Exoskelett-Arm - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Exoskelett ist ein äußeres Gerüst, das an einem biologischen Arm getragen werden kann. Es wird von Aktoren angetrieben und kann je nach Leistung des Aktors Unterstützung leisten oder die Stärke des biologischen Arms erhöhen. Elektromyographie (EMG) ist der geeignete Ansatz für die Mensch-Maschine-Schnittstelle mit Hilfe des Exoskeletts.

Bei der Arbeit mit EMG messen wir tatsächlich das in den Muskelfasern erzeugte motorische Einheitsaktionspotential [MUAP]. Dieses Potenzial baut sich in den Muskeln auf, wenn sie ein Signal vom Gehirn erhalten, sich zusammenzuziehen oder zu entspannen.

Schritt 1: Mehr über Exo-Arm

Das Nervenpotential

• MOTOR UNIT ACTION POTENZIAL (MUAP) wird auf der Oberfläche unserer Arme erzeugt, wenn wir unseren Arm zusammenziehen oder entspannen

. • Amplitude liegt in der Größenordnung von 0-10 Millivolt

• Die Frequenz zwischen 0-500Hz.

• Dieser MUAP ist der Kern dieses Projekts und die Grundlage der EMG-Verarbeitung.

DER EXOSKELETONARM• Es ist ein äußeres Gerüst, das an einem biologischen Arm getragen werden kann

• Es wird eine nicht-invasive Methode verwendet, um MUAP aus den Muskeln zu gewinnen, um das Gerüst zu kontrollieren, das an einem biologischen Arm getragen werden kann.

• Angetrieben von einem Servomotor mit hohem Drehmoment.

• Kann je nach Drehmoment des Servomotors Unterstützung leisten oder die Stärke des biologischen Arms erhöhen

. • Elektromyographie (EMG) ist der geeignete Ansatz für die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) mit Hilfe des Exoskeletts (EXO).

Schritt 2: Erforderliche Hardware-Tools:

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1) 1x Mikrocontrollerplatine: EVAL-ADuCM360 PRECISION ANALOG MICROCONTROLLER (Analog Devices Inc.) Diese Mikrocontrollerplatine wird in unserem Projekt als Gehirn zur Steuerung des Exoskelettarms verwendet. Dieser Prozess wird verwendet, um unsere EMG-Sensoren mit dem Arm (Servomotoren) zu verbinden.

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) Dieser empfängt Signale von EMG-Elektroden und gibt die Differenzverstärkung als Ausgang aus.

3) 2x OP-AMP: ADTL082/84 (Analog Devices Inc.) Der Ausgang des DIFFERENTIAL-VERSTÄRKERS wird gleichgerichtet und dieser Ausgang wird dem TIEFPASS-FILTER und dann dem VERSTÄRKER-VERSTÄRKER zugeführt.

4) 1x SERVOMOTOREN: 180 kg*cm Drehmoment. Es wird für die Bewegung des Armes verwendet.

5)3x EMG-Kabel und Elektroden: Zur Signalerfassung.

6) 2x Akku und Ladegerät: Zwei 11,2 V, 5 Ah Li-Po-Akkus, die zur Stromversorgung des Servos verwendet werden. Zwei 9-V-Batterien zur Stromversorgung des EMG-Kreises.

7) 1x1 Meter Aluminiumblech (3 mm dick) für Rahmendesign.

Widerstände

• 5x 100 kOhm 1%

• 1x 150 Ohm 1%

• 3x 1 kOhm 1%

• 1x 10-kOhm-Trimmer

Kondensatoren

• 1x 22,0 nF Tant

• 1x 0,01 uF Keramikscheibe

Sonstiges

• 2x 1N4148 Diode

• Überbrückungsdrähte

• 1x Oszilloskop

• 1x Multimeter

• Muttern und Schrauben

• Klettstreifen

• Polsterschaumstoff

HINWEIS

a) Sie können einen beliebigen Mikrocontroller auswählen, der jedoch über ADC- und PWM-Pins verfügen sollte.

b) OP-AMP TL084 (DIP-Paket) kann anstelle von ADTL082/84 (SOIC-Paket) verwendet werden.

c) Wenn Sie keinen EMG-Sensor bauen möchten, klicken Sie hier EMG-Sensor.

Schritt 3: Verwendete Software:

1)KEIL uVision zum Kompilieren des Codes und zur Überwachung des Signals.

2) Multisim für Schaltungsdesign und Simulation.

3) Blender für die 3D-Simulation des Rahmens.

4) Arduino und Verarbeitung für tatsächliche Sensorsimulationstests.

Schritt 4: METHODIK

Der Exoskelettarm arbeitet in zwei Modi. Der erste Modus ist ein automatisierter Modus, in dem EMG-Signale nach der Signalverarbeitung den Servo steuern und der zweite manuelle Modus, ein Potentiometer steuert den Servomotor.

Schritt 5: EMG-Schaltung

Schritt 6: Verschiedene Phasen der EMG-Signalverarbeitung und des Sensortests: