Exoskeleton Arm: 9 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Exoskeleton er en ydre ramme, der kan bæres på en biologisk arm. Den drives af aktuatorer og kan yde assistance eller øge styrken af den biologiske arm, afhængigt af aktuatorens effekt. Elektromyografi (EMG) er den passende fremgangsmåde til grænseflade mellem mennesker og maskiner ved hjælp af eksoskelet.

Når vi arbejder med EMG måler vi faktisk motorenhedens aktionspotentiale [MUAP], der genereres i muskelfibrene. Dette potentiale opbygges i musklerne, når det modtager et signal fra hjernen om at trække sig sammen eller slappe af.

Trin 1: Mere om Exo-Arm

Nervepotentialet

• MOTORENHEDSPOTENTIAL (MUAP) genereres på overfladen af vores arme, når vi trækker os sammen eller slapper af i armen

. • Amplitude er i størrelsesordenen 0-10 millivolt

• Frekvensen mellem 0-500Hz.

• Denne MUAP er kernen i dette projekt og grundlaget for EMG -behandling.

EXOSKELETON ARM • Det er en ydre ramme, der kan bæres på en biologisk arm

• Det bruger en ikke-invasiv metode til at erhverve MUAP fra musklerne til at kontrollere rammen, der kan bæres på en biologisk arm.

• Drevet af en servomotor med højt drejningsmoment.

• Kan yde hjælp eller øge styrken af den biologiske arm afhængigt af servomotorens drejningsmoment

. • Elektromyografi (EMG) er den egnede fremgangsmåde til grænseflade mellem mennesker og maskiner (HMI) ved hjælp af eksoskelet (EXO).

Trin 2: Påkrævet hardwareværktøj:

Klik på linkene for at gå til, hvor du kan købe varer

1) 1x Microcontroller board: EVAL-ADuCM360 PRECISION ANALOG MICROCONTROLLER (Analog Devices Inc.) Dette microcontroller board bruges i vores projekt som hjernen til at styre eksoskeletarmen. Denne proces vil blive brugt til at tilslutte vores EMG -sensorer til armen (servomotorer).

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) Dette modtager signal fra EMGelectrodes og giver differentialforstærkningen som output.

3) 2x OP-AMP: ADTL082/84 (Analog Devices Inc.) Outputtet fra DIFFERENTIAL AMPLIFIER korrigeres, og denne output føres til LAVPASSFILTERET og derefter til GAIN AMPLIFIER.

4) 1x SERVO MOTORER: 180 kg*cm drejningsmoment. Det bruges til bevægelse af armen.

5) 3x EMG -kabler og elektroder: Til optagelse af signal.

6) 2x batteri og oplader: To 11,2V, 5Ah Li-Po batteri, det vil blive brugt til at drive servoen. To 9V batteri til at drive EMG kredsløbet.

7) 1x1 meter aluminiumsplade (3 mm tyk) til rammedesign.

Modstande

• 5x 100 kOhm 1%

• 1x 150 Ohm 1%

• 3x 1 kOhm 1%

• 1x 10 kOhm trimmer

Kondensatorer

• 1x 22,0 nF Tant

• 1x 0,01 uF keramisk skive

Diverse

• 2x 1N4148 Diode

• Jumper ledninger

• 1x Oscilloskop

• 1x Multimeter

• Møtrikker og bolte

• Velcrobånd

• Skumpude med polstring

BEMÆRK

a) Du kan vælge enhver foretrukken mikrokontroller, men den skal have ADC- og PWM -ben.

b) OP-AMP TL084 (DIP-pakke) kan bruges i stedet for ADTL082/84 (SOIC-pakke).

c) Hvis du ikke vil bygge en EMG -sensor, klik her EMG -sensor.

Trin 3: Brugt software:

1) KEIL uVision til kompilering af koden og overvågning af signalet.

2) Multisim til kredsløbsdesign og simulering.

3) Blender til 3D -simulering af ramme.

4) Arduino og behandling til egentlig sensorsimuleringstest.

Trin 4: METODE

Exoskelet -armen fungerer i to tilstande. Første tilstand er automatiseret tilstand, hvor EMG -signaler efter signalbehandlingen vil styre servoen og anden manuel tilstand, et potentiometer vil styre servomotor.

Trin 5: EMG -kredsløb

Trin 6: Forskellige faser i EMG -signalbehandling og sensortest: