זרוע שלד חיצוני: 9 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

שלד חיצוני הוא מסגרת חיצונית הניתנת ללבישה על זרוע ביולוגית. הוא מופעל על ידי מפעילים ויכול לספק סיוע או להגדיל את כוח הזרוע הביולוגית, בהתאם לעוצמת המפעיל. אלקטרומיוגרפיה (EMG) היא הגישה המתאימה לממשק אדם-מכונה בעזרת שלד חיצוני.

כאשר עובדים עם EMG אנו למעשה מודדים את פוטנציאל הפעולה של היחידה המוטורית [MUAP] שנוצר בסיבי השריר. פוטנציאל זה מצטבר בשרירים כאשר הוא מקבל אות מהמוח להתכווץ או להירגע.

שלב 1: עוד אודות אקסו-ארם

פוטנציאל העצבים

• פוטנציאל פעולה של יחידת מוטור (MUAP) נוצר על פני זרועותינו בכל פעם שאנו מתכווצים או מרפים את זרוענו

. • העוצמה היא בסדר גודל של 0-10 מיליוולט

• התדר בין 0-500Hz.

• MUAP זה הוא הליבה של הפרויקט הזה והבסיס לעיבוד EMG.

זרוע ה- EXOSKELETON • זוהי מסגרת חיצונית הניתנת ללבישה על זרוע ביולוגית

• היא משתמשת בשיטה לא פולשנית לרכישת MUAP משרירים לשליטה על המסגרת, שניתן ללבוש על זרוע ביולוגית.

• מופעל על ידי מנוע סרוו בעל מומנט גבוה.

• יכול לספק סיוע או להגדיל את חוזק הזרוע הביולוגית, בהתאם למומנט של מנוע הסרוו

. • אלקטרומיוגרפיה (EMG) היא הגישה המתאימה לממשק אדם-מכונה (HMI) בעזרת שלד חיצוני (EXO).

שלב 2: כלי חומרה נדרשים:

לחץ על הקישורים למעבר למקום שבו אתה יכול לקנות פריטים

1) לוח מיקרו-בקר 1x: EVAL-ADuCM360 PRECISION ANALOG MICROCONTROLLER (Analog Devices Inc.) לוח מיקרו-בקר זה משמש בפרויקט שלנו כמוח לשליטה בזרוע השלד החיצוני. תהליך זה ישמש להתממשקות חיישני EMG שלנו עם הזרוע (מנועי סרוו).

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) זה מקבל אות מ- EMGelectrodes ונותן את הרווח הדיפרנציאלי כתפוקה.

3) 2x OP-AMP: ADTL082/84 (Analog Devices Inc.) הפלט ממגבר ה- DIFFERENTIAL מתוקן ופלט זה מוזן למסנן ה- LASS PASS ולאחר מכן למגבר GAIN.

4) 1x מנועי SERVO: מומנט של 180 ק"ג*ס"מ. הוא משמש לתנועת הזרוע.

5) כבלים ואלקטרודות EMG 3x: לרכישת אות.

6) סוללה ומטען 2x: שתי סוללת 11.2V, 5Ah Li-Po, היא תשמש להפעלת הסרוו. שתי סוללות 9V להנעת מעגל ה- EMG.

7) יריעת אלומיניום 1x1 מטר (עובי 3 מ מ) לעיצוב מסגרות.

נגדים

• 5x 100 קאוהם 1%

• 1x 150 אוהם 1%

• 3x 1 kOhm 1%

• גוזם 1x 10 קאוהם

קבלים

• 1x 22.0 nF Tant

• 1 x 0.01 uF דיסק קרמי

שונות

• 2x 1N4148 דיודה

• חוטי מגשר

• 1x אוסצילוסקופ

• 1x מולטימטר

• ברגים ואומים

• רצועות סקוטש

• קצף ריפוד כרית

הערה

א) אתה יכול לבחור כל מיקרו -בקר מועדף אך עליו להיות סיכות ADC ו- PWM.

ב) ניתן להשתמש ב- OP-AMP TL084 (חבילת DIP) במקום ADTL082/84 (חבילת SOIC).

ג) אם אינך רוצה לבנות חיישן EMG לחץ כאן חיישן EMG.

שלב 3: תוכנה בשימוש:

1) KEIL uVision לעריכת הקוד ומעקב אחר האות.

2) Multisim לעיצוב מעגלים והדמיה.

3) בלנדר להדמיית תלת מימד של מסגרת.

4) ארדואינו ועיבוד לבדיקת סימולציית חיישנים בפועל.

שלב 4: מתודולוגיה

זרוע השלד החיצוני פועלת בשני מצבים. מצב ראשון הוא מצב אוטומטי בו אותות EMG לאחר עיבוד האות יפקדו על סרוו ומצב ידני שני, פוטנציומטר יפקוד על מנוע סרוו.

שלב 5: מעגל EMG

שלב 6: שלבים שונים בעיבוד אותות EMG ובדיקת חיישן: