แขนโครงกระดูกภายนอก: 9 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

Exoskeleton เป็นโครงด้านนอกที่สามารถสวมใส่บนแขนชีวภาพได้ ขับเคลื่อนโดยแอคทูเอเตอร์และสามารถให้ความช่วยเหลือหรือเพิ่มความแข็งแกร่งของแขนชีวภาพ ขึ้นอยู่กับพลังของแอคทูเอเตอร์ Electromyography (EMG) เป็นแนวทางที่เหมาะสมสำหรับส่วนต่อประสานระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรด้วยความช่วยเหลือของโครงกระดูกภายนอก

เมื่อทำงานกับ EMG เราจะวัดศักยภาพการทำงานของหน่วยมอเตอร์ [MUAP] ที่สร้างขึ้นในเส้นใยกล้ามเนื้อ ศักยภาพนี้สร้างขึ้นในกล้ามเนื้อเมื่อได้รับสัญญาณจากสมองให้หดตัวหรือผ่อนคลาย

ขั้นตอนที่ 1: เพิ่มเติมเกี่ยวกับ Exo-Arm

ศักยภาพของเส้นประสาท

• MOTOR UNIT ACTION POTENTIAL (MUAP) ถูกสร้างขึ้นบนผิวแขนของเราทุกครั้งที่เราเกร็งหรือคลายแขน

. • แอมพลิจูดอยู่ที่ 0-10 มิลลิโวลต์

• ความถี่ระหว่าง 0-500Hz.

• MUAP นี้เป็นแกนหลักของโครงการนี้และเป็นพื้นฐานของการประมวลผล EMG

THE EXOSKELETON ARM• เป็นโครงด้านนอกที่สามารถสวมใส่กับแขนชีวภาพได้

• ใช้วิธีการแบบไม่รุกรานเพื่อให้ได้ MUAP จากกล้ามเนื้อเพื่อควบคุมโครงร่าง ซึ่งสามารถสวมใส่บนแขนชีวภาพได้

• ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวมอเตอร์แรงบิดสูง

• สามารถให้ความช่วยเหลือหรือเพิ่มความแข็งแรงของแขนกลได้ ขึ้นอยู่กับแรงบิดของเซอร์โวมอเตอร์

. • Electromyography (EMG) เป็นแนวทางที่เหมาะสมสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร (HMI) ด้วยความช่วยเหลือของโครงกระดูกภายนอก (EXO)

ขั้นตอนที่ 2: เครื่องมือฮาร์ดแวร์ที่จำเป็น:

คลิกที่ลิงค์เพื่อไปยังที่ที่คุณสามารถซื้อสินค้า

1) 1x บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์: EVAL-ADuCM360 PRECISION ANALOG MICROCONTROLLER (Analog Devices Inc.) บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์นี้ใช้ในโครงการของเราเป็นสมองในการควบคุมแขนโครงกระดูกภายนอก กระบวนการนี้จะใช้สำหรับเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ EMG ของเรากับแขน (เซอร์โวมอเตอร์)

2) AD620AN 1x: (Analog Devices Inc.) สิ่งนี้รับสัญญาณจาก EMGelectrodes และให้เกนดิฟเฟอเรนเชียลเป็นเอาต์พุต

3) 2x OP-AMP: ADTL082/84(Analog Devices Inc.)เอาท์พุตจาก DIFFERENTIAL AMPLIFIER ได้รับการแก้ไขแล้ว และเอาต์พุตนี้จะถูกป้อนไปยัง LOW PASS FILTER จากนั้นจึงส่งไปยัง GAIN AMPLIFIER

4) 1x เซอร์โวมอเตอร์: แรงบิด 180 กก. * ซม. ใช้สำหรับการเคลื่อนไหวของแขน

5)3x EMG สายเคเบิลและอิเล็กโทรด: สำหรับการรับสัญญาณ

6) 2x แบตเตอรี่และอุปกรณ์ชาร์จ: แบตเตอรี่ Li-Po ขนาด 11.2V, 5Ah จำนวน 2 ก้อนจะใช้ในการจ่ายพลังงานให้กับเซอร์โว แบตเตอรี่ 9V จำนวน 2 ก้อนสำหรับจ่ายไฟให้กับวงจร EMG

7) แผ่นอลูมิเนียมขนาด 1x1 เมตร (หนา 3 มม.) สำหรับออกแบบกรอบ

ตัวต้านทาน

• 5x 100 kOhm 1%

• 1x 150 โอห์ม 1%

• 3x 1 kOhm 1%

• ทริมเมอร์ 1x 10 kOhm

ตัวเก็บประจุ

• 1x 22.0 nF แทนท์

• จานเซรามิก 1x 0.01 ยูเอฟ

อื่น ๆ

• 2x 1N4148 ไดโอด

• สายจัมเปอร์

• 1x ออสซิลโลสโคป

• 1x มัลติมิเตอร์

• น็อตและสลักเกลียว

• แถบตีนตุ๊กแก

• เบาะรองนั่งเป็นโฟม

บันทึก

ก) คุณสามารถเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ต้องการได้ แต่ควรมีพิน ADC และ PWM

b) OP-AMP TL084 (DIP Package) สามารถใช้แทน ADTL082/84(SOIC Package) ได้

c) หากคุณไม่ต้องการสร้างเซ็นเซอร์ EMG คลิกที่นี่ เซ็นเซอร์ EMG

ขั้นตอนที่ 3: ซอฟต์แวร์ที่ใช้:

1)KEIL uVision สำหรับการคอมไพล์โค้ดและตรวจสอบสัญญาณ

2) Multisim สำหรับการออกแบบและจำลองวงจร

3) Blender สำหรับการจำลอง 3 มิติของเฟรม

4) Arduino และการประมวลผลสำหรับการทดสอบการจำลองเซ็นเซอร์จริง

ขั้นตอนที่ 4: วิธีการ

แขนโครงกระดูกภายนอกทำงานในสองโหมด โหมดแรกเป็นโหมดอัตโนมัติ ซึ่งสัญญาณ EMG หลังจากการประมวลผลสัญญาณจะสั่งการเซอร์โวและโหมดแมนนวลที่สอง โพเทนชิโอมิเตอร์จะสั่งการเซอร์โวมอเตอร์

ขั้นตอนที่ 5: วงจร EMG

ขั้นตอนที่ 6: ขั้นตอนต่างๆ ในการประมวลผลสัญญาณ EMG และการทดสอบเซ็นเซอร์: