At skrive med EMG ved hjælp af MyoWare: 8 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Forfattere:

L. Elizabeth Crawford & Dylan T. Vavra

Introduktion:

I denne vejledning vil vi vise dig, hvordan du opretter et simpelt hjemmelektromyografisystem (EMG) - til en pris af omkring $ 100 - der vil fornemme muskelaktivering fra hudens overflade og bruge det til at sende et tastetryk til en computer, der omgår tastaturet. Vi brugte en klassisk MaKey MaKey og en MyoWare -sensor til at opnå dette sammen med lidt kodning. Dette projekt kræver også en vis lodning. Nyttige tips til lodningsteknik og sikkerhed kan findes her.

Først vil vi vise dig, hvordan du opnår dette ved hjælp af en MyoWare -sensor. Derefter viser vi dig, hvordan du tilføjer en anden til systemet (til vores formål brugte vi to).

Vores håb er, at andre vil være i stand til at efterligne denne DIY EMG -teknologi, tilpasse den til deres specifikke behov og bruge den til en lang række interessante applikationer. Vi brugte det i vores eksperimentelle psykologilaboratorium ved University of Richmond til at replikere forskning, der viste, at folk efterligner andres ansigtsudtryk.

Trin 1: Saml dine materialer

Materialer:

• Computer
• MaKey MaKey med tilhørende USB -kabel (du burde også kunne gøre dette med en Arduino Leonardo, men vi har ikke prøvet det)
• USB -strømisolator (medmindre den kører fra en batteridrevet bærbar computer), f.eks. Adafruit USB Isolator - 100mA Isoleret lav/fuld hastighed USB (ikke afbilledet)
• MyoWare -sensor (er)
• Elektroder (x3 pr. MyoWare -sensor) - vi brugte Covidien Kendall Engangsoverflade EMG/EKG/EKG -elektroder 1 "(24 mm)
• Breakaway headers (vi brugte L-formede headers)
• Ledninger med hanstik i den ene ende, hun i den anden
• Lodde
• Elektrisk tape

Værktøjer:

• Loddekolbe
• Trådskærer
• Wire splitter

Software:

Arduino IDE med MaKey MaKey -tilføjelse

Trin 2: Forbered MyoWare -sensoren

1. Afbryd et sæt med tre udbryderhoveder til lodning til MyoWare.

2. Med MyoWare-sensoren placeret med bicep-en opad, skal du indsætte den kortere ende af de tre overskrifter nedenunder i hullerne, der har et "+" (plustegn ", et"-"(negativt tegn) og" SIG " ved siden af dem. (Se billedet ovenfor.)

3. Lodde overskrifterne på plads.

Trin 3: Tilslut MyoWare -sensoren til MaKey MaKey

1. Vælg tre ledninger (helst i forskellige farver), han i den ene ende, hun i den anden. Længden af de ledninger, du har brug for, afhænger af, hvor langt du vil have MyoWare fra MaKey MaKey. For at have MyoWare i ansigtet og MaKey MaKey hviler på et bord, skal du bruge cirka 18 tommer.

2. Beslut, hvilken funktion ledningen i hver farve skal tjene. Den ene vil blive brugt til strøm (tilslutning til + stikket på MyoWare -sensoren), den ene vil blive brugt til jordforbindelse (tilslutning til - stikket på MyoWare -sensoren), og den tredje vil blive brugt som signalledning (tilslutning til SIG -stik på MyoWare). På billederne vist i denne instruktive bruger vi grøn til strøm, brun til jorden og grå til signal.

Trin 4: Upload skitse til MaKey MaKey

1. Installer Arduino IDE på din computer (selvstudium her).

2. Installer MaKey MaKey -tilføjelsen til Arduino (selvstudium her) ved at åbne dine Arduino -præferencer (Fil> Præferencer), gå til tekstfeltet Yderligere bestyrelseslederadresser og indsætte:

raw.githubusercontent.com/sparkfun/Arduino_Boards/master/IDE_Board_Manager/package_sparkfun_index.json

3. Klik på filen i Arduino IDE, træk ned for at oprette en ny skitse. Kopier og indsæt denne kode i tekstvinduet:

/*tærskler for registrering af et tastetryk*/const int thresh1 = 1000;/*tildeling af input på MaKey MaKey*/const int sensor1Pin = A3; #include "Keyboard.h" int LED (9); void setup () { pinMode (LED, OUTPUT); Serial.begin (9600);}/*Koden herunder prøver MyoWare hver 50 ms, sender dens værdi til den serielle port, og hvis værdien er over tærsklen, sender et tastetryk. Du kan prøve oftere ved at reducere forsinkelsen. Dette vil gøre værdierne sværere at læse i det serielle vindue.*/Void loop () {int sensor1Val = analogRead (sensor1Pin); Serial.println (sensor1Val); if (sensor1Val> = thresh1) {Keyboard.begin ();/ /Sender tastetryk på bogstavet "c" Keyboard.write ('c'); // vent 50 ms før prøveudtagning igen forsinkelse (50);} ellers // vent 50 ms før prøveudtagning igen forsinkelse (50);}

4. Tilslut MaKey MaKey til din computer. Træk værktøjsmenuen ned, og kontroller, at det valgte bord er Arduino Leonardo eller MaKey MaKey. Træk værktøjsmenuen ned til Port, og kontroller, at den valgte port har navnet på dit valgte bord. Upload din skitse til tavlen ved at klikke på den højre modstående pil øverst på Arduino IDE.

Trin 5: Tilslut alle dine komponenter sammen

1. Tilslut ledninger fra MyoWare -sensoren til MaKey MaKey som følger:

• "+" På MyoWare går til 5V -slot på MaKey MaKey.
• "-" på MyoWare går til jorden ("jorden") på MaKey MaKey.
• "SIG" på MyoWare går til A3 -slot på MaKey MaKey.

2. Fastgør tre elektroder til MyoWare.

3. Tilslut MaKey MaKey. Hvis du bruger en computer, der er sluttet til en stikkontakt, skal du slutte MaKey MaKey til en USB -strømisolator og derefter tilslutte den til computerens USB -port. (Dette er en sikkerhedsforanstaltning, så hvis noget går galt med strømforsyningen i din computer, er brugeren ikke direkte forbundet til elnettet. Det er usandsynligt, at et sådant problem ville opstå, men vi vil hellere være i sikkerhed.) Hvis du bruger en bærbar computer, der er ved at løbe tør for et batteri (dvs. IKKE STIKET I VÆGGEN) er du sikker uden isolatoren.

4. Kontroller, at alt er tændt. MaKey MaKey røde LED og MyoWare grønne LED skal begge lyse.

5. Rens huden, hvor du vil fastgøre MyoWare med sprit for at fjerne snavs og olier.

6. Fjern den klæbende bagside af elektroderne, og fastgør MyoWare til huden. Du vil have, at de to elektroder, der er på MyoWare, skal være oven på den muskel, du vil optage fra. Elektroden fastgjort til tråden tjener som en sammenligning og skal placeres væk fra musklen i et område, der ikke vil være aktivt, når målmusklen er kontraheret.

7. Kontroller klæbemidlet på elektroderne for at sikre, at du har en god tætning mod huden. Du skal muligvis trykke kanterne på de klæbende ringe ind i huden for at få en god forsegling.

Trin 6: Indstilling af tærskler i Arduino IDE

1. Med alt tilsluttet og tændt, skal du åbne den serielle skærm i Arduino IDE ved at klikke på forstørrelsesglasværktøjet i øverste højre hjørne.

2. Den serielle monitor skal nu vise signalværdierne fra MyoWare. Når du bøjer og slapper af musklen, bør du se værdierne ændre sig i overensstemmelse hermed. Du bør også se den røde LED på MyoWare lyse, når du trækker muskelen hårdt sammen.

3. Mens du ser den serielle skærm, trækker du musklen sammen med forskellige intensiteter, og sørger for at slappe af mellem veerne for at komme tilbage til baseline. Bestem en tærskelværdi, over hvilken du vil have sammentrækningen til at producere et tastetryk. Højere værdier vil kræve en stærkere sammentrækning for at registrere tastetrykket; lavere værdier vil gøre det mere følsomt over for små sammentrækninger, men også mere tilbøjelige til falske alarmer.

4. I Arduino -skitsen skal du ændre tærskelværdien (const int thresh1) fra 1000 til din valgte tærskel.

5. Luk den serielle skærm, upload skitsen igen, og begynd at skrive med EMG. Det kan være, du skal justere tærsklen for at få følsomheden, hvor du vil have den. Du kan også eksperimentere med forsinkelsen, så den prøver mere eller mindre hyppigt.

Trin 7: Nyd at bruge dit nye hjemmelavede EMG-system

Du kan placere elektroderne mange steder på kroppen (f.eks. I ansigtet, som vores laboratoriecyborg Kyle Lee viser ovenfor).

Eksperimenter med placeringer for at sætte elektroderne og med de mange muligheder for, hvad du kan bruge tasterne til at gøre.

Fortsæt også med at læse for at lære, hvordan du tilføjer en anden MyoWare -sensor til dette system.

Trin 8: Føj en anden sensor til dit EMG -system

1. Gentag trin 2 for en anden MyoWare -sensor.

2. Hvis du vil tilslutte flere sensorer til en MaKey MaKey, skal du bruge en måde at få strøm til hver enkelt. Vi lavede lidt aftrådning, lodning og tapning for at oprette et Y-formet stik (se billedet ovenfor) og delte den enkelte udgang fra MaKey MaKey's strømforsyning til to ledninger, der er forbundet til "+" strømindgangen på hver af to MyoWares.

3. Tilslut "SIG" -åbningerne på MyoWare-sensorerne til forskellige A-slots på højre side af MaKey MaKey (koden, vi angiver nedenfor, forudsætter, at du bruger A3 og A4).

4. Upload skitsen til to sensorer:

/* denne skitse læser to MyoWare sensorsignaler og sender et tastetryk 'b', når den ene går over tærsklen og 'c', når den anden går over tærsklen.* //* indstil tærskler*/const int thresh1 = 1000; const int thresh2 = 1000;/*tildeling af input på MaKey MaKey*/const int sensor1Pin = A3; const int sensor2Pin = A4; #include "Keyboard.h" int LED (9); void setup () {pinMode (LED, OUTPUT); Serial.begin (9600);} void loop () {int sensor1Val = analogRead (sensor1Pin); int sensor2Val = analogRead (sensor2Pin); Serial.print (sensor1Val); Serial.print (","); Serial.println (sensor2Val); if (sensor1Val> = thresh1) {Keyboard.begin (); // Send tastetryk cKeyboard.write ('c'); delay (50);} if (sensor2Val> = thresh2) {Keyboard.begin (); // Send tastetryk bKeyboard.write ('b'); forsinkelse (50);} ellers // vent 50 ms før prøveudtagning igen forsinkelse (50);}

5. Nu skal begge muskelaflæsninger være synlige i den serielle skærm. Indstil hver tærskel separat i Arduino -skitsen, ligesom i trin 6, og genindlæs derefter skitsen.

Nu vil dit EMG -system have to separate indgange

Hvis du føler dig lidt vild, kan du følge lignende procedurer for at tilføje flere MyoWare -sensorer til systemet. Hvis du føler dig virkelig vild, kan du endda tilføje endnu en MaKey MaKey til systemet. Vi opfordrer dig til at eksperimentere med dette design.