Rameno exoskeletu: 9 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Exoskeleton je vonkajší rám, ktorý je možné nosiť na biologickom ramene. Je poháňaný pohonmi a môže poskytovať pomoc alebo zvyšovať silu biologického ramena v závislosti od výkonu ovládača. Elektromyografia (EMG) je vhodný prístup k rozhraniu človek-stroj pomocou exoskeletu.

Pri práci s EMG skutočne meriame akčný potenciál motorickej jednotky [MUAP] generovaný vo svalových vláknach. Tento potenciál sa hromadí vo svaloch, keď dostane signál z mozgu, aby sa stiahol alebo relaxoval.

Krok 1: Viac informácií o Exo-Arm

Nervový potenciál

• POTENCIÁL AKCIE MOTOROVEJ JEDNOTKY (MUAP) sa generuje na povrchu našich paží vždy, keď sa stiahneme alebo uvoľníme ruku.

. • Amplitúda je rádovo 0-10 milivoltov

• Frekvencia medzi 0-500Hz.

• Tento MUAP je jadrom tohto projektu a základom spracovania EMG.

EXOSKELETONSKÁ RAMENO • Je to vonkajšia konštrukcia, ktorú je možné nosiť na biologickom ramene

• Využíva neinvazívnu metódu na získanie MUAP zo svalov na ovládanie kostry, ktorú je možné nosiť na biologickom ramene.

• Poháňaný servomotorom s vysokým krútiacim momentom.

• V závislosti od krútiaceho momentu servomotora môže poskytnúť pomoc alebo zvýšiť pevnosť biologického ramena

. • Elektromyografia (EMG) je vhodný prístup k rozhraniu človek-stroj (HMI) pomocou exoskeletu (EXO).

Krok 2: Požadované hardvérové nástroje:

Kliknutím na odkazy prejdete na miesto, kde si môžete kúpiť položky

1) 1x doska mikrokontroléra: EVAL-ADuCM360 PRECISION ANALOG MICROCONTROLLER (Analog Devices Inc.) Táto doska mikrokontroléra sa v našom projekte používa ako mozog na ovládanie ramena exoskeletu. Tento proces bude použitý na prepojenie našich senzorov EMG s ramenom (servomotory).

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) Prijíma signál z EMGelektród a dáva ako výstup diferenciálny zisk.

3) 2x OP-AMP: ADTL082/84 (Analog Devices Inc.) Výstup z DIFERENCIÁLNEHO ZOSILŇOVAČA je usmernený a tento výstup je privedený do NÍZKODOBÉHO FILTRA a potom do ZISKOVÉHO ZOSILŇOVAČA.

4) 1x SERVO MOTORS: krútiaci moment 180 kg*cm. Slúži na pohyb paže.

5) 3x EMG káble a elektródy: Na zachytenie signálu.

6) 2x batéria a nabíjačka: dve 11,2 V, 5 Ah Li-Po batéria, ktorá bude slúžiť na napájanie serva. Dve 9V batérie na napájanie obvodu EMG.

7) Hliníkový plech 1 x 1 meter (hrúbka 3 mm) na konštrukciu rámu.

Rezistory

• 5x 100 kOhm 1%

• 1x 150 Ohm 1%

• 3x 1 kOhm 1%

• 1x zastrihávač 10 kOhm

Kondenzátory

• 1x 22,0 nF Tant

• 1x 0,01 uF keramický kotúč

Rôzne

• 2x dióda 1N4148

• Prepojovacie vodiče

• 1x osciloskop

• 1x multimeter

• Skrutky a matice

• Prúžky na suchý zips

• Vankúšová vypchávková pena

POZNÁMKA

a) Môžete si vybrať ľubovoľný preferovaný mikrokontrolér, ale mal by mať kolíky ADC a PWM.

b) Namiesto ADTL082/84 (balík SOIC) je možné použiť OP-AMP TL084 (balík DIP).

c) Ak nechcete postaviť senzor EMG, kliknite sem EMG senzor.

Krok 3: Použitý softvér:

1) KEIL uVision na kompiláciu kódu a monitorovanie signálu.

2) Multisim pre návrh a simuláciu obvodu.

3) Mixér pre 3D simuláciu rámu.

4) Arduino a spracovanie na skutočné testovanie simulácie senzora.

Krok 4: METODIKA

Rameno exoskeletu pracuje v dvoch režimoch. Prvý režim je automatizovaný, v ktorom signály EMG po spracovaní signálu budú ovládať servo a v druhom manuálnom režime bude potenciometer ovládať servomotor.

Krok 5: Okruh EMG

Krok 6: Rôzne fázy pri spracovaní signálu EMG a testovaní senzorov: