Braccio esoscheletro: 9 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

L'esoscheletro è una struttura esterna che può essere indossata su un braccio biologico. È alimentato da attuatori e può fornire assistenza o aumentare la forza del braccio biologico, a seconda della potenza dell'attuatore. L'elettromiografia (EMG) è l'approccio adatto per l'interfaccia uomo-macchina con l'aiuto dell'esoscheletro.

Quando lavoriamo con l'EMG, misuriamo effettivamente il potenziale d'azione dell'unità motoria [MUAP] generato nelle fibre muscolari. Questo potenziale si accumula nei muscoli quando riceve un segnale dal cervello per contrarsi o rilassarsi.

Passaggio 1: ulteriori informazioni su Exo-Arm

Il potenziale nervoso

• POTENZIALE D'AZIONE DELL'UNITÀ MOTORE (MUAP) viene generato sulla superficie delle nostre braccia ogni volta che contraiamo o rilassiamo il nostro braccio

. • L'ampiezza è nell'ordine di 0-10 millivolt

• La frequenza tra 0-500Hz.

• Questo MUAP è il nucleo di questo progetto e la base dell'elaborazione EMG.

IL BRACCIO ESOSCHELETRO• È una struttura esterna che può essere indossata su un braccio biologico

• Si utilizza un metodo non invasivo per acquisire MUAP dai muscoli per il controllo della struttura, che può essere indossato su un braccio biologico.

• Alimentato da un servomotore a coppia elevata.

• Può fornire assistenza o aumentare la forza del braccio biologico, a seconda della coppia del servomotore

. • L'elettromiografia (EMG) è l'approccio adatto per l'interfaccia uomo-macchina (HMI) con l'aiuto dell'esoscheletro (EXO).

Passaggio 2: strumenti hardware richiesti:

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1) 1x scheda microcontrollore: MICROCONTROLLER ANALOGICO DI PRECISIONE EVAL-ADuCM360 (Analog Devices Inc.) Questa scheda microcontrollore viene utilizzata nel nostro progetto come cervello per controllare il braccio dell'esoscheletro. Questo processo verrà utilizzato per interfacciare i nostri sensori EMG con il braccio (servomotori).

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) riceve il segnale dagli elettrodi EMG e fornisce il guadagno differenziale come uscita.

3) 2x OP-AMP: ADTL082/84 (Analog Devices Inc.) L'uscita dall'AMPLIFICATORE DIFFERENZIALE viene rettificata e questa uscita viene inviata al FILTRO PASSA BASSO e quindi all'AMPLIFICATORE DI GUADAGNO.

4) 1x SERVOMOTORI: 180 kg*cm di coppia. Serve per il movimento del braccio.

5) 3x Cavi ed elettrodi EMG: Per l'acquisizione del segnale.

6) 2x batteria e caricabatterie: due batterie Li-Po da 11,2 V, 5 Ah, verranno utilizzate per alimentare il servo. Due batterie da 9V per alimentare il circuito EMG.

7) Foglio di alluminio 1x1 metro (3 mm di spessore) per il design del telaio.

resistori

• 5x 100 kOhm 1%

• 1x 150 Ohm 1%

• 3x 1 kOhm 1%

• 1x trimmer da 10 kOhm

Condensatori

• 1x 22.0 nF Tan

• 1 disco ceramico da 0,01 uF

Varie

• 2 diodi 1N4148

• Ponticelli

• 1x oscilloscopio

• 1x multimetro

• Dadi e bulloni

• Strisce in velcro

• Imbottitura del cuscino in schiuma

NOTA

a) Puoi scegliere qualsiasi microcontrollore preferito ma dovrebbe avere pin ADC e PWM.

b) OP-AMP TL084 (pacchetto DIP) può essere utilizzato al posto di ADTL082/84 (pacchetto SOIC).

c) Se non vuoi costruire il sensore EMG clicca qui Sensore EMG.

Passaggio 3: software utilizzato:

1) KEIL uVision per la compilazione del codice e il monitoraggio del segnale.

2) Multisim per la progettazione e simulazione di circuiti.

3) Blender per la simulazione 3D del frame.

4) Arduino ed elaborazione per test di simulazione del sensore effettivo.

Fase 4: METODOLOGIA

Il braccio dell'esoscheletro funziona in due modalità. La prima modalità è automatizzata in cui i segnali EMG dopo l'elaborazione del segnale comanderanno il servo e la seconda modalità manuale, un potenziometro comanderà il servomotore.

Passaggio 5: circuito EMG

Passaggio 6: varie fasi dell'elaborazione del segnale EMG e del test del sensore: