Vêtements intelligents

Cahier des Charges

Objectif

Concevoir un système d'interaction avec des objets connectés sur les vêtements ou le corps.

Description du projet

Les systèmes embarqués sur les humains commencent à se développer (lunettes Google, montres connectées).

Nous proposons ici de réaliser une plateforme basée sur la technologie BLE (Bluetooth Low Energy ou Bluetooth 4.0).

Deux parties seront mise en oeuvre :

• un système embarqué compact permettant de recevoir des information et en transmettre ;
• une application Android permettant de communiquer avec le système.

Le système sera intégré sur un t-shirt en utilisant notamment la machine à coudre numérique disponible au Fabricarium de Polytech Lille.

Contexte

Informations à traiter

Pour que notre projet soit intéressant, aux yeux des consommateurs, nous devons définir l'utilité que pourrait avoir un vêtement connecté. Notre application ne doit pas être un simple gadget mais un objet qui semble utile et faire en sorte qu'il soit indispensable dans le futur. "Il faut créer le besoin si l'on veut vendre un objet et faire du profit."

Dans un premier temps nous devons faire une étude du marché pour savoir ce qui a déjà été fait. Nous devons savoir quelles types d'informations les vêtements et objets connectés transmettent, pour quels usages et pour quels publics.

Le Sport

La plupart des objets connectés à l'Homme sont utilisés pour l'informer de ses performances physiques: Combien de kilomètres ils ont parcouru, combien de pas ont été effectués, combien de calories ont été perdues.

Ce sont principalement des performances liées à la marche et la course à pied. De nouveaux objets connectés ont vu récemment le jour, notamment les bracelets connectés permettant de récolter des informations sur les nageurs, toujours dans le but d'avoir un suivi sur ses performances (nombres de mètres nagés par rapport à un certain temps).

Santé et bien être

Encore en pleine expansion que très peu d'objets connectés se sont intéressés au domaine de la santé: ici un exemple de t-shirt connecté permettant de contrôler le rythme cardiaque: [1]

Beaucoup d'application ont déjà vu le jour: [2]

Quelles sont les applications que l'on pourrait faire? Quels suivis sont à faire pour quels types de maladie etc..?

La régulation de température

Grâce aux fibres électroniques tissées il est possible de chauffer un t-shirt ou de le refroidir cela pourrait se régler en fonction de la température du corps ou bien par simple commande de l'utilisateur (cela pourrait s'avérer très utile avec le réchauffement climatique qui est en train d'arriver, winter is comming..).

Notre Projet

Ce que nous voulons faire nous: Un T-shirt permettant à la fois de calculer les performances sportives mais aussi d'avoir un suivi sur notre santé et pourquoi pas faire en sorte de réguler la température du corps lors d'un effort..

->Calculer le nombre de pas (Podomètre)

->Calculer une distance, la vitesse, la position sur un carte? (GPS)

->Calculer la fréquence cardiaque ? (Cardiofréquencemètre)

->Afficher la fréquence cardiaque sur LED

->Mesurer la température du corps

->Transférer toutes ses informations sur l'application mobile (Android)

Etapes du Projet

• Partie électronique
  • Définition des différents modules (Capteurs de températures, accéléromètre..)
  • Connecter et programmer les différents modules au microprocesseur Lilypad
  • Créer un programme pour ordonnancer les différents modules
  • Connecter le module Bluetooth BLE et le configurer
  • Intégrer les composants au tee-shirt

• Partie informatique
  • Créer une application Android simple (Par exemple HelloWorld)
  • Importer l'application sur smart-phone
  • Ajouter les protocoles nécessaires pour communiquer en Bluetooth
  • Créer les programmes principaux:
    • Une vue pour afficher les différentes applications (activités)
    • Une activité pour gérer l'affichage des informations envoyé depuis le microprocesseur

Matériel possédé

• LilyPad Accelerometer ADXL335 [3] [fourni le 28/1/2015]

• LilyPad Temperature Sensor [4] [fourni le 28/1/2015]

• Arduino Lilypad Atmega 328P [5] [fourni le 28/1/2015]

• SparkFun FTDI Basic Breakout - 3.3V [6] [fourni le 28/1/2015]

• Une dizaine de LilyPad LED Red [7] [LEDs LilyPad blanches disponibles]

• Interrupteur [fourni le 28/1/2015]

• BLE nRF8001 [8] [1 fourni le 9/2/2015]

Matériel nécessaire

• Olimex platine ECG

• [ Du fil conducteur en bobine ]

Tableau de bord

Semaine 1

Nous avons fait le point sur les capacités qu'aura notre t-shirt connecté.

Après discussion avec M.Boë nous avons décidé d'utiliser dans un premier temps deux capteurs, Accéléromètre et capteur de température (emprunté à M.Redon), pour nous concentrer plus rapidement sur les deux problèmes majeur que nous allons rencontrer, celle de la communication entre l'arduino (Lilypad), le BLE et l'application androïde du téléphone et celle de l'énergie où le problème réside dans l'alimentation système embarqué. Nous devons trouver un composant à la fois petit, pour pouvoir être porté, et assez puissant pour délivrer de l'énergie au microprocesseur pendant plusieurs mois. Nous devons nous demander quand éteindre le micro-contrôleur et à quel moment le Bluetooth sera connecté. Nous allons pour cela ajouter un interrupteur glissière au tee-shirt.

Nous nous sommes informés sur le bluetooth de type BLE :

Histoire du Bluetooth: [9]

Projet de conception d'une liaison bluetooh 2.0 : [file:///tmp/P12Rap_bluetooth.pdf]

Protocole Bluetooth: SIG (Special Interest Group)

Bluetooth 2.0 :

Appairage facile et sécurisé : le SSP (Secure Simple Pairing)

Protocole?: EDR (Enhanced Data Rate)

Bluetooth 3.0:

Protocole: HS (High Speed)

Bluetooth 4.0

Conception d'un module bluetooth : [10]

Classic Bluetooth: Regroupe les versions 1.0 -> 3.0

Protocole: LE (Bluetooth Low Energy) --> Réduit fortement la consommation de la puce Bluetooth avec un protocole différent

Dans le 4.0 le constructeur peut décider d'implémenter deux modes: Bluetooth Low Energy seul (single mode) ou avec le Classic Bluetooth (dual mode) qui lui permet de conserver la compatibilité avec les autres appareils.

Semaine 2

Nous avons établi une connexion avec l'Atmega 328P et communiqué avec l'accéléromètre et le capteur de température. Malheureusement le capteur de température LyliPad n'est pas très précis, nous avons donc opté pour un capteur DS18B20, c'est un capteur 1-wire. Nous avons donc commencé par comprendre cette technologie puis grâce à un programme trouvé sur internet, nous essayons de l'adapter à notre microprocesseur lillypad pour communiquer avec le DS18B20.

Parallèlement nous avons débuté la programmation d'application Android. Nous utilisons pour cela l'IDE Eclipse. Nous rencontrons actuellement des problèmes pour compiler un programme Android simple comme "Hello World".

Liens

RFDUINO [www.rfduino.com/] : RFD22102 RFduino DIP [11]

Nordic rf8001 (BLE) [12]

Arduino SHIELD-EKG-EMG: [13]

Électrocardiogramme [14]

LED [15] --> Fil de LED Bleu [16] ---> Lot de 25 LED [17] ---> [18]

Tuto

Tuto arduino : [19]

Tuto capteur de température: [20]

Tuto Bluetooth: [21]

Tuto Android: [22]

Tuto BLE Android: [23]