Exoskeletarm: 9 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Exoskelet is een buitenste raamwerk dat op een biologische arm kan worden gedragen. Het wordt aangedreven door actuatoren en kan hulp bieden of de kracht van de biologische arm vergroten, afhankelijk van het vermogen van de actuator. Elektromyografie (EMG) is de geschikte benadering voor mens-machine-interface met behulp van exoskelet.

Als we met EMG werken, meten we eigenlijk de motor unit actiepotentiaal [MUAP] die in de spiervezels wordt gegenereerd. Dit potentieel bouwt zich op in de spieren wanneer het een signaal van de hersenen ontvangt om samen te trekken of te ontspannen.

Stap 1: Meer over Exo-Arm

Het zenuwpotentieel

• MOTOR UNIT ACTIEPOTENTIEEL (MUAP) wordt gegenereerd op het oppervlak van onze armen wanneer we onze arm samentrekken of ontspannen

. • Amplitude is in de orde van 0-10 millivolt

• De frequentie tussen 0-500Hz.

• Deze MUAP is de kern van dit project en de basis van EMG-verwerking.

DE EXOSKELETON ARM• Het is een buitenste frame dat op een biologische arm kan worden gedragen

• Het maakt gebruik van een niet-invasieve methode om MUAP van spieren te verkrijgen om het raamwerk te controleren, dat op een biologische arm kan worden gedragen.

• Aangedreven door een servomotor met hoog koppel.

• Kan hulp bieden of de kracht van de biologische arm vergroten, afhankelijk van het koppel van de servomotor

. • Elektromyografie (EMG) is de geschikte benadering voor mens-machine-interface (HMI) met behulp van exoskelet (EXO).

Stap 2: Vereiste hardwaretools:

Klik op de links om naar waar je items kunt kopen te gaan

1) 1x Microcontroller-bord: EVAL-ADuCM360 PRECISIE ANALOGE MICROCONTROLLER (Analog Devices Inc.) Dit microcontroller-bord wordt in ons project gebruikt als het brein om de exoskeletarm te besturen. Dit proces zal worden gebruikt voor het koppelen van onze EMG-sensoren aan de arm (servomotoren).

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) Deze ontvangt een signaal van EMGelektrodes en geeft de differentiële versterking als uitvoer.

3) 2x OP-AMP: ADTL082/84 (Analog Devices Inc.) De output van de DIFFERENTILE VERSTERKER wordt gelijkgericht en deze output wordt naar het LOW PASS FILTER en vervolgens naar de GAIN AMPLIFIER gevoerd.

4) 1x SERVOMOTOREN: 180 kg*cm koppel. Het wordt gebruikt voor de beweging van de arm.

5) 3x EMG-kabels en elektroden: voor het verkrijgen van signalen.

6) 2x batterij en oplader: twee 11.2V, 5Ah Li-Po-batterijen, deze worden gebruikt om de servo van stroom te voorzien. Twee 9V-batterijen om het EMG-circuit van stroom te voorzien.

7) 1x1 meter aluminium plaat (3 mm dik) voor frame-ontwerp.

Weerstanden

• 5x 100 kOhm 1%

• 1x 150 Ohm 1%

• 3x 1 kOhm 1%

• 1x 10 kOhm-trimmer

condensatoren

• 1x 22,0 nF Tant

• 1x 0,01 uF keramische schijf

Diversen

• 2x 1N4148 Diode

• Overbruggingsdraden

• 1x Oscilloscoop

• 1x multimeter

• Bouten en moeren

• Klittenbandstrips

• Kussenvulling schuim

OPMERKING

a) U kunt elke gewenste microcontroller kiezen, maar deze moet ADC- en PWM-pinnen hebben.

b) OP-AMP TL084 (DIP-pakket) kan worden gebruikt in plaats van ADTL082/84 (SOIC-pakket).

c) Als u geen EMG-sensor wilt bouwen, klik dan hier EMG-sensor.

Stap 3: Gebruikte software:

1)KEIL uVision voor het samenstellen van de code en het bewaken van het signaal.

2) Multisim voor circuitontwerp en simulatie.

3) Blender voor 3D-simulatie van frame.

4) Arduino en verwerking voor daadwerkelijke sensorsimulatietesten.

Stap 4: METHODOLOGIE

De exoskeletarm werkt in twee modi. De eerste modus is de geautomatiseerde modus waarin EMG-signalen na de signaalverwerking de servo zullen aansturen en de tweede handmatige modus, een potentiometer zal de servomotor aansturen.

Stap 5: EMG-circuit

Stap 6: Verschillende stadia in EMG-signaalverwerking en sensortesten: