Brazo exoesqueleto: 9 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

El exoesqueleto es una estructura externa que se puede usar en un brazo biológico. Está alimentado por actuadores y puede brindar asistencia o aumentar la fuerza del brazo biológico, dependiendo de la potencia del actuador. La electromiografía (EMG) es el enfoque adecuado para la interfaz hombre-máquina con la ayuda del exoesqueleto.

Cuando trabajamos con EMG, en realidad medimos el potencial de acción de la unidad motora [MUAP] generado en las fibras musculares. Este potencial se acumula en los músculos cuando recibe una señal del cerebro para contraerse o relajarse.

Paso 1: más sobre Exo-Arm

El potencial nervioso

• EL POTENCIAL DE ACCIÓN DE LA UNIDAD MOTORA (MUAP) se genera en la superficie de nuestros brazos cada vez que contraemos o relajamos nuestro brazo

. • La amplitud es del orden de 0-10 milivoltios

• La frecuencia entre 0-500Hz.

• Este MUAP es el núcleo de este proyecto y la base del procesamiento EMG.

EL BRAZO DE EXOESQUELETO • Es un armazón exterior que se puede usar en un brazo biológico.

• Se utiliza un método no invasivo para adquirir MUAP de los músculos para controlar la estructura, que se puede usar en un brazo biológico.

• Accionado por un servomotor de alto par.

• Puede brindar asistencia o aumentar la fuerza del brazo biológico, dependiendo del par del servomotor

. • La electromiografía (EMG) es el método adecuado para la interfaz hombre-máquina (HMI) con la ayuda del exoesqueleto (EXO).

Paso 2: Herramientas de hardware necesarias:

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1) 1x placa de microcontrolador: MICROCONTROLADOR ANALÓGICO DE PRECISIÓN EVAL-ADuCM360 (Analog Devices Inc.) Esta placa de microcontrolador se utiliza en nuestro proyecto como el cerebro para controlar el brazo del exoesqueleto. Este proceso se utilizará para conectar nuestros sensores EMG con el brazo (servomotores).

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) Recibe la señal de los electrodos EMG y proporciona la ganancia diferencial como salida.

3) 2x OP-AMP: ADTL082 / 84 (Analog Devices Inc.) La salida del AMPLIFICADOR DIFERENCIAL se rectifica y esta salida se alimenta al FILTRO DE PASO BAJO y luego al AMPLIFICADOR DE GANANCIA.

4) 1x SERVO MOTORES: 180 kg * cm de par. Se utiliza para el movimiento del brazo.

5) 3x Cables y electrodos EMG: Para la adquisición de señal.

6) 2x batería y cargador: dos baterías Li-Po de 11,2 V y 5 Ah, se utilizará para alimentar el servo. Dos baterías de 9V para alimentar el circuito EMG.

7) Lámina de aluminio de 1x1 metro (3 mm de espesor) para diseño de marcos.

Resistencias

• 5 x 100 kOhm 1%

• 1x 150 ohmios 1%

• 3 x 1 kOhm 1%

• 1x recortadora de 10 kOhm

Condensadores

• 1x 22,0 nF Tant

• 1 disco de cerámica de 0,01 uF

Misc

• 2 diodos 1N4148

• Cables de puente

• 1x osciloscopio

• 1x multímetro

• Tuercas y tornillos

• Tiras de velcro

• Cojín acolchado de espuma

NOTA

a) Puede elegir cualquier microcontrolador preferido, pero debe tener pines ADC y PWM.

b) OP-AMP TL084 (paquete DIP) se puede utilizar en lugar de ADTL082 / 84 (paquete SOIC).

c) Si no desea construir un sensor EMG, haga clic aquí Sensor EMG.

Paso 3: Software utilizado:

1) KEIL uVision para compilar el código y monitorear la señal.

2) Multisim para diseño y simulación de circuitos.

3) Blender para simulación 3D de fotogramas.

4) Arduino y procesamiento para pruebas de simulación de sensores reales.

Paso 4: METODOLOGÍA

El brazo del exoesqueleto funciona en dos modos. El primer modo es el modo automático en el que las señales EMG después del procesamiento de la señal controlarán el servo y el segundo modo manual, un potenciómetro controlará el servomotor.

Paso 5: circuito EMG

Paso 6: Varias etapas en el procesamiento de señales EMG y pruebas de sensores: