les dades a t ravés del acceleròmetre linear de 3 axis LIS344AL , el qual transmet 3 senyals analògiques amb el valor del voltatge proporcional a l’acceleració de cada eix respecte la força de la gravetat. Mitjançant un Arduino Duemilanove s’empaqueten les dades proporcionades per l’acceleròmetre i s’envien a través del mòdul sense fils XBEE . Finalment, les dades son rebudes a través d’un programa fet amb LabVIEW el qual descodifica la cadena de caràcters rebu da i interpreta el contingut. Amb el desenvolupament d ’aquest projecte es vol donar a conèixer l’e xtens camp de les rets de sensors sense fils, integrant aquet projecte en el subàmbit de les WBAN ( Wireless Body Area Network ), aplicacions desenvolupades a partir de les WSN per tal de tenir coneixement s del nostre cos. Per una banda, dintre del marc teòric es present a el protocol de comunicació usat, ZigBee, comparant - lo amb altres i justificant els avantatges i desavantatges . Es descriu el hardware utilitzat per a l’adquisi ció i processament de les dade s , el mòdul fabricat per Arduino T00002X basat amb l’acceleròmetre LIS344AL , l a placa d’Arduino Duemilanove i finalment els mòduls XBEE usats per a la transmissió i recepció de dades, nombrant el mòdul XBEE S hield . Per acabar, s’exposa el software requerit per tal de poder programar l’aplicació, Arduino, X - XTU i LabVIEW . D’altra banda, aquesta memòria conté la descripció del desenvolupament del projecte i l’anàlisi dels resultats obtinguts.

E l proyecto consiste en el desarrollo y la implementación de un sistema de adquisición de datos, el cual mide e interpreta los grados de inclinación del cuerpo y la aceleración en que se ejecuta un movimiento . El objetivo en cuestión es monitorizar actividades físicas para que el usuario o una tercera persona pueda n tener información sobre una posición corporal concreta, sabiendo los grados de inclinación respeto a los 3 ejes, y por otra parte la aceleración y la periodicidad en que se realiza el movimiento de la actividad a monitorizar. Este proyecto es un prototipo basado con el uso de redes de sensores inalámbricas o WSN (Wireless Sensor Network). Se adquieren los datos a través del acelerómetro linear de 3 ejes LIS344AL , el cual trasmite 3 señales analógicas con el valor del voltaje proporcional a la aceleración de cada eje respecto la fuerza de la gravedad. Mediante un Arduino Duemilanove se empaquetan los datos propor cionados por el acelerómetro i se envían por el módulo inalámbrico XBEE . Finalmente, los datos son recibidos mediante un programa hecho con Lobbies el cual decodifica la cadena de caracteres recibida e interpreta el contenido. Con el desarrollo de este pro yecto se quiere dar a conocer el extenso campo de las redes de sensores inalámbricas, integrando este proyecto en el subámbito de las WBAN (Wireless Body Area Network ), aplicaciones desarrolladas a partir de las WSN para poder tener conocimientos de nuestr o cuerpo. Por una parte, dentro del marco teórico se presenta el protocolo de comunicaciones usado, ZigBee, comparándolo con otros y justificando sus ventajas y desventajas. Se describe el hardware usado para la adquisición y procesamiento de los datos, e l módulo fabricado por Ard u ino T00002X basado en el acelerómetro LIS344AL, la placa de Arduino Duemilanove i finalmente los módulos XBEE utilizados para la transmisión y recepción de datos, nombrando el módulo XBEE Shield. Para terminar, se expone el softw are requerido para poder programar la aplicación, Arduino, X - CTU i LabVIEW . Por otra parte, esta memoria contiene la descripción del desarrollo del proyecto i el análisis de los resultados obtenidos.