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Plateforme port de poids & pistolet laser

Ce système thérapeutique interactif est conçu pour favoriser un alignement correct en position debout par le jeu. L’idée est que Julian maintienne une répartition bilatérale correcte du poids ; et lorsqu’une symétrie adéquate est atteinte, le système active sans fil un pistolet laser. Si une posture asymétrique est détectée, le pistolet est désactivé jusqu’à ce qu’un ajustement correctif soit effectué.

Le système comporte trois éléments principaux : une plateforme de position debout sensible à la pression, un pistolet laser contrôlé sans fil et une cible.

Plateforme

La plateforme surveille la répartition bilatérale du poids de Julian en mesurant la pression plantaire à l’aide de 8 capteurs de force intégrés. Une posture debout correcte est définie comme une charge à peu près égale entre les membres inférieurs gauche et droit. La plateforme possède une valeur de tolérance définissable par l’utilisateur pour tenir compte du balancement postural naturel.

Structurellement, la plateforme se compose de deux panneaux de pied coulissants montés indépendamment, chacun doté de quatre capteurs de pression haute capacité positionnés aux régions de l’avant-pied et du talon. Ces capteurs mesurent en continu la symétrie de charge entre les deux pieds.

Le système compare les données de chaque groupe de capteurs sur un pied avec le groupe correspondant sur l’autre pied. Si l’écart calculé reste dans une plage de tolérance définie par l’utilisateur, la plateforme active sans fil le pistolet laser.

Pour s’adapter aux différences individuelles dans le contrôle postural, la plateforme est équipée d’un cadran de réglage de tolérance basé sur le matériel. Ce cadran module la différence de pression acceptable entre les jambes, allant de 10 % (paramètre le plus strict) à 50 % (le plus permissif). Par exemple, avec un réglage à 50 %, un groupe de capteurs sur un pied peut enregistrer une charge deux fois supérieure à celle de l’autre pied tout en étant considéré comme « équilibré ».

Ce n’est que lorsque la répartition du poids en temps réel reste dans la plage sélectionnée que le système déclenche sans fil le circuit d’activation du pistolet laser.

La communication sans fil entre la plateforme et le pistolet laser se fait via deux modules XBee série 2 fonctionnant en configuration unidirectionnelle. Dans la version actuelle du jeu au pistolet laser, la plateforme agit comme émetteur, envoyant périodiquement des signaux d’activation au pistolet après validation de la posture correcte.

Pistolet laser

À la grande déception des garçons, j’ai démonté le mécanisme d’un Nerf Mega Blaster. Ma principale préoccupation était la sécurité, donc l’électronique du pistolet comprend trois fonctions de sécurité essentielles :

Le pistolet laser est toujours ÉTEINT sauf si la plateforme l’active.
Un détecteur de mouvement devant la plateforme éteint le laser en cas de mouvement entre la plateforme et la cible.
Au démarrage, le pistolet est calibré pour s’éteindre s’il se détourne de la cible. Cela est réalisé par un capteur de proximité à ultrasons dans le pistolet, qui mesure la distance à la cible. Connaissant la taille de la cible, le pistolet calcule l’hypoténuse de cette distance. Si, par la suite, une distance supérieure à cette valeur est mesurée, le laser est désactivé. Comme Julian est plus petit que la distance à la cible, un accéléromètre est également intégré dans le pistolet, désactivant le laser si l’angle vers le bas dépasse un seuil acceptable.

Utilisation du pistolet laser

Le pistolet est allumé et pointé vers le centre de la cible pour la calibration.
Le capteur à ultrasons mesure la distance (A) à la cible.
B est calculé avec le théorème de Pythagore.
Si la distance mesurée dépasse B, le laser est désactivé.
Simultanément à l’étape 2, l’accéléromètre fixe son axe X à 0 degré.
L’accéléromètre vérifie en continu l’angle d’inclinaison. Si l’inclinaison dépasse 30 degrés, le laser est désactivé.
Le laser est activé UNIQUEMENT si toutes les conditions suivantes sont réunies :

• La plateforme envoie un signal de tir autorisé

• La distance à la cible est inférieure ou égale à l’hypoténuse calculée

• L’angle du pistolet est > -30 degrés

• Aucun mouvement n’est détecté devant la plateforme

Composants du pistolet laser

• 3 piles AA

• Interrupteur marche/arrêt

• Port USB

• Arduino Uno Rev3 / Shield XBee Sparkfun / XBee série 2

• Interrupteur momentanée pour la gâchette (toggle on/off)

• LED indiquant « tir autorisé »

• Accéléromètre

• Faisceau de câbles

• Haut-parleur

• Laser rouge

• Capteur à ultrasons

Cible

Le premier prototype de la cible est un panneau carré fixe contrôlé par un microcontrôleur Arduino Mega 2560. Il intègre 15 LED, chacune associée à une photorésistance pour détecter la lumière. Le score de l’utilisateur s’affiche sur un écran bleu 7 segments à 4 chiffres, qui se réinitialise à zéro au démarrage.

Pendant l’utilisation, les LED s’activent aléatoirement pendant 3 secondes. Si la photorésistance détecte une augmentation significative de la lumière dans ce délai (indiquant un tir réussi), le système incrémente le score et met à jour l’affichage en temps réel.

Les futures versions intégreront des éléments mécaniques mobiles entraînés par deux servomoteurs et un moteur pas à pas, permettant un repositionnement dynamique des éléments de la cible. La fonction random() sera utilisée pour activer des cibles spécifiques, chacune pouvant rapporter un score différent afin d’améliorer l’expérience de jeu.

Conclusion et réflexions

Il m’a fallu trois mois pour créer ce système… et Julian l’a détesté après trois minutes. Se tenir correctement sur la plateforme tout en visant et tirant était trop difficile pour lui.

Mais cela m’a donné une leçon précieuse : combien de choses je prends pour acquises !

Cependant, tout n’a pas été perdu, car nous avons fini par utiliser la plateforme pendant ses séances d’exercice. Et elle est devenue la base d’une nouvelle version du jeu au pistolet laser… La piste à billes ! Qu’il adore absolument !