Tippen mit EMG mit MyoWare - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Autoren:

L. Elizabeth Crawford & Dylan T. Vavra

Einführung:

In diesem Tutorial zeigen wir Ihnen, wie Sie ein einfaches Elektromyographie-System (EMG) für zu Hause erstellen - zum Preis von etwa 100 US-Dollar -, das die Muskelaktivierung von der Hautoberfläche aus erkennt und verwendet, um einen Tastendruck an zu senden einen Computer unter Umgehung der Tastatur. Wir haben dazu einen klassischen MaKey MaKey und einen MyoWare-Sensor verwendet, zusammen mit ein wenig Codierung. Dieses Projekt erfordert auch einige Lötarbeiten. Nützliche Tipps zur Löttechnik und Sicherheit finden Sie hier.

Zunächst zeigen wir Ihnen, wie Sie dies mit einem MyoWare-Sensor erreichen. Dann zeigen wir Ihnen, wie Sie dem System einen zweiten hinzufügen (für unsere Zwecke haben wir zwei verwendet).

Wir hoffen, dass andere diese DIY-EMG-Technologie nachahmen, an ihre spezifischen Bedürfnisse anpassen und für viele interessante Anwendungen nutzen können. Wir haben es in unserem Labor für experimentelle Psychologie an der University of Richmond verwendet, um Forschungsergebnisse zu replizieren, die zeigen, dass Menschen den Gesichtsausdruck anderer nachahmen.

Schritt 1: Sammeln Sie Ihre Materialien

Materialien:

• Rechner
• MaKey MaKey mit beiliegendem USB-Kabel (das sollte auch mit einem Arduino Leonardo möglich sein, haben wir aber nicht ausprobiert)
• USB-Stromisolator (es sei denn, er wird von einem batteriebetriebenen Laptop betrieben), wie der Adafruit USB-Isolator - 100 mA isolierter Low/Full-Speed-USB (nicht abgebildet)
• MyoWare-Sensor(en)
• Elektroden (x3 pro MyoWare-Sensor) - wir verwendeten Covidien Kendall Einweg-Oberflächen-EMG/EKG/EKG-Elektroden 1" (24 mm)
• Breakaway-Header (wir haben L-förmige Header verwendet)
• Kabel mit Stecker an einem Ende, weiblich am anderen
• Lot
• Isolierband

Werkzeuge:

• Lötkolben
• Kabelschneider
• Drahtteiler

Software:

Arduino-IDE mit MaKey MaKey-Addon

Schritt 2: Bereiten Sie den MyoWare-Sensor vor

1. Brechen Sie einen Satz von drei abbrechbaren Stiftleisten zum Anlöten an MyoWare ab.

2. Führen Sie den MyoWare-Sensor mit dem Bizeps nach oben zeigend das kürzere Ende der drei Kopfstücke von unten in die Löcher ein, die ein "+" (Pluszeichen), ein "-" (Negativzeichen) und "SIG" haben. daneben (Siehe Bild oben.)

3. Löten Sie die Header fest.

Schritt 3: Verbinden Sie den MyoWare-Sensor mit dem MaKey MaKey

1. Wählen Sie drei Drähte (idealerweise in verschiedenen Farben), männlich an einem Ende, weiblich am anderen. Die Länge der benötigten Drähte hängt davon ab, wie weit die MyoWare vom MaKey MaKey entfernt sein soll. Um die MyoWare auf dem Gesicht und den MaKey MaKey auf einem Tisch zu haben, benötigen Sie etwa 18 Zoll.

2. Entscheiden Sie, welche Funktion der Draht jeder Farbe erfüllen soll. Einer wird für die Stromversorgung verwendet (einstecken in den +-Anschluss des MyoWare-Sensors), einer wird für die Masse verwendet (einstecken in den –-Anschluss des MyoWare-Sensors) und der dritte wird als Signalkabel verwendet (einstecken in den SIG-Anschluss am MyoWare). In den Bildern, die in diesem anweisbaren gezeigt werden, verwenden wir Grün für Strom, Braun für Masse und Grau für Signal.

Schritt 4: Laden Sie die Skizze auf den MaKey MaKey hoch

1. Installieren Sie Arduino IDE auf Ihrem Computer (Tutorial hier).

2. Installieren Sie das MaKey MaKey-Addon für Arduino (Tutorial hier), indem Sie Ihre Arduino-Einstellungen öffnen (Datei > Einstellungen), zum Textfeld Zusätzliche Board-Manager-URLs gehen und Folgendes einfügen:

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

3. Klicken Sie in der Arduino IDE auf Datei, ziehen Sie nach unten, um eine neue Skizze zu erstellen. Kopieren Sie diesen Code und fügen Sie ihn in das Textfenster ein:

/* Schwellenwerte für die Registrierung eines Tastendrucks*/const int thresh1 = 1000;/*Belegung der Eingänge am MaKey MaKey*/const int sensor1Pin = A3;#include "Keyboard.h"int LED (9);void setup(){ pinMode(LED, OUTPUT);Serial.begin(9600);}/*Der folgende Code tastet die MyoWare alle 50 ms ab, sendet seinen Wert an den seriellen Port, und wenn der Wert über dem Schwellenwert liegt, sendet er einen Tastendruck. Sie können häufiger abtasten, indem Sie die Verzögerung reduzieren. Dadurch werden die Werte im seriellen Fenster schwieriger zu lesen.*/void loop(){ int sensor1Val = analogRead(sensor1Pin);Serial.println(sensor1Val);if(sensor1Val>= thresh1){Keyboard.begin();/ / Sendet einen Tastendruck mit dem Buchstaben "c"Keyboard.write('c'); // 50 ms warten, bevor erneut gesampelt wird Delay (50);

4. Verbinden Sie den MaKey MaKey mit Ihrem Computer. Ziehen Sie das Tools-Menü herunter und stellen Sie sicher, dass das ausgewählte Board Arduino Leonardo oder MaKey MaKey ist. Ziehen Sie das Tools-Menü auf Port herunter und stellen Sie sicher, dass der ausgewählte Port den Namen Ihres ausgewählten Boards hat. Laden Sie Ihre Skizze auf das Board hoch, indem Sie oben in der Arduino-IDE auf den nach rechts weisenden Pfeil klicken.

Schritt 5: Verbinden Sie alle Ihre Komponenten miteinander

1. Schließen Sie die Kabel vom MyoWare-Sensor an den MaKey MaKey wie folgt an:

• Das „+“am MyoWare geht an den 5V-Steckplatz am MaKey MaKey.
• Das "-" auf der MyoWare geht auf den Boden ("Erde") auf dem MaKey MaKey.
• Das "SIG" auf dem MyoWare geht zum A3-Steckplatz auf dem MaKey MaKey.

2. Bringen Sie drei Elektroden an MyoWare an.

3. Stecken Sie den MaKey MaKey ein. Wenn Sie einen Computer verwenden, der an eine Steckdose angeschlossen ist, stecken Sie den MaKey MaKey in einen USB-Stromisolator und dann in den USB-Port des Computers. (Dies ist eine Sicherheitsvorkehrung, damit bei einem Fehler mit der Stromversorgung Ihres Computers der Träger nicht direkt mit dem Stromnetz verbunden ist. Es ist unwahrscheinlich, dass ein solches Problem auftritt, aber wir möchten, dass Sie sicher sind.) Wenn Sie einen Laptop verwenden, der ohne Batterie betrieben wird (dh NICHT AN DIE WAND ANGESCHLOSSEN), sind Sie ohne den Isolator sicher.

4. Überprüfen Sie, ob alles eingeschaltet ist. Die rote LED von MaKey MaKey und die grüne LED von MyoWare sollten beide leuchten.

5. Reinigen Sie die Haut, an der Sie die MyoWare anbringen möchten, mit Reinigungsalkohol, um Schmutz und Öle zu entfernen.

6. Ziehen Sie die Klebefolie von den Elektroden ab und bringen Sie die MyoWare auf der Haut an. Sie möchten, dass sich die beiden Elektroden auf der MyoWare oben auf dem Muskel befinden, von dem Sie aufzeichnen möchten. Die am Draht befestigte Elektrode dient als Vergleich und sollte außerhalb des Muskels in einem Bereich platziert werden, der bei Kontraktion des Zielmuskels nicht aktiv ist.

7. Überprüfen Sie den Kleber auf den Elektroden, um sicherzustellen, dass sie gut auf der Haut abdichten. Möglicherweise müssen Sie die Kanten der Kleberinge in die Haut drücken, um eine gute Abdichtung zu erzielen.

Schritt 6: Einstellen von Schwellenwerten in der Arduino IDE

1. Wenn alles angeschlossen und eingeschaltet ist, öffnen Sie den seriellen Monitor in der Arduino IDE, indem Sie auf das Lupenwerkzeug in der oberen rechten Ecke klicken.

2. Der serielle Monitor sollte nun die Signalwerte von MyoWare anzeigen. Wenn Sie den Muskel beugen und entspannen, sollten sich die Werte entsprechend ändern. Sie sollten auch die rote LED an der MyoWare aufleuchten sehen, wenn Sie den Muskel stark genug anspannen.

3. Während Sie den seriellen Monitor beobachten, kontrahieren Sie den Muskel mit unterschiedlicher Intensität und achten Sie darauf, sich zwischen den Kontraktionen zu entspannen, um zur Grundlinie zurückzukehren. Bestimmen Sie einen Schwellenwert, oberhalb dessen die Kontraktion einen Tastendruck erzeugen soll. Höhere Werte erfordern eine stärkere Kontraktion, um den Tastendruck zu registrieren; niedrigere Werte machen es anfälliger für kleine Kontraktionen, aber auch anfälliger für Fehlalarme.

4. Ändern Sie in der Arduino-Skizze den Schwellenwert (const int thresh1) von 1000 auf den von Ihnen gewählten Schwellenwert.

5. Schließen Sie den seriellen Monitor, laden Sie die Skizze erneut hoch und beginnen Sie mit der Eingabe mit EMG. Möglicherweise müssen Sie den Schwellenwert neu einstellen, um die gewünschte Empfindlichkeit zu erreichen. Sie können auch mit der Verzögerung experimentieren, damit sie mehr oder weniger häufig abtastet.

Schritt 7: Viel Spaß mit Ihrem neuen hausgemachten EMG-System

Sie können die Elektroden an einer Vielzahl von Stellen am Körper platzieren (zum Beispiel im Gesicht, wie unser Labor-Cyborg Kyle Lee oben zeigt).

Experimentieren Sie mit den Stellen, an denen die Elektroden angebracht werden, und mit den vielen Möglichkeiten, was Sie mit den Tastendrücken tun können.

Lesen Sie außerdem weiter, um zu erfahren, wie Sie diesem System einen weiteren MyoWare-Sensor hinzufügen.

Schritt 8: Fügen Sie Ihrem EMG-System einen zweiten Sensor hinzu

1. Wiederholen Sie Schritt 2 für einen zweiten MyoWare-Sensor.

2. Um mehrere Sensoren an einen MaKey MaKey anzuschließen, müssen Sie jeden einzelnen mit Strom versorgen. Wir haben ein wenig Draht abisoliert, gelötet und abgeklebt, um einen Y-förmigen Stecker zu erstellen (siehe Bild oben) und den einzelnen Ausgang des Netzteils des MaKey MaKey in zwei Drähte aufgeteilt, die jeweils mit dem "+" -Stromeingang verbunden sind von zwei MyoWare.

3. Verbinden Sie die „SIG“-Steckplätze der MyoWare-Sensoren mit verschiedenen A-Steckplätzen auf der rechten Seite des MaKey MaKey (der Code, den wir unten bereitstellen, geht davon aus, dass Sie A3 und A4 verwenden).

4. Laden Sie die Skizze für zwei Sensoren hoch:

/* Diese Skizze liest zwei MyoWare-Sensorsignale und sendet einen Tastendruck 'b', wenn einer den Schwellenwert überschreitet, und 'c', wenn der andere den Schwellenwert überschreitet.*//* Schwellenwerte setzen*/const int thresh1 = 1000;const int thresh2 = 1000;/*Belegung der Eingänge am 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 keypress cKeyboard.write('c');delay(50);}if(sensor2Val >= thresh2){Keyboard.begin();// Send keypress bKeyboard.write('b');delay(50);}else // 50 ms warten, bevor erneut gesampelt wirddelay(50);}

5. Jetzt sollten beide Muskelwerte im seriellen Monitor sichtbar sein. Stellen Sie jeden Schwellenwert separat in der Arduino-Skizze ein, genau wie in Schritt 6, und laden Sie dann die Skizze neu.

Jetzt hat Ihr EMG-System zwei separate Eingänge

Wenn Sie sich etwas wild fühlen, können Sie ähnliche Verfahren befolgen, um dem System weitere MyoWare-Sensoren hinzuzufügen. Wenn Sie sich WIRKLICH wild fühlen, können Sie dem System sogar einen weiteren MaKey MaKey hinzufügen. Wir empfehlen Ihnen, mit diesem Design zu experimentieren.