Εξωσκελετικός βραχίονας: 9 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Ο εξωσκελετός είναι ένα εξωτερικό πλαίσιο που μπορεί να φορεθεί σε έναν βιολογικό βραχίονα. Τροφοδοτείται από ενεργοποιητές και μπορεί να παρέχει βοήθεια ή να αυξήσει τη δύναμη του βιολογικού βραχίονα, ανάλογα με τη δύναμη του ενεργοποιητή. Η ηλεκτρομυογραφία (ΗΜΓ) είναι η κατάλληλη προσέγγιση για διεπαφή ανθρώπου-μηχανής με τη βοήθεια εξωσκελετού.

Όταν δουλεύουμε με ΗΜΓ μετράμε πραγματικά το δυναμικό δράσης της μονάδας κινητήρα [MUAP] που δημιουργείται στις μυϊκές ίνες. Αυτό το δυναμικό συσσωρεύεται στους μυς όταν λαμβάνει ένα σήμα από τον εγκέφαλο να συστέλλεται ή να χαλαρώνει.

Βήμα 1: Περισσότερα για το Exo-Arm

Το νευρικό δυναμικό

• ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΔΡΑΣΗΣ MOTOR UNIT (MUAP) δημιουργείται στην επιφάνεια των βραχιόνων μας κάθε φορά που συστέλλουμε ή χαλαρώνουμε το χέρι μας

Το • Το πλάτος είναι της τάξης των 0-10 millivolts

• Η συχνότητα μεταξύ 0-500Hz.

• Αυτό το MUAP είναι ο πυρήνας αυτού του έργου και η βάση της επεξεργασίας ΗΜΓ.

Ο ΧΡΟΝΟΣ EXOSKELETON • Είναι ένα εξωτερικό πλαίσιο που μπορεί να φορεθεί σε έναν βιολογικό βραχίονα

• Χρησιμοποιεί μια μη επεμβατική μέθοδο για την απόκτηση του MUAP από τους μυς για τον έλεγχο του πλαισίου, που μπορεί να φορεθεί σε έναν βιολογικό βραχίονα.

• Τροφοδοτείται από σερβοκινητήρα υψηλής ροπής.

• Μπορεί να παρέχει βοήθεια ή να αυξήσει τη δύναμη του βιολογικού βραχίονα, ανάλογα με τη ροπή του σερβοκινητήρα

Το • Η ηλεκτρομυογραφία (EMG) είναι η κατάλληλη προσέγγιση για διεπαφή ανθρώπου-μηχανής (HMI) με τη βοήθεια εξωσκελετού (EXO).

Βήμα 2: Απαιτούμενα εργαλεία υλικού:

Κάντε κλικ στους συνδέσμους για να μεταβείτε από όπου μπορείτε να αγοράσετε αντικείμενα

1) 1x πλακέτα μικροελεγκτή: EVAL-ADuCM360 PRECISION ANALOG MICROCONTROLLER (Analog Devices Inc.) Αυτός ο πίνακας μικροελεγκτών χρησιμοποιείται στο έργο μας ως εγκέφαλος για τον έλεγχο του εξωσκελετικού βραχίονα. Αυτή η διαδικασία θα χρησιμοποιηθεί για τη διασύνδεση των αισθητήρων EMG με το βραχίονα (σερβοκινητήρες).

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) Αυτό λαμβάνει σήμα από EMGelectrodes και δίνει το διαφορικό κέρδος ως έξοδο.

3) 2x OP-AMP: ADTL082/84 (Analog Devices Inc.) Η έξοδος από τον ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ ΕΝΙΣΧΥΤΗ διορθώνεται και αυτή η έξοδος τροφοδοτείται στο ΦΙΛΤΡΟ ΧΑΜΗΛΗΣ ΠΕΡΑΣΗΣ και στη συνέχεια στον ΕΝΙΣΧΥΤΗ ΚΕΡΔΙΣΜΟΥ.

4) 1x SERVO MOTORS: 180 kg*cm ροπή. Χρησιμοποιείται για την κίνηση του βραχίονα.

5) 3x ΗΜΓ Καλώδια και ηλεκτρόδια: Για τη λήψη σήματος.

6) Μπαταρία 2 φορές και φορτιστής: Δύο μπαταρίες Li-Po 11,2V, 5Ah, θα χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία του σερβο. Δύο μπαταρίες 9V για τροφοδοσία του κυκλώματος ΗΜΓ.

7) Φύλλο αλουμινίου 1x1 μέτρου (πάχος 3 mm) για σχεδιασμό πλαισίου.

Αντιστάσεις

• 5x 100 kOhm 1%

• 1x 150 Ohm 1%

• 3x 1 kOhm 1%

• Κοπτικό 1x 10 kOhm

Πυκνωτές

• 1x 22,0 nF Tant

• 1x 0,01 uF Κεραμικός Δίσκος

Διάφορα

• Δίοδος 2x 1N4148

• Καλώδια βραχυκυκλωτήρων

• 1x παλμογράφο

• 1x Πολύμετρο

• Παξιμάδια και μπουλόνια

• Λωρίδες Velcro

• Αφρός επένδυσης μαξιλαριού

ΣΗΜΕΙΩΣΗ

α) Μπορείτε να επιλέξετε οποιονδήποτε προτιμώμενο μικροελεγκτή αλλά θα πρέπει να έχει καρφίτσες ADC και PWM.

β) Το OP-AMP TL084 (πακέτο DIP) μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη θέση του ADTL082/84 (πακέτο SOIC).

γ) Εάν δεν θέλετε να κατασκευάσετε αισθητήρα EMG κάντε κλικ εδώ Αισθητήρας EMG.

Βήμα 3: Λογισμικό που χρησιμοποιείται:

1) KEIL uVision για τη σύνταξη του κώδικα και την παρακολούθηση του σήματος.

2) Multisim για σχεδιασμό και προσομοίωση κυκλώματος.

3) Μπλέντερ για τρισδιάστατη προσομοίωση πλαισίου.

4) Arduino και επεξεργασία για πραγματικές δοκιμές προσομοίωσης αισθητήρα.

Βήμα 4: ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

Ο εξωσκελετικός βραχίονας λειτουργεί σε δύο λειτουργίες. Η πρώτη λειτουργία είναι η αυτοματοποιημένη λειτουργία στην οποία τα σήματα ΗΜΓ μετά την επεξεργασία του σήματος θα ελέγχουν το σερβο και το δεύτερο χειροκίνητο τρόπο λειτουργίας, ένα ποτενσιόμετρο θα δίνει εντολή σερβοκινητήρα.

Βήμα 5: Κύκλωμα EMG

Βήμα 6: Διάφορα στάδια στην επεξεργασία σήματος ΗΜΓ και δοκιμή αισθητήρα: