Projektin kuvaus: Toiminta

Transkriptio

1

2 Projektin kuvaus: Ylämummo heilahtaa -projektissa kehitetään laitteita ja järjestelmiä vanhusväestön itsenäisen elämisen avuksi. Ratkaisut tukevat ikääntyneiden fyysistä suoriutumista, kognitiota ja aisteja, sairauksien ehkäisyä ja kuntoutumista, koettua turvallisuutta ja sosiaalisten kontaktien ylläpitoa. Toteutettavia laitteita voivat olla esimerkiksi moottoroitu rollaattori, kiihtyvyysanturilla varustettu lonkkasuoja, joka ilmoittaa kaatumisesta, aktiiviset; liikkuvat, nousevat, nostavat huonekalut, tai kotirobotti. Projektissa aiemmin kehitetty laitteita ja menetelmiä, joita voidaan nyt hyödyntää tässä projektissa. Työn yksityiskohtainen sisältö räätälöidään osallistujien kiinnostuksen ja osaamisen mukaan. Toiminta Laitteen tehtävä on tukea dementoituneiden ihmisten itsenäistä asumista ehkäisemällä tarkoituksettomia kotoa poistumisia öiseen aikaan. Laite aktivoituu havaitessaan liikettä, ja reagoi siihen varoittamalla sekä näytölle ilmestyvän tekstillä, sekä soittamalla varoitusviestin omaisen äänellä. Tarvittaessa laite myös lähettää tekstiviestinä tiedon omaisille. Lepotilassa laite toimii elektronisena valokuvakehyksenä. Asetuksia voidaan muuttaa ja muutosten tekemiseen vaaditaan käyttäjältä PINkoodi. Asetukset-valikossa voidaan vaihtaa PIN-koodia ja puhelinnumeroa, johon tekstiviesti lähtetetään. Lisäksi valikon kautta voidaan nauhoittaa ääniviesti, jonka laite aktivoituessaan soittaa varoittaakseen ulos menemisestä, sekä valita aikaväli, jona laite on reaktiivinen.

3 Laitteisto Näyttölaitteena on Asus Eee PC T91 8.9'' tablet-pc. Koneeseen asennettiin Ubuntu 9.10, joka konfiguroitiin toimimaan kosketusnäytön kanssa. Ongelmia esiintyi paljon, varsikin äänen nauhoittamiseen liittyen esimerkiksi mikrofoni ei toiminut automaattisesti. Samoin näytönohjain ja kosketusnäytön saaminen toimimaan vaativat työtä. Alla on linkit sivuille, joiden ohjeita noudattamalla kosketusnäyttö ja mikrofoni saatiin toimimaan (tarkastettu ) Anturit käyttävät ZigBee-teknologiaa langattomaan viestintään tietokoneen kanssa. Anturit saavat käyttövirtansa paristosta ja niitä ohjaavat mikrokontrollerit. Antureita ei tarvinnut tehdä itse, sillä ne ja niiden lukemiseen käytettävä C-koodi olivat jo valmiina olemassa. Anturitiedot luetaan tietokoneeseen liitettävän vastaanottimen kautta. Tekstiviestin lähetys oli alunperin tarkoitus hoitaa laitokselta valmiiksi löytyvällä Telewellin 3Gmodeemilla (mokkula). Pian kävi kuitenkin ilmi, että kyseinen laite ei suostu toimimaan linuxissa ilman kohtuutonta vaivannäköä, ja vaikka laitetta yritettäisiin saada toimimaan netistä löytyvien ohjeiden perusteella, voisi olla hyvin mahdollista, että yritys epäonnistuisi. Seuraavaksi kokeilimme Siemensin kohtuu iäkästä sarjaportillista modeemia. Sen saimmekin tunnistumaan linuxissa sekä kommunikoimaan ulkomaailman kanssa. Laite koostui kuitenkin useammasta osasta johtuen erinäköisistä muutoksista laitteen virransyöttöön, joten koon puolesta se ei ollut järkevä ratkaisu lopulliseen tuotteeseen. Tablet-PC:ssä ei myöskään ollut sarjaporttiliitäntää, joten liittäminen olisi vaatinut adapteria. Lopulta päädyimme hankkimaan BandRich BandLuxe C179 HSDPA USB-modeemin. Laite on suunnilleen normaalin usb-muistin kokoinen, joten sen piilottaminen laitteen kotelointiin on kohtuullisen yksinkertaista. Valmistaja lupaa laitteelle linux-yhteensopivuutta, mutta laitteen käyttäminen vaati hieman säätämistä. Kun mokkula liitetään USB-väylään, ilmestyy työpöydälle 3Gkuvake. Kuvaketta täytyy klikata ja valita eject, jolloin linux tunnistaa laitteen olevan USB-väylässä (/dev/ttyusb0). Ohjelmisto Yleistä Ohjelmiston toteutuskielenä on Python 2.6 ja alustana Ubuntu Ohjelmisto jakautuu käyttöliittymään sekä anturitietojen lukemiseen ja tekstiviestien lähtetämiseen. Käyttöliittymä tekemisessä käytettiin PyMT-kirjastoa, joka tulee multi touch -toiminnallisuutta. PyMT:n kanssa oli paljon ongelmia yksityiskohtien säätämisessä, mikä johtui pitkälti kirjaston huonosta dokumentaatiosta. Käytännössä paras apu kirjaston käyttössä oli monipuoliset esimerkkiohjelmat. Kosketusominaisuudet sen sijaan toimivat automaattisesti ja moitteetta.

4 Main Pääohjelma on moduulissa main.py ja siinä on kaksi säiettä, joista toinen pyörittää PyMTkäyttöliittymää ja toinen kommunikoi C-ohjelman kanssa sensorien lukemista varten. Antureita lukevaan valmiiseen C-ohjelmaan lisättiin serveri-toiminto, jonka avulla ohjelma pyörii taustalla ja kommunikoi pääohjelman kanssa socket-yhteyden avulla. Pääohjelmalla on tilamuuttuja state, jonka avulla määritellään, missä tilassa ohjelma on. Mahdollisia tiloja on viisi: main, settings, password, alarm ja alarm popup. Toiminta riippuu ohjelman kunkin hetkisestä tilasta. Perustila on main, jolloin ohjelma on käyttövalmis, mutta ei tee mitään erityistä. Ainoastaan taustakuvaa vaihdetaan minuutin välein. Tilasta main ohjelma voi siirtyä alarm-tilaan sensoritiedon perusteella. Tämä tapahtuu silloin, kun ensimmäinen liikeanturi havaitsee liikettä. Mikäli tietyn aikarajan sisällä myös ovi avataan, siirrytään tilaan alarm popup. Tällöin ohjelma näyttää näytöllä kehoituksen Älä mene ulos ja soittaa nauhoitetun varoitusviestin. Jos vielä tämän jälkeen oven ulkopuolelle sijoitettava liikeanturi huomaa liikettä, lähettää ohjelma tekstiviestillä tiedon omaisille. Hälytystilasta poistuminen vaatii käyttäjän kuittauksen näytölle ilmestyvää Kuittaa-nappia painamalla. Tämä poistaa hälytysviestit ja palauttaa ohjelman perustilaan.

5 Asetusten muuttaminen onnistuu ohjelman ollessa perustilassa. Asetusvalikkoon päästään painamalla vasemmassa alanurkassa olevaa Asetukset-nappia. Tällöin näytölle ilmestyvät numeronäppäimet ja ohjelma pyytää antamaan PIN-koodin. Koodin ollessa oikea, siirrytään asetusvalikkoon ja vaihdetaan ohjelman tilaksi settings, väärä koodi puolestaan palauttaa ohjelman perustilaan. Asetusvalikko on näytölle ilmestyvä lista, jossa on eri asetusten muuttamista varten valintapainikkeet. Listaa voidaan kelata sormella pyyhkimällä. Valintapainikkeet avaavat pääikkunan sisälle uuden liikuteltavan ikkunan, jossa ko. asetuksia voidaan muutella. Samalla valikkolista poistetaan. Valintamoduulit on liitetty pääohjelmaan plugineina, jotka käynnistetään aktivoimalla moduulin plugin ja liittämällä se sisäikkunaan. Plugin-moduulit Asetusmoduulit liittyvät pääohjelmaan plugineina, mikä tekee ohjelman rakenteesta modulaarisen ja helposti laajennettavan. Tätä varten moduulin kansioon tehtään tyhjä tiedosto, joka nimetään init.py ja varsinaisen kooditiedoston alkuun lisätään määrittelyt:

6 IS_PYMT_PLUGIN = True PLUGIN_TITLE = 'Otsikko' PLUGIN_AUTHOR = 'Etunimi Sukunimi' PLUGIN_DESCRIPTION = 'Mitä tekee' current_dir = os.path.dirname( file ) Lisäksi tiedostossa pitää määritellä funktiot pluginin aktivoimiseksi ja deaktivoimiseksi: def pymt_plugin_activate(root, ctx): ctx.canvas = Canvas(pos=(40,40),size=(root.width,root.height)) root.add_widget(ctx.canvas) ctx.slider = MTColorPicker(size=(130,290), target=[ctx.canvas]) root.add_widget(ctx.slider) def pymt_plugin_deactivate(root, ctx): root.remove_widget(ctx.canvas) root.remove_widget(ctx.slider) Tällä hetkellä ohjelmassa pystyy vaihtamaan PIN-koodin ja puhelinnumeron, sekä asettamaan laitteen aktiivisuusajan ja nauhoittamaan ääniviestin. Kukin on toteutettu omassa moduulissaan. PIN-koodin ja puhelinnumeron vaihtaminen tuo näytölle numeronäppäimet. Ohjelma kehoittaa antamaan uuden koodin tai puhelinnumeron. Hyväksyminen tallentaa muutokset, peruminen poistuu valikosta tallentamatta. Aikaväliä, jona laite on aktiivinen, säädetään muuttamalla välin alku- ja loppuhetkeä. Valikko esittää ajan muodossa alku_h alku_min loppu_h loppu_min. Näitä muutetaan suuremmiksi tai pienemmiksi nappien avulla. Kaikki kellonajat 5 minuutin välein ovat valittavissa. Muutosten hyväksyminen tallentaa uuden ajan tiedostoon, peruminen vain poistuu valikosta tallentamatta.

7 Äänen nauhoitus toteutettiin PyAudio-kirjaston avulla. Myös nauhoitus ajetaan omassa säikeessään. Äänen nauhoitus tapahtuu paimalla nappia ja sanelemalla viestin, joka tallentuu automaattisesti asetuksiin ja soitetaan hälytystilanteessa. Asetustiedoston käsittely Laitteen asetukset on tallennettu xml-formaatissa tiedostoon settings.xml. Niiden lukeminen ja tallentaminen helposti onnistuu Settings-luokan avulla. Siinä on funktiot asetusten lataamiseksi tiedostosta sekä uusien asetusten tallentamiseksi tiedostoon. Settings-luokkaa käytetään asetustietojen lukemiseen ja käsittelyyn sekä pääohjelmassa että plugineissa. Tekstiviestin lähettäminen KESKEN

8 Suunnitelman toteutuminen Suunnitelma on toteutunut sikäli hyvin, että laitteen toimintaan liittyvät päämäärät on kutakuinkin saavutettu eikä mitään suuria muutoksia näihin ole tehty. Toisaalta tavoitteet ovat alusta saakka olleet hyvin yksinkertaiset ja selkeästi määritelty. Ajankäytöstä ei ole pidetty kirjaa, kuten näin jälkikäteen ajateltuna olisi ehkä kannattanut. Nyt on vaikea arvioida, miten projektiin käytetty aika jakautuu ryhmän jäsenten kesken. Lisäksi on todettava, että tehdyn työn määrä ei välttämättä suoraan korreloi käytetyn ajan kanssa, sillä jäsenten aikaisemmassa osaamisessa oli paljon eroja. Projektin laajuudeksi suunniteltiin ennakolta 3 opintopistettä, mikä vastaa 60 työtuntia. Ottaen huomioon, että laitetta aiotaan edelleen kehittää Aalto Social Impact -ohjelman puitteissa tuokokuussa, tullaan varmasti päätymään laajuutta vastaavaan työtuntimäärään. Suunnitelmassa ja työn aikana esille tulleista ideoista aivan kaikkia ei saatu toteutettua esitystilaisuuteen mennessä. Muun muassa säätietojen tai bussiaikaulujen hakeminen verkosta oli yksi mahdollinen ominaisuus. Ohjelman modulaarisesta rakenteesta johtuen tämänkin ominaisuuden lisääminen ei liene kovin aikaavievä urakka. Viikkotapaamisissa tuli myös esille RFID-tekniikan yhdistäminen laitteeseen. Yksi tällaista tekniikkaa soveltava ominaisuus voisi olla "avainvahti", jossa jokaisessa avaimessa olisi RFID-tagi. Avaimia olisi tarkoitus säilyttää telineessä, jonka vieressä olisi RFID-lukija. Kun henkilö poistuu talosta, muistuttaa laite telineeseen jääneistä avaimista. Tuomas tutkinee kyseisen ominaisuuden toteuttamista automaation sulautetut järjestelmät -kurssilla myöhemmin keväällä / alkukesäsästä. Yhteenveto Projektin tavoitteissa onnistuttiin suunnitelmien mukaisesti ja ohjelmiston modulaarisuus mahdollistaa laajennusten liittämisen myöhemmässä vaiheessa. Aikataulun suhteen oltiin myöhässä, kuten tapana on, mutta tärkein tuli tehtyä määräaikaan mennessä. Lisäksi projektille oli jo etukäteen sovittu jatkoaikaa Aalto Social Impact -ohjelman pidettävään lopputapaamiseen asti, jotta laitetta voitaisiin kehittää mahdollisimman täydelliseksi kyseistä tapahtumaa varten. Tätä tilaisuutta varten projekti ja dokumentointi viimeistellään (esim. ääkkösten toiminta yms.) ja laitteelle on myös tarkoitus rakentaa puusta tyylikäs kotelo, jonka avulla laite voidaan ripustaa seinälle. Ryhmän osalta kehitettävää oli ehkä dokumentoinnissa ja wikin päivittämisessä. Tapaamiset olivat hyödyllisiä tilaisuuksia, joissa tuli monia hyviä ideoita ja Panu potki ryhmäläisiin vauhtia. Johannes oli varsin aulis auttamaan kaikissa ongelmissa ja oli muutenkin mahtava.