Písanie s EMG pomocou MyoWare: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Autori:

L. Elizabeth Crawford a Dylan T. Vavra

Úvod:

V tomto tutoriále vám ukážeme, ako vytvoriť jednoduchý domáci elektromyografický (EMG) systém - za cenu asi 100 dolárov - ktorý bude cítiť aktiváciu svalov z povrchu kože a pomocou ktorej odošle stlačenie klávesu počítač, pričom obchádza klávesnicu. Na dosiahnutie tohto cieľa sme použili klasický MaKey MaKey a snímač MyoWare spolu s trochou kódovania. Tento projekt tiež vyžaduje určité spájkovanie. Užitočné tipy pre techniku spájkovania a bezpečnosť nájdete tu.

Najprv vám ukážeme, ako to dosiahnuť pomocou jedného senzora MyoWare. Potom vám ukážeme, ako pridať do systému druhý (na naše účely sme použili dva).

Našou nádejou je, že ostatní budú schopní napodobniť túto technológiu DIY EMG, prispôsobiť ju svojim špecifickým potrebám a použiť ju v ľubovoľnom počte zaujímavých aplikácií. Použili sme to v našom laboratóriu experimentálnej psychológie na univerzite v Richmonde na replikáciu výskumu, ktorý ukazuje, že ľudia napodobňujú mimiku ostatných.

Krok 1: Zhromaždite svoje materiály

Materiály:

• Počítač
• MaKey MaKey so sprievodným USB káblom (to by ste mali zvládnuť aj s Arduino Leonardo, ale neskúšali sme to)
• Izolátor napájania USB (pokiaľ nie je napájaný prenosným počítačom napájaným z batérie), ako je napríklad izolátor USB Adafruit - izolované 100mA nízke/plné rýchlosti USB (bez obrázku)
• Senzory MyoWare
• Elektródy (x3 na snímač MyoWare) - použili sme jednorazový povrch Covidien Kendall EMG/EKG/EKG elektródy 1 "(24 mm)
• Odlamovacie hlavičky (použili sme hlavičky v tvare L)
• Drôty so zásuvkou na jednom konci, zásuvkou na druhom konci
• Spájka
• Elektrická páska

Náradie:

• Spájkovačka
• Drôtová rezačka
• Štiepačka drôtu

Softvér:

Arduino IDE s doplnkom MaKey MaKey

Krok 2: Pripravte si snímač MyoWare

1. Odlomte sadu troch odlomených hlavičiek na spájkovanie s MyoWare.

2. So senzorom MyoWare umiestneným bicepsom nahor, vložte kratší koniec troch hlavičiek zospodu do otvorov, ktoré majú „+“(znamienko plus, „-“(záporné znamienko) a „SIG“vedľa nich. (Pozri obrázok vyššie.)

3. Zapájajte hlavičky na miesto.

Krok 3: Pripojte snímač MyoWare k MaKey MaKey

1. Vyberte tri vodiče (ideálne rôznych farieb), mužské na jednom konci, ženské na druhom. Potrebná dĺžka vodičov závisí od toho, ako ďaleko chcete mať MyoWare od MaKey MaKey. Na to, aby ste MyoWare položili na tvár a MaKey MaKey položili na stôl, budete potrebovať približne 18 palcov.

2. Rozhodnite, ktorej funkcii bude slúžiť drôt každej farby. Jeden bude použitý na napájanie (zapojenie do konektora + na senzore MyoWare), jeden bude použitý na uzemnenie (zapojenie do - konektora na senzore MyoWare) a tretí bude použitý ako signálny vodič (zapojenie do Konektor SIG na serveri MyoWare). Na obrázkoch uvedených v tomto návode používame zelenú na napájanie, hnedú na zem a sivú na signál.

Krok 4: Nahrajte skicu do MaKey MaKey

1. Nainštalujte si Arduino IDE do počítača (návod tu).

2. Nainštalujte doplnok MaKey MaKey pre Arduino (návod tu) tak, že otvoríte predvoľby Arduina (súbor> predvoľby), prejdete do textového poľa Adresy URL doplnkového správcu a vložíte do:

raw.githubusercontent.com/sparkfun/Arduino_Boards/master/IDE_Board_Manager/package_sparkfun_index.json

3. V Arduino IDE kliknite na súbor, potiahnutím nadol vytvorte nový náčrt. Skopírujte a prilepte tento kód do textového okna:

/*prahové hodnoty pre registráciu stlačenia klávesu*/const int thresh1 = 1000;/*priradenie vstupov na MaKey MaKey*/const int sensor1Pin = A3; #include „Keyboard.h“int LED (9); void setup () { pinMode (LED, VÝSTUP); Serial.begin (9600);}/*Nasledujúci kód vzorkuje MyoWare každých 50 ms, odosiela jeho hodnotu na sériový port a ak je hodnota nad prahovou hodnotou, odošle stlačenie klávesu. Môžete vzorkovať častejšie znížením oneskorenia. Vďaka tomu budú hodnoty ťažšie čitateľné v sériovom okne.*/Void loop () {int sensor1Val = analogRead (sensor1Pin); Serial.println (sensor1Val); if (sensor1Val> = thresh1) {Keyboard.begin ();/ /Odošle stlačenie klávesu písmena „c“Keyboard.write ('c'); // počkajte 50 ms, kým sa opäť oneskorí vzorkovanie (50);} // // 50 sekúnd pred ďalším vzorkovaním (50);}

4. Pripojte MaKey MaKey k počítaču. Rozbaľte ponuku nástrojov a uistite sa, že vybraná doska je Arduino Leonardo alebo MaKey MaKey. Rozbaľte ponuku nástrojov nadol na Port a uistite sa, že na vybranom porte je názov vybranej dosky. Odošlite svoj náčrt na tabuľu kliknutím na šípku vpravo v hornej časti IDE Arduino.

Krok 5: Spojte všetky svoje súčasti dohromady

1. Pripojte vodiče zo senzora MyoWare k MaKey MaKey nasledovne:

• „+“Na MyoWare ide do 5V slotu na MaKey MaKey.
• „-“na MyoWare ide na zem („zem“) na MaKey MaKey.
• „SIG“na zariadení MyoWare ide do slotu A3 na MaKey MaKey.

2. Pripojte tri elektródy k MyoWare.

3. Pripojte MaKey MaKey. Ak používate počítač zapojený do elektrickej zásuvky, zapojte MaKey MaKey do napájacieho izolátora USB a potom ho zapojte do USB portu počítača. (Toto je bezpečnostné opatrenie, aby v prípade, že sa vyskytne problém s napájaním vo vašom počítači, používateľ nebol priamo pripojený k elektrickej sieti. Je nepravdepodobné, že by k takémuto problému došlo, ale boli by sme radšej, keby ste boli v bezpečí.) Ak používate prenosný počítač s vybitou batériou (tj. NIE JE ZAPOJENÝ DO STENY), ste v bezpečí bez izolátora.

4. Skontrolujte, či je všetko zapnuté. Červená LED dióda MaKey MaKey a zelená kontrolka MyoWare by mali svietiť.

5. Očistite pokožku tam, kde chcete pripevniť MyoWare, trením alkoholu, aby ste odstránili nečistoty a oleje.

6. Odlepte lepiaci podklad na elektródach a pripevnite MyoWare k pokožke. Chcete, aby dve elektródy, ktoré sú na zariadení MyoWare, boli na vrchole svalu, z ktorého chcete nahrávať. Elektróda pripevnená k drôtu slúži na porovnanie a mala by byť umiestnená mimo svalu v oblasti, ktorá nebude aktívna, keď je cieľový sval stiahnutý.

7. Skontrolujte lepidlo na elektródach, aby ste sa presvedčili, že je pokožka dobre utesnená. Na zaistenie dobrého tesnenia možno budete musieť zatlačiť okraje lepiacich krúžkov do pokožky.

Krok 6: Nastavenie prahových hodnôt v Arduino IDE

1. Keď je všetko pripojené a zapnuté, otvorte sériový monitor v Arduino IDE kliknutím na nástroj lupy v pravom hornom rohu.

2. Sériový monitor by mal teraz zobrazovať hodnoty signálu z MyoWare. Keď svaly ohýbate a uvoľňujete, mali by ste vidieť, ako sa hodnoty zodpovedajúcim spôsobom menia. Mali by ste tiež vidieť rozsvietenie červenej diódy LED na zariadení MyoWare, pokiaľ sval dostatočne stiahnete.

3. Pri sledovaní sériového monitora stiahnite sval s rôznou intenzitou, pričom medzi kontrakciami relaxujte, aby ste sa dostali späť na pôvodnú hodnotu. Určte prahovú hodnotu, nad ktorou chcete, aby kontrakcia vytvorila stlačenie klávesu. Vyššie hodnoty budú vyžadovať silnejšiu kontrakciu na registráciu stlačenia klávesu; nižšie hodnoty spôsobia, že bude citlivejšia na malé kontrakcie, ale tiež náchylnejšia na falošné poplachy.

4. V náčrte Arduino zmeňte prahovú hodnotu (const int thresh1) z 1000 na vami zvolený prah.

5. Zatvorte sériový monitor, znova nahrajte skicu a začnite písať pomocou EMG. Možno prídete na to, že budete musieť prah znovu nastaviť, aby sa citlivosť dostala tam, kde chcete. Môžete tiež experimentovať s oneskorením, aby vzorkoval viac alebo menej často.

Krok 7: Užite si používanie svojho nového domáceho systému EMG

Elektródy môžete umiestniť na množstvo miest na tele (napríklad na tvár, ako zobrazuje náš laboratórny kyborg Kyle Lee vyššie).

Experimentujte s umiestnením elektród a s mnohými možnosťami, ako by ste na to mohli použiť stlačenie klávesov.

Pokračujte v čítaní, aby ste sa dozvedeli, ako do tohto systému pridať ďalší senzor MyoWare.

Krok 8: Pridajte do svojho systému EMG druhý snímač

1. Opakujte krok 2 pre druhý senzor MyoWare.

2. Ak chcete k jednému MaKey MaKey pripojiť viac senzorov, budete potrebovať spôsob, ako každému z nich dodať energiu. Trochu sme odizolovali, spájkovali a páskovali, aby sme vytvorili konektor v tvare Y (pozri obrázok vyššie), pričom sme rozdelili jeden výstup z napájacieho zdroja MaKey MaKey na dva vodiče, ktoré sa pripájajú na vstup „+“na každom z nich. dvoch MyoWares.

3. Pripojte sloty „SIG“na snímačoch MyoWare k rôznym A otvorom na pravej strane MaKey MaKey (kód, ktorý uvádzame nižšie, predpokladá, že používate A3 a A4).

4. Odošlite náčrt dvoch senzorov:

/* tento náčrt číta dva signály senzorov MyoWare a pošle stlačenie klávesu „b“, keď jeden prekročí prah, a „c“, keď druhý prekročí prah.* //* nastaví prahy*/const int thresh1 = 1000; const int thresh2 = 1000;/*priradenie vstupov na MaKey MaKey*/const int sensor1Pin = A3; const int sensor2Pin = A4; #include "Keyboard.h" int LED (9); void setup () {pinMode (LED, OUTPUT); Serial.begin (9600);} prázdna slučka () {int sensor1Val = analogRead (sensor1Pin); int sensor2Val = analogRead (sensor2Pin); Serial.print (sensor1Val); Serial.print (","); Serial.println (sensor2Val); if (sensor1Val> = thresh1) {Keyboard.begin (); // Send keypress cKeyboard.write ('c'); delay (50);} if (sensor2Val> = thresh2) {Keyboard.begin (); // Odoslať stlačenie klávesu bKeyboard.write ('b'); oneskorenie (50);} else // počkajte 50 ms, kým opäť vzorkovanie oneskoríte (50);}

5. Teraz by mali byť obe hodnoty svalov viditeľné na sériovom monitore. Nastavte každý prah samostatne v skici Arduino, rovnako ako v kroku 6, a potom skicu znova načítajte.

Teraz bude váš systém EMG mať dva samostatné vstupy

Ak sa cítite trochu divoko, mohli by ste podobným spôsobom pridať ďalšie senzory MyoWare do systému. Ak sa cítite SKUTOČNE divokí, môžete do systému dokonca pridať ďalší MaKey MaKey. Odporúčame vám experimentovať s týmto dizajnom.