Рука экзоскелета: 9 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Экзоскелет - это внешний каркас, который можно носить на биологической руке. Он приводится в действие исполнительными механизмами и может оказывать помощь или увеличивать силу биологической руки, в зависимости от мощности исполнительного механизма. Электромиография (ЭМГ) - подходящий подход для взаимодействия человека с машиной с помощью экзоскелета.

При работе с ЭМГ мы фактически измеряем потенциал действия двигательных единиц [MUAP], генерируемый в мышечных волокнах. Этот потенциал накапливается в мышцах, когда они получают сигнал от мозга сокращаться или расслабляться.

Шаг 1: Подробнее о Exo-Arm

Нервный потенциал

• ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ ДВИГАТЕЛЯ (MUAP) генерируется на поверхности наших рук всякий раз, когда мы сокращаем или расслабляем руку.

. • Амплитуда порядка 0-10 милливольт.

• Частота от 0 до 500 Гц.

• Этот MUAP является ядром этого проекта и основой обработки EMG.

РУКА EXOSKELETON • Это внешний каркас, который можно носить на биологической руке.

• Он использует неинвазивный метод для получения MUAP от мышц для управления каркасом, который можно носить на биологической руке.

• Приводится в действие серводвигателем с высоким крутящим моментом.

• Может оказать помощь или увеличить силу биологической руки, в зависимости от крутящего момента серводвигателя.

. • Электромиография (ЭМГ) - подходящий подход для человеко-машинного интерфейса (HMI) с помощью экзоскелета (EXO).

Шаг 2: Необходимые аппаратные средства:

Нажмите на ссылки, чтобы перейти туда, где вы можете купить товары

1) 1x плата микроконтроллера: EVAL-ADuCM360 PRECISION ANALOG MICROCONTROLLER (Analog Devices Inc.) Эта плата микроконтроллера используется в нашем проекте как мозг для управления рукой экзоскелета. Этот процесс будет использоваться для сопряжения наших датчиков ЭМГ с рычагом (серводвигателями).

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) Он принимает сигнал от электродов EMG и дает на выходе дифференциальное усиление.

3) 2x OP-AMP: ADTL082 / 84 (Analog Devices Inc.) Выход дифференциального усилителя выпрямляется, и этот выход подается на ФИЛЬТР НИЗКОГО ПРОХОДА, а затем на УСИЛИТЕЛЬ УСИЛИЯ.

4) 1x СЕРВО-МОТОРЫ: крутящий момент 180 кг * см. Он используется для движения руки.

5) 3 кабеля и электроды для ЭМГ: для приема сигнала.

6) 2 аккумулятора и зарядное устройство: два аккумулятора Li-Po 11,2 В, 5 Ач, они будут использоваться для питания сервопривода. Две батареи 9В для питания цепи ЭМГ.

7) Алюминиевый лист 1х1 метр (толщиной 3 мм) для рамной конструкции.

Резисторы

• 5x 100 кОм 1%

• 1x 150 Ом 1%

• 3x 1 кОм 1%

• 1x триммер 10 кОм

Конденсаторы

• 1x 22,0 нФ Тант

• 1x керамический диск 0,01 мкФ

Разное

• 2x диода 1N4148

• Провода перемычки

• 1x осциллограф

• 1x мультиметр

• Гайки и болты

• Полоски на липучке.

• Набивка подушки из пеноматериала.

ПРИМЕЧАНИЕ

а) Вы можете выбрать любой предпочитаемый микроконтроллер, но он должен иметь контакты АЦП и ШИМ.

б) OP-AMP TL084 (пакет DIP) можно использовать вместо ADTL082 / 84 (пакет SOIC).

c) Если вы не хотите создавать датчик ЭМГ, щелкните здесь Датчик ЭМГ.

Шаг 3: Используемое программное обеспечение:

1) KEIL uVision для компиляции кода и мониторинга сигнала.

2) Multisim для схемотехники и моделирования.

3) Блендер для 3D моделирования кадра.

4) Arduino и обработка для тестирования симуляции реального датчика.

Шаг 4: МЕТОДОЛОГИЯ

Рука экзоскелета работает в двух режимах. Первый режим - это автоматический режим, в котором сигналы ЭМГ после обработки сигнала будут управлять сервоприводом, а второй ручной режим, потенциометр будет управлять сервомотором.

Шаг 5: Схема ЭМГ

Шаг 6: Различные этапы обработки сигналов ЭМГ и тестирования датчиков: