تایپ با EMG با استفاده از MyoWare: 8 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

نویسندگان:

L. Elizabeth Crawford & Dylan T. Vavra

معرفی:

در این آموزش ، ما قصد داریم نحوه ایجاد یک سیستم الکترومیوگرافی ساده (EMG) در خانه - با هزینه حدود 100 دلار - را نشان دهیم که فعال شدن ماهیچه ها را از سطح پوست حس کرده و از آن برای ارسال یک فشار کلید به یک کامپیوتر ، دور زدن صفحه کلید برای انجام این کار ، همراه با کمی کد نویسی ، از MaKey MaKey کلاسیک و سنسور MyoWare استفاده کردیم. این پروژه همچنین نیاز به لحیم کاری دارد. نکات مفید برای روش لحیم کاری و ایمنی را می توانید در اینجا پیدا کنید.

ابتدا ، نحوه انجام این کار را با استفاده از یک سنسور MyoWare به شما نشان خواهیم داد. سپس ، نحوه افزودن دومی به سیستم را به شما نشان می دهیم (برای اهداف ما ، از دو مورد استفاده کردیم).

امید ما این است که دیگران بتوانند از این فناوری DIY EMG تقلید کنند ، آن را با نیازهای خاص خود تطبیق داده و از آن برای هر تعداد برنامه کاربردی جالب استفاده کنند. ما از آن در آزمایشگاه روانشناسی تجربی خود در دانشگاه ریچموند برای تکرار تحقیقی استفاده کردیم که نشان می داد افراد از حالات صورت دیگران تقلید می کنند.

مرحله 1: مواد خود را جمع آوری کنید

مواد:

• کامپیوتر
• MaKey MaKey با کابل USB همراه (شما باید بتوانید این کار را با Arduino Leonardo نیز انجام دهید ، اما ما آن را امتحان نکرده ایم)
• USB Power isolator (مگر اینکه لپ تاپ باتری کار کند) ، مانند Adafruit USB Isolator - USB 100mA Isolated Low/Full Speed USB (در تصویر دیده نمی شود)
• سنسور (های) MyoWare
• الکترودها (x3 در هر سنسور MyoWare) - از الکترودهای یکبار مصرف Covidien Kendall EMG/ECG/EKG 1 "(24 میلی متر) استفاده کردیم
• سرصفحه های Breakaway (ما از هدرهای L شکل استفاده کردیم)
• سیم هایی با یک اتصال مرد در یک طرف ، زن از طرف دیگر
• لحیم کاری
• نوار الکتریکی

ابزارها:

• آهن لحیم کاری
• سیم چین
• تقسیم کننده سیم

نرم افزار:

Arduino IDE با افزونه MaKey MaKey

مرحله 2: سنسور MyoWare را آماده کنید

1. مجموعه ای از سه سربرگ جدا را برای لحیم کاری به MyoWare جدا کنید.

2. در حالی که سنسور MyoWare با عضله دو سر بازو قرار دارد ، انتهای کوتاهتر سه سر را از زیر به سوراخ هایی که دارای "+" (علامت بعلاوه "،"-"(علامت منفی) و" SIG "هستند وارد کنید. در کنار آنها. (به تصویر بالا مراجعه کنید.)

3. سرصفحه ها را در جای خود لحیم کنید.

مرحله 3: سنسور MyoWare را به MaKey MaKey وصل کنید

1. سه سیم (ایده آل با رنگهای مختلف) انتخاب کنید ، یک سر آن نر است ، و سر دیگر آن م femaleنث است. طول سیمهای مورد نیاز شما بستگی به این دارد که می خواهید MyoWare از MaKey MaKey چقدر فاصله داشته باشد. برای داشتن MyoWare روی صورت و MaKey MaKey روی یک میز ، شما به حدود 18 اینچ نیاز دارید.

2. تصمیم بگیرید که سیم هر رنگ به کدام عملکرد عمل می کند. یکی از آنها برای تغذیه (اتصال به + کانکتور سنسور MyoWare) ، یکی برای اتصال زمین (اتصال به - کانکتور سنسور MyoWare) ، و سومی به عنوان سیم سیگنال (وصل شدن به اتصال SIG در MyoWare). در تصاویر نشان داده شده در این دستورالعمل ، از سبز برای قدرت ، قهوه ای برای زمین و خاکستری برای سیگنال استفاده می کنیم.

مرحله 4: Sketch را در MaKey MaKey بارگذاری کنید

1. Arduino IDE را روی رایانه خود نصب کنید (آموزش اینجا).

2. افزونه MaKey MaKey را برای Arduino نصب کنید (آموزش اینجا) با باز کردن ترجیحات Arduino (پرونده> تنظیمات) ، رفتن به کادر متنی Additional Board Manager URLs و چسباندن در:

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

3. در Arduino IDE ، روی فایل کلیک کنید ، برای ایجاد یک طرح جدید ، آن را به پایین بکشید. این کد را در پنجره متن کپی و جایگذاری کنید:

/*آستانه ثبت کلید فشار*/const int thresh1 = 1000 ؛/*تعیین ورودی ها در MaKey MaKey*/const int sensor1Pin = A3 ؛#شامل "Keyboard.h" int LED (9) ؛ void setup () { pinMode (LED ، OUTPUT) ؛ Serial.begin (9600) ؛}/*کد زیر هر 50 میلی ثانیه از MyoWare نمونه می گیرد ، مقدار آن را به پورت سریال می فرستد و اگر مقدار از آستانه بالاتر باشد ، یک کلید فشار را ارسال می کند. با کاهش تاخیر می توانید نمونه های بیشتری را نمونه گیری کنید. با این کار خواندن مقادیر در پنجره سریال سخت تر می شود.*/void loop () {int sensor1Val = analogRead (sensor1Pin) ؛ Serial.println (sensor1Val) ؛ if (sensor1Val> = thresh1) {Keyboard.begin ()؛/ /فشردن کلید حرف "c" Keyboard.write ('c') ؛ // قبل از نمونه گیری مجدد 50 (50) ؛} ثانیه صبر کنید ؛} در غیر این صورت // قبل از نمونه گیری مجدد (50) 50 میلی ثانیه صبر کنید ؛}

4. MaKey MaKey را به رایانه خود وصل کنید. منوی ابزارها را پایین بکشید و مطمئن شوید که برد انتخابی Arduino Leonardo یا MaKey MaKey است. منوی Tools را به Port بکشید و مطمئن شوید که پورت انتخاب شده نام برد انتخابی شما را دارد. با کلیک روی پیکان رو به راست در بالای IDE آردوینو ، طرح خود را روی صفحه بارگذاری کنید.

مرحله 5: همه اجزای خود را با هم وصل کنید

1. سیمها را از سنسور MyoWare به MaKey MaKey وصل کنید:

• "+" در MyoWare به شکاف 5V در MaKey MaKey می رود.
• "-" در MyoWare به زمین ("زمین") در MaKey MaKey می رود.
• "SIG" در MyoWare به شکاف A3 در MaKey MaKey می رود.

2. سه الکترود را به MyoWare محکم کنید.

3. MaKey MaKey را وصل کنید. اگر از رایانه متصل به پریز برق استفاده می کنید ، MaKey MaKey را به جدا کننده برق USB وصل کنید و سپس آن را به پورت USB کامپیوتر وصل کنید. (این یک احتیاط ایمنی است به طوری که اگر مشکلی در منبع تغذیه رایانه شما رخ دهد ، کاربر مستقیماً به شبکه برق وصل نیست. بعید است چنین مشکلی رخ دهد ، اما ما ترجیح می دهیم شما ایمن باشید.) در صورت استفاده از لپ تاپ در حال شارژ باتری (به عنوان مثال ، در دیوار نصب نشده است) بدون عایق ایمن هستید.

4. بررسی کنید که آیا همه چیز روشن است. LED قرمز MaKey MaKey و LED سبز MyoWare هر دو باید روشن باشند.

5. پوستی را که می خواهید MyoWare را به آن بچسبانید با الکل مالش پاک کنید تا آلودگی و روغن از بین برود.

6. لایه چسبنده روی الکترودها را جدا کرده و MyoWare را به پوست وصل کنید. شما می خواهید دو الکترود موجود در MyoWare در بالای ماهیچه ای که می خواهید از آنها ضبط کنید قرار گیرد. الکترود متصل به سیم به عنوان مقایسه عمل می کند و باید از عضله در ناحیه ای قرار گیرد که هنگام انقباض عضله مورد نظر فعال نباشد.

7. چسب روی الکترودها را بررسی کنید تا مطمئن شوید مهر و موم خوبی روی پوست دارید. ممکن است لازم باشد لبه های حلقه های چسب را به پوست فشار دهید تا مهر و موم خوبی به دست آید.

مرحله 6: تنظیم Thresholds در Arduino IDE

1. با همه چیز متصل و روشن ، مانیتور سریال را در Arduino IDE با کلیک روی ابزار ذره بین در گوشه بالا سمت راست باز کنید.

2. مانیتور سریال باید مقادیر سیگنال را از MyoWare نشان دهد. همانطور که ماهیچه را خم می کنید و شل می کنید ، باید ببینید که مقادیر بر این اساس تغییر می کند. همچنین هنگامی که عضله را به اندازه کافی منقبض می کنید باید LED قرمز روی MyoWare روشن شود.

3. در حین تماشای مانیتور سریال ، ماهیچه را با شدت های مختلف منقبض کنید ، و مطمئن شوید که بین انقباضات استراحت کرده تا به حالت اولیه بازگردید. مقدار آستانه ای را تعیین کنید که می خواهید انقباض برای آن یک فشار کلید ایجاد کند. مقادیر بالاتر برای ثبت کلید فشار به انقباض قوی تری نیاز دارند. مقادیر کمتر آن را نسبت به انقباضات کوچک حساس تر می کند ، اما همچنین مستعد هشدارهای کاذب است.

4. در طرح آردوینو ، مقدار آستانه (const int thresh1) را از 1000 به آستانه انتخابی خود تغییر دهید.

5. مانیتور سریال را ببندید ، دوباره طرح را بارگذاری کنید و شروع به تایپ با EMG کنید. ممکن است متوجه شوید که باید آستانه را دوباره تنظیم کنید تا حساسیت را به جایی که می خواهید برسید. همچنین می توانید با تأخیر آزمایش کنید تا نمونه های آن بیشتر یا کمتر انجام شود.

مرحله 7: از استفاده از سیستم EMG خانگی جدید خود لذت ببرید

می توانید الکترودها را در بسیاری از نقاط بدن (به عنوان مثال ، روی صورت ، همانطور که سایبورگ آزمایشگاه ما کایل لی در بالا نشان می دهد) قرار دهید.

با مکان های قرار دادن الکترودها و امکانات متعددی که می توانید از کلیدهای فشاری برای انجام آن استفاده کنید ، آزمایش کنید.

همچنین ، برای یادگیری نحوه افزودن سنسور MyoWare دیگر به این سیستم ، به خواندن ادامه دهید.

مرحله 8: سنسور دوم را به سیستم EMG خود اضافه کنید

1. مرحله 2 را برای سنسور دوم MyoWare تکرار کنید.

2. برای اتصال چندین سنسور به یک MaKey MaKey ، به راهی برای برق رسانی به هر یک نیاز دارید. ما کمی سیم کشی ، لحیم کاری و چسباندن برای ایجاد اتصال Y شکل انجام دادیم (تصویر بالا را ببینید) ، خروجی واحد منبع تغذیه MaKey MaKey را به دو سیم تقسیم کرد که به هر دو به ورودی برق "+" متصل می شوند. از دو MyoWares

3. شکاف های "SIG" را در سنسورهای MyoWare به شکاف های A مختلف در سمت راست MaKey MaKey وصل کنید (کدی که در زیر ارائه می دهیم فرض می کند از A3 و A4 استفاده می کنید).

4. طرح دو سنسور را بارگذاری کنید:

/* این طرح دو سیگنال سنسور MyoWare را می خواند و هنگامی که یکی از آستانه بالاتر می رود و "c" را هنگامی که دیگری از آستانه بالاتر می رود ، کلید b را ارسال می کند.* //* تنظیم آستانه*/const int thresh1 = 1000 ؛ const int thresh2 = 1000؛/*تعیین ورودی ها در MaKey MaKey*/const int sensor1Pin = A3؛ const int sensor2Pin = A4؛#شامل "Keyboard.h" int LED (9)؛ void setup () {pinMode (LED، OUTPUT)؛ سریال.begin (9600)؛} حلقه void () {int sensor1Val = analogRead (sensor1Pin) ؛ int sensor2Val = analogRead (sensor2Pin) ؛ Serial.print (sensor1Val) ؛ Serial.print ("،") ؛ Serial.println (sensor2Val) ؛ if (sensor1Val> = thresh1) {Keyboard.begin ()؛ // ارسال کلید فشرده cKeyboard.write ('c')؛ تأخیر (50)؛} if (sensor2Val> = thresh2) {Keyboard.begin ()؛ // ارسال کلید bKeyboard.write ('b') ؛ تأخیر (50) ؛} else // قبل از نمونه گیری مجدد (50) 50 ms منتظر بمانید ؛}

5. حالا هر دو قرائت ماهیچه باید در مانیتور سریال قابل مشاهده باشند. هر آستانه را جداگانه در طرح آردوینو ، درست مانند مرحله 6 تنظیم کنید ، و سپس طرح را دوباره بارگذاری کنید.

اکنون سیستم EMG شما دو ورودی جداگانه خواهد داشت

اگر کمی احساس وحشت می کنید ، می توانید مراحل مشابهی را برای افزودن سنسورهای MyoWare بیشتر به سیستم دنبال کنید. اگر احساس می کنید واقعا وحشی هستید ، می توانید MaKey MaKey دیگری را نیز به سیستم اضافه کنید. ما شما را به آزمایش این طرح تشویق می کنیم.