Bras exosquelette : 9 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

L'exosquelette est un cadre externe qui peut être porté sur un bras biologique. Il est alimenté par des actionneurs et peut apporter une assistance ou augmenter la force du bras biologique, en fonction de la puissance de l'actionneur. L'électromyographie (EMG) est l'approche appropriée pour l'interface homme-machine à l'aide de l'exosquelette.

Lorsque nous travaillons avec l'EMG, nous mesurons en fait le potentiel d'action de l'unité motrice [MUAP] généré dans les fibres musculaires. Ce potentiel s'accumule dans les muscles lorsqu'il reçoit un signal du cerveau pour se contracter ou se détendre.

Étape 1: En savoir plus sur Exo-Arm

Le potentiel nerveux

• LE POTENTIEL D'ACTION DE L'UNITÉ motrice (MUAP) est généré à la surface de nos bras chaque fois que nous contractons ou relâchons notre bras

. • L'amplitude est de l'ordre de 0 à 10 millivolts

• La fréquence entre 0-500Hz.

• Ce MUAP est le cœur de ce projet et la base du traitement EMG.

LE BRAS EXOSQUELET • C'est une armature externe qui peut être portée sur un bras biologique

• Il utilise une méthode non invasive pour acquérir le MUAP des muscles pour contrôler le cadre, qui peut être porté sur un bras biologique.

• Alimenté par un servomoteur à couple élevé.

• Peut fournir une assistance ou augmenter la force du bras biologique, en fonction du couple du servomoteur

. • L'électromyographie (EMG) est l'approche appropriée pour l'interface homme-machine (IHM) à l'aide de l'exosquelette (EXO).

Étape 2: Outils matériels requis:

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1) 1x carte microcontrôleur: MICROCONTROLEUR ANALOGIQUE DE PRECISION EVAL-ADuCM360 (Analog Devices Inc.) Cette carte microcontrôleur est utilisée dans notre projet comme cerveau pour contrôler le bras exosquelette. Ce processus sera utilisé pour interfacer nos capteurs EMG avec le bras (servo moteurs).

2) 1x AD620AN: (Analog Devices Inc.) Ceci reçoit le signal des électrodes EMG et donne le gain différentiel en sortie.

3) 2x OP-AMP: ADTL082/84 (Analog Devices Inc.) La sortie de l'AMPLIFICATEUR DIFFÉRENTIEL est rectifiée et cette sortie est envoyée au FILTRE PASSE-BAS puis à l'AMPLIFICATEUR DE GAIN.

4) 1x SERVOMOTEURS: couple de 180 kg*cm. Il est utilisé pour le mouvement du bras.

5) 3x EMG Câbles et électrodes: Pour l'acquisition du signal.

6) 2x Batterie et Chargeur: Deux batteries Li-Po 11.2V, 5Ah, elles seront utilisées pour alimenter le servo. Deux piles 9V pour alimenter le circuit EMG.

7) feuille d'aluminium de 1x1 mètre (3 mm d'épaisseur) pour la conception du cadre.

Résistances

• 5x 100 kOhm 1%

• 1x 150 Ohm 1%

• 3x 1 kOhm 1%

• 1x 10 kOhm Trimmer

Condensateurs

• 1x 22.0 nF Tant

• 1 disque en céramique de 0,01 uF

Divers

• 2x 1N4148 Diode

• Cavaliers

• 1 oscilloscope

• 1x multimètre

• Écrous et boulons

• Bandes Velcro

• Mousse de rembourrage de coussin

REMARQUE

a) Vous pouvez choisir n'importe quel microcontrôleur préféré, mais il doit avoir des broches ADC et PWM.

b) OP-AMP TL084 (DIP Package) peut être utilisé à la place de ADTL082/84 (SOIC Package).

c) Si vous ne voulez pas construire le capteur EMG, cliquez ici Capteur EMG.

Étape 3: Logiciel utilisé:

1)KEIL uVision pour compiler le code et surveiller le signal.

2) Multisim pour la conception et la simulation de circuits.

3) Blender pour la simulation 3D du cadre.

4) Arduino et traitement pour les tests de simulation de capteurs réels.

Étape 4: MÉTHODOLOGIE

Le bras exosquelette fonctionne en deux modes. Le premier mode est le mode automatisé dans lequel les signaux EMG après le traitement du signal commanderont le servomoteur et le second mode manuel, un potentiomètre commandera le servomoteur.

Étape 5: Circuit EMG

Étape 6: Différentes étapes du traitement du signal EMG et des tests de capteurs: