Rameno Exoskeleton: 9 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Exoskeleton je vnější kostra, kterou lze nosit na biologické paži. Je poháněn akčními členy a může poskytovat pomoc nebo zvyšovat sílu biologického ramene v závislosti na výkonu aktuátoru. Elektromyografie (EMG) je vhodný přístup pro rozhraní člověk-stroj pomocí exoskeletu.

Při práci s EMG ve skutečnosti měříme akční potenciál motorické jednotky [MUAP] generovaný ve svalových vláknech. Tento potenciál se hromadí ve svalech, když přijímá signál z mozku, aby se stáhl nebo uvolnil.

Krok 1: Více o Exo-Arm

Nervový potenciál

• POTENCIÁL POTENCIÁLU MOTOROVÉ JEDNOTKY (MUAP) je generován na povrchu našich paží vždy, když ruku stáhneme nebo uvolníme

. • Amplituda je řádově 0-10 milivoltů

• Frekvence mezi 0-500Hz.

• Tento MUAP je jádrem tohoto projektu a základem zpracování EMG.

EXOSKELETONSKÁ ZBRANĚ • Jedná se o vnější kostru, kterou lze nosit na biologické paži

• Používá neinvazivní metodu k získání MUAP ze svalů k ovládání kostry, kterou lze nosit na biologické paži.

• Poháněno servomotorem s vysokým točivým momentem.

• Může poskytovat pomoc nebo zvýšit sílu biologického ramene v závislosti na točivém momentu servomotoru

. • Elektromyografie (EMG) je vhodný přístup pro rozhraní člověk-stroj (HMI) pomocí exoskeletu (EXO).

Krok 2: Požadované hardwarové nástroje:

Kliknutím na odkazy přejdete na místo, kde lze položky zakoupit

1) 1x deska mikrokontroléru: EVAL-ADuCM360 PRECISION ANALOG MICROCONTROLLER (Analog Devices Inc.) Tato deska mikrokontroléru se v našem projektu používá jako mozek pro ovládání ramene exoskeletu. Tento proces bude použit pro propojení našich snímačů EMG s ramenem (servomotory).

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) Přijímá signál z EMGelectrodes a dává jako výstup diferenciální zesílení.

3) 2x OP-AMP: ADTL082/84 (Analog Devices Inc.) Výstup z DIFERENČNÍHO ZESILOVAČE je usměrněn a tento výstup je veden do NÍZKÉHO PASOVÉHO FILTRU a poté do ZISKOVÉHO ZESILOVAČE.

4) 1x SERVO MOTORS: točivý moment 180 kg*cm. Slouží k pohybu paže.

5) 3x EMG kabely a elektrody: Pro získávání signálu.

6) 2x baterie a nabíječka: dvě 11,2 V, 5 Ah Li-Po baterie, bude použita k napájení serva. Dvě 9V baterie pro napájení obvodu EMG.

7) Hliníkový plech 1 x 1 metr (tloušťka 3 mm) pro konstrukci rámu.

Rezistory

• 5x 100 kOhm 1%

• 1x 150 Ohm 1%

• 3x 1 kOhm 1%

• 1x 10 kOhm vyžínač

Kondenzátory

• 1x 22,0 nF Tanc

• 1x 0,01 uF keramický kotouč

Různé

• 2x dioda 1N4148

• Propojovací vodiče

• 1x osciloskop

• 1x multimetr

• Šrouby a matice

• Pásky na suchý zip

• Polštářová pěna

POZNÁMKA

a) Můžete si vybrat jakýkoli preferovaný mikrokontrolér, ale měl by mít piny ADC a PWM.

b) Místo ADTL082/84 (balíček SOIC) lze použít OP-AMP TL084 (balíček DIP).

c) Pokud si nepřejete postavit EMG senzor, klikněte sem EMG senzor.

Krok 3: Použitý software:

1) KEIL uVision pro kompilaci kódu a monitorování signálu.

2) Multisim pro návrh a simulaci obvodů.

3) Blender pro 3D simulaci rámu.

4) Arduino a zpracování pro skutečné testování simulace senzoru.

Krok 4: METODIKA

Rameno exoskeletu pracuje ve dvou režimech. První režim je automatický, ve kterém signály EMG po zpracování signálu budou ovládat servo a druhý manuální režim, potenciometr bude ovládat servomotor.

Krok 5: Obvod EMG

Krok 6: Různé fáze zpracování signálu EMG a testování senzorů: