Tastarea cu EMG folosind MyoWare: 8 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Autori:

L. Elizabeth Crawford și Dylan T. Vavra

Introducere:

În acest tutorial, vă vom arăta cum să creați un sistem simplu de electromiografie la domiciliu (EMG) - la prețul de aproximativ 100 USD - care va simți activarea musculară de pe suprafața pielii și o va folosi pentru a trimite o apăsare de tastă către un computer, ocolind tastatura. Pentru a realiza acest lucru am folosit un senzor clasic MaKey MaKey și un senzor MyoWare, împreună cu un pic de codare. Acest proiect necesită, de asemenea, o anumită lipire. Sfaturi utile pentru tehnica de lipire și siguranță pot fi găsite aici.

În primul rând, vă vom arăta cum să realizați acest lucru folosind un senzor MyoWare. Apoi, vă vom arăta cum să adăugați un al doilea la sistem (în scopurile noastre, am folosit două).

Speranța noastră este că alții vor putea imita această tehnologie DIY EMG, o vor adapta la nevoile lor specifice și o vor folosi pentru orice număr de aplicații interesante. L-am folosit în laboratorul nostru de Psihologie Experimentală de la Universitatea din Richmond pentru a reproduce cercetările care arată că oamenii imită expresiile faciale ale altora.

Pasul 1: Strângeți-vă materialele

Materiale:

• Calculator
• MaKey MaKey cu cablu USB însoțitor (ar trebui să puteți face acest lucru și cu un Arduino Leonardo, dar nu l-am încercat)
• Izolator de alimentare USB (cu excepția cazului în care funcționează un laptop alimentat cu baterie), cum ar fi Adafruit USB Isolator - USB de 100 mA izolat cu viteză redusă / maximă (nu este ilustrat)
• Senzori MyoWare
• Electrozi (x3 per senzor MyoWare) - am folosit electrozi Covidien Kendall de unică folosință EMG / ECG / EKG 1 "(24 mm)
• Anteturi separat (am folosit anteturi în formă de L)
• Sârme cu conector tată la un capăt, tată la celălalt
• Solder
• Bandă electrică

Instrumente:

• Ciocan de lipit
• Cleste de sarma
• Separator de sârmă

Software:

Arduino IDE cu MaKey MaKey addon

Pasul 2: Pregătiți senzorul MyoWare

1. Desfaceți un set de trei anteturi separat pentru lipire pe MyoWare.

2. Cu senzorul MyoWare poziționat cu bicepul cu fața în sus, introduceți capătul mai scurt al celor trei anteturi de jos în găurile care au un „+” (semnul plus”, un„ -”(semn negativ) și„ SIG” lângă ei. (A se vedea imaginea de mai sus.)

3. Lipiți anteturile în poziție.

Pasul 3: Conectați senzorul MyoWare la MaKey MaKey

1. Alegeți trei fire (ideal de culori diferite), masculin la un capăt, feminin la celălalt. Lungimea firelor de care aveți nevoie depinde de cât de departe doriți să fie MyoWare față de MaKey MaKey. Pentru a avea MyoWare pe față și MaKey MaKey odihnindu-se pe o masă, veți avea nevoie de aproximativ 18 inci.

2. Decideți ce funcție va servi firul fiecărei culori. Unul va fi utilizat pentru alimentare (conectarea la conectorul + de pe senzorul MyoWare), unul va fi utilizat pentru împământare (conectarea la - conectorul de pe senzorul MyoWare), iar al treilea va fi folosit ca fir de semnal (conectarea la Conector SIG de pe MyoWare). În imaginile prezentate în acest instructable, folosim verde pentru putere, maro pentru sol și gri pentru semnal.

Pasul 4: Încărcați Sketch pe MaKey MaKey

1. Instalați Arduino IDE pe computer (Tutorial aici).

2. Instalați suplimentul MaKey MaKey pentru Arduino (Tutorial aici) deschizând preferințele dvs. Arduino (Fișier> Preferințe), accesând caseta de text Adrese URL ale Managerului de bord suplimentar și lipind în:

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

3. În IDE-ul Arduino, faceți clic pe fișier, trageți în jos pentru a crea o schiță nouă. Copiați și lipiți acest cod în fereastra de text:

/ * praguri pentru înregistrarea unei taste apăsați * / const int thirh1 = 1000; / * atribuirea intrărilor pe MaKey MaKey * / const int sensor1Pin = A3; #include LED-ul "Keyboard.h" int (9); setare nulă () { pinMode (LED, OUTPUT); Serial.begin (9600);} / * Codul de mai jos eșantionează MyoWare la fiecare 50 ms, își trimite valoarea la portul serial și, dacă valoarea este peste prag, trimite o apăsare de tastă. Puteți preleva probe mai frecvent reducând întârzierea. Acest lucru va face ca valorile să fie mai greu de citit în fereastra serială. * / Void loop () {int senzor1Val = analogRead (senzor1Pin); Serial.println (senzor1Val); dacă (senzor1Val> = treier1) {Tastatură.begin (); / / Trimite apăsarea tastei literei „c” Keyboard.write („c”); // așteptați 50 ms înainte de a preleva din nou eșantionarea (50);} altfel // așteptați 50 ms înainte de a preleva din nou eșantionul (50);}

4. Conectați MaKey MaKey la computer. Trageți în jos meniul de instrumente și asigurați-vă că placa selectată este Arduino Leonardo sau MaKey MaKey. Trageți în jos meniul de instrumente la Port și asigurați-vă că portul selectat are numele plăcii selectate. Încărcați schița pe tablă făcând clic pe săgeata orientată spre dreapta din partea de sus a IDE Arduino.

Pasul 5: conectați toate componentele împreună

1. Conectați firele de la senzorul MyoWare la MaKey MaKey după cum urmează:

• „+” De pe MyoWare merge la slotul de 5V de pe MaKey MaKey.
• „-” de pe MyoWare merge la pământ („pământ”) pe MaKey MaKey.
• „SIG” de pe MyoWare merge la slotul A3 de pe MaKey MaKey.

2. Conectați trei electrozi la MyoWare.

3. Conectați MaKey MaKey. Dacă utilizați un computer conectat la o priză, conectați MaKey MaKey la un izolator de alimentare USB și apoi conectați-l la portul USB al computerului. (Aceasta este o măsură de siguranță, astfel încât, dacă ceva nu merge bine cu sursa de alimentare din computer, purtătorul nu este conectat direct la rețeaua electrică. Este puțin probabil să apară o astfel de problemă, dar preferăm să fiți în siguranță.) Dacă folosiți un laptop care se descarcă dintr-o baterie (adică NU ESTE CONECTAT ÎN PERETE) sunteți în siguranță fără izolator.

4. Verificați dacă totul este pornit. LED-ul roșu MaKey MaKey și LED-ul verde MyoWare ar trebui să fie aprinse ambele.

5. Curățați pielea unde doriți să atașați MyoWare cu alcool pentru a îndepărta murdăria și uleiurile.

6. Îndepărtați suportul adeziv de pe electrozi și atașați MyoWare la piele. Vrei ca cei doi electrozi care se află pe MyoWare să fie deasupra mușchiului din care vrei să înregistrezi. Electrodul atașat la fir servește drept comparație și ar trebui să fie plasat în afara mușchiului într-o zonă care nu va fi activă atunci când mușchiul țintă este contractat.

7. Verificați adezivul pe electrozi pentru a vă asigura că aveți o etanșare bună a pielii. Poate fi necesar să apăsați marginile inelelor adezive pe piele pentru a obține o sigilare bună.

Pasul 6: Setarea pragurilor în Arduino IDE

1. Cu tot ce este conectat și pornit, deschideți monitorul serial în Arduino IDE făcând clic pe instrumentul pentru lupă din colțul din dreapta sus.

2. Monitorul serial ar trebui să afișeze acum valorile semnalului de pe MyoWare. Pe măsură ce flexați și relaxați mușchiul, ar trebui să vedeți că valorile se schimbă în consecință. De asemenea, ar trebui să vedeți LED-ul roșu de pe MyoWare să se aprindă atunci când contractați mușchiul suficient de tare.

3. În timp ce urmăriți monitorul serial, contractați mușchiul cu intensități diferite, asigurându-vă că vă relaxați între contracții pentru a reveni la valoarea inițială. Determinați o valoare prag peste care doriți ca contracția să producă o apăsare de tastă. Valorile mai mari vor necesita o contracție mai puternică pentru a înregistra apăsarea tastelor; valori mai mici îl vor face mai sensibil la contracții mici, dar și mai predispus la alarme false.

4. În schița Arduino, modificați valoarea pragului (const int thirh1) de la 1000 la pragul ales.

5. Închideți monitorul serial, reîncărcați schița și începeți să tastați cu EMG. Este posibil să fiți nevoit să reglați pragul pentru a obține sensibilitatea acolo unde doriți. De asemenea, puteți experimenta această întârziere, astfel încât să poată preleva probe mai mult sau mai puțin frecvent.

Pasul 7: Bucurați-vă de utilizarea noului dvs. sistem EMG de casă

Puteți așeza electrozii într-o multitudine de locuri pe corp (de exemplu, pe față, așa cum descrie mai sus cyborg-ul nostru de laborator Kyle Lee).

Experimentați cu locații pentru a pune electrozii și cu numeroasele posibilități în ceea ce ați putea folosi apăsarea tastelor.

De asemenea, continuați să citiți pentru a afla cum să adăugați un alt senzor MyoWare la acest sistem.

Pasul 8: Adăugați un al doilea senzor la sistemul dvs. EMG

1. Repetați Pasul 2 pentru un al doilea senzor MyoWare.

2. Pentru a atașa mai mulți senzori la un singur MaKey MaKey, veți avea nevoie de o modalitate de a obține energie pentru fiecare. Am făcut un pic de sârmă, lipire și lipire pentru a crea un conector în formă de Y (a se vedea imaginea de mai sus), împărțind singura ieșire de la sursa de alimentare MaKey MaKey în două fire care se conectează la intrarea de putere "+" de pe fiecare din două MyoWares.

3. Conectați sloturile „SIG” de pe senzorii MyoWare la diferite sloturi A din partea dreaptă a MaKey MaKey (codul pe care îl oferim mai jos presupune că utilizați A3 și A4).

4. Încărcați schița pentru doi senzori:

/ * această schiță citește două semnale ale senzorilor MyoWare și trimite o apăsare de tastă „b” atunci când unul trece peste prag și „c” când celălalt trece peste prag. 1000; / * alocarea intrărilor pe 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 (senzor1Val> = treh1) {Keyboard.begin (); // Trimite tastă cKeyboard.write ('c'); întârziere (50);} if (senzor2Val> = treșire2) {Keyboard.begin (); // Trimiteți apăsarea tastei bKeyboard.write ('b'); întârziere (50);} altfel // așteptați 50 ms înainte de a preleva din nou eșantionul (50);}

5. Acum ambele citiri musculare ar trebui să fie vizibile pe monitorul serial. Setați fiecare prag separat în schița Arduino, la fel ca la Pasul 6, apoi reîncărcați schița.

Acum sistemul dvs. EMG va avea două intrări separate

Dacă ajungi să te simți puțin sălbatic, ai putea urma proceduri similare pentru a adăuga mai mulți senzori MyoWare la sistem. Dacă ajungi să te simți cu adevărat sălbatic, ai putea adăuga chiar și un alt MaKey MaKey la sistem. Vă încurajăm să experimentați acest design.