Braç exosquelet: 9 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

L’exosquelet és un marc exterior que es pot portar sobre un braç biològic. És alimentat per actuadors i pot proporcionar ajuda o augmentar la força del braç biològic, en funció de la potència de l’actuador. L'electromiografia (EMG) és l'enfocament adequat per a la interfície home-màquina amb l'ajut de l'exosquelet.

Quan treballem amb EMG, realment mesurem el potencial d’acció de la unitat motora [MUAP] generat a les fibres musculars. Aquest potencial s’acumula als músculs quan rep un senyal del cervell per contraure’s o relaxar-se.

Pas 1: Més informació sobre Exo-Arm

El potencial nerviós

• POTENCIAL D'ACCIÓ DE LA UNITAT MOTOR (MUAP) es genera a la superfície dels nostres braços cada vegada que contractem o relaxem el braç

. • L’amplitud és de l’ordre de 0-10 milivolts

• La freqüència entre 0-500Hz.

• Aquest MUAP és el nucli d’aquest projecte i la base del processament EMG.

EL BRAÇ EXOSQUELET • És un marc exterior que es pot portar sobre un braç biològic

• S'utilitza un mètode no invasiu per adquirir MUAP dels músculs per controlar l'estructura, que es pot utilitzar en un braç biològic.

• Accionat per un servomotor d’alt parell.

• Pot proporcionar ajuda o augmentar la força del braç biològic, en funció del parell del servomotor

. • L'electromiografia (EMG) és l'enfocament adequat per a la interfície home-màquina (HMI) amb l'ajut de l'exosquelet (EXO).

Pas 2: Eines de maquinari necessàries:

Feu clic als enllaços per anar a comprar articles

1) 1 placa de microcontroladors: EVAL-ADuCM360 MICROCONTROLLER ANALOGGIC DE PRECISIÓ (Analog Devices Inc.) Aquesta placa de microcontroladors s'utilitza en el nostre projecte com a cervell per controlar el braç de l'exosquelet. Aquest procés s’utilitzarà per a la interfície dels nostres sensors EMG amb el braç (servomotors).

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) Rep el senyal dels electrodes EMG i dóna el guany diferencial com a sortida.

3) 2x OP-AMP: ADTL082 / 84 (Analog Devices Inc.) La sortida de l’AMPLIFICADOR DIFERENCIAL es corregeix i aquesta sortida s’alimenta al FILTRE DE PASSAMENT BAIX i després a l’AMPLIFICADOR GAIN.

4) 1x SERVOMOTORS: parell de 180 kg * cm. S'utilitza per al moviment del braç.

5) Cables i elèctrodes EMG 3x: per a l'adquisició de senyal.

6) 2x bateria i carregador: dues bateries Li-Po de 11,2V, 5Ah, s’utilitzaran per alimentar el servo. Dues bateries de 9V per alimentar el circuit EMG.

7) Xapa d'alumini d'1x1 metre (3 mm de gruix) per al disseny del marc.

Resistències

• 5x 100 kOhm 1%

• 1x 150 Ohm 1%

• 3x 1 kOhm 1%

• 1 retallador de 10 kOhm

Condensadors

• 1x 22,0 nF Tant

• 1x disc ceràmic 0,01 uF

Misc

• 2x 1N4148 Diodo

• Filferros de pont

• 1 oscil·loscopi

• 1x multímetre

• Femelles i cargols

• tires de velcro

• Escuma de farciment de coixins

NOTA

a) Podeu triar qualsevol microcontrolador preferit, però hauria de tenir pins ADC i PWM.

b) OP-AMP TL084 (paquet DIP) es pot utilitzar en lloc d’ADTL082 / 84 (paquet SOIC).

c) Si no voleu construir el sensor EMG, feu clic aquí Sensor EMG.

Pas 3: programari utilitzat:

1) KEIL uVision per compilar el codi i controlar el senyal.

2) Multisim per al disseny i simulació de circuits.

3) Batedora per a la simulació de fotogrames en 3D.

4) Arduino i processament per a proves reals de simulació de sensors.

Pas 4: METODOLOGIA

El braç de l’exosquelet funciona en dos modes. El primer mode és el mode automatitzat en què els senyals EMG després del processament del senyal comandaran el servo i el segon mode manual, un potenciòmetre comandarà el servo motor.

Pas 5: Circuit EMG

Pas 6: diverses etapes del processament del senyal EMG i de la prova del sensor: