Ръка за екзоскелет: 9 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Екзоскелетът е външна рамка, която може да се носи на биологична ръка. Той се захранва от задвижващи механизми и може да осигури помощ или да увеличи силата на биологичното рамо, в зависимост от мощността на задвижването. Електромиографията (ЕМГ) е подходящият подход за интерфейс човек-машина с помощта на екзоскелет.

Когато работим с EMG, ние всъщност измерваме потенциала за действие на двигателната единица [MUAP], генериран в мускулните влакна. Този потенциал се натрупва в мускулите, когато получава сигнал от мозъка за свиване или отпускане.

Стъпка 1: Повече за Exo-Arm

Нервният потенциал

• ПОТЕНЦИАЛ ЗА ДЕЙСТВИЕ НА МОТОРНА УРЕДА (MUAP) се генерира върху повърхността на ръцете ни, когато свиваме или отпускаме ръката си

. • Амплитудата е от порядъка на 0-10 миливолта

• Честотата между 0-500Hz.

• Този MUAP е ядрото на този проект и основата на EMG обработката.

ЕКЗОСКЕЛЕТОННАТА РЪКА • Това е външна рамка, която може да се носи на биологична ръка

• Използва се неинвазивен метод за получаване на MUAP от мускулите за контрол на рамката, който може да се носи на биологична ръка.

• Задвижван от серво мотор с голям въртящ момент.

• Може да окаже помощ или да увеличи силата на биологичното рамо, в зависимост от въртящия момент на серво мотора

. • Електромиографията (EMG) е подходящият подход за интерфейс човек-машина (HMI) с помощта на екзоскелет (EXO).

Стъпка 2: Необходими хардуерни инструменти:

Щракнете върху връзките, за да отидете там, където можете да закупите артикули

1) 1x платка за микроконтролер: EVAL-ADuCM360 ПРЕЦИЗЕН АНАЛОГЕН МИКРОКОНТРОЛЕР (Analog Devices Inc.) Тази платка за микроконтролер се използва в нашия проект като мозък за управление на рамото на екзоскелета. Този процес ще се използва за свързване на нашите ЕМГ сензори с рамото (серво мотори).

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) Това приема сигнал от EMGelectrodes и дава диференциалното усилване като изход.

3) 2x OP-AMP: ADTL082/84 (Analog Devices Inc.) Изходът от ДИФЕРЕНЦИАЛНИЯ УСИЛИТЕЛ се коригира и този изход се подава към НИСКОПЪЛНИЯ ФИЛТЪР и след това към УСИЛИТЕЛА НА ПЕЧЕЛЯНЕТО.

4) 1x СЕРВО МОТОРИ: 180 kg*cm въртящ момент. Използва се за движение на ръката.

5) 3x EMG кабели и електроди: За получаване на сигнал.

6) 2x батерия и зарядно устройство: Две 11.2V, 5Ah Li-Po батерия, тя ще се използва за захранване на серво. Две 9V батерии за захранване на EMG веригата.

7) 1х1 метров алуминиев лист (с дебелина 3 мм) за дизайн на рамката.

Резистори

• 5x 100 kOhm 1%

• 1x 150 ома 1%

• 3x 1 kOhm 1%

• 1x 10 kOhm тример

Кондензатори

• 1x 22,0 nF Tant

• 1x 0,01 uF керамичен диск

Разни

• 2x 1N4148 диод

• Кабелни проводници

• 1x осцилоскоп

• 1x Мултицет

• Гайки и болтове

• Велкро ленти

• Пяна за подплата на възглавницата

ЗАБЕЛЕЖКА

а) Можете да изберете всеки предпочитан микроконтролер, но той трябва да има ADC и PWM щифтове.

б) OP-AMP TL084 (DIP пакет) може да се използва вместо ADTL082/84 (пакет SOIC).

в) Ако не искате да вградите EMG сензор, щракнете тук EMG сензор.

Стъпка 3: Използван софтуер:

1) KEIL uVision за компилиране на кода и наблюдение на сигнала.

2) Мултисим за проектиране на верига и симулация.

3) Блендер за 3D симулация на рамка.

4) Arduino и обработка за действително тестване на симулация на сензори.

Стъпка 4: МЕТОДОЛОГИЯ

Рамото на екзоскелета работи в два режима. Първият режим е автоматизиран режим, при който EMG сигналите след обработката на сигнала ще командват серво и втория ръчен режим, потенциометърът ще управлява серво мотора.

Стъпка 5: EMG верига

Стъпка 6: Различни етапи при обработка на EMG сигнали и тестване на сензори: