Датчик EGM:что это такое и как его использовать

Вы когда-нибудь задумывались, как можно управлять манипулятором для игровых приложений? Или, возможно, как вы могли бы измерить мышечную активность? Ключом к вашему любопытству является датчик ЭГМ.

ЭГМ или электромиография имеют решающее значение для медицинских исследований и диагностики нервно-мышечных расстройств. Кроме того, изобретение мощных интегральных схем и микроконтроллеров привело к появлению датчиков ЭМГ в робототехнике, протезировании и других приложениях управления.

Однако EMG остается дорогим и недоступным как для многих инженеров, так и для любителей. К счастью, мы здесь, чтобы показать вам, как создать датчик ЭМГ для вашего следующего проекта.

Как используются датчики ЭМГ?

Основная цель датчика ЭМГ состоит в том, чтобы измерять небольшую электрическую активность покоящихся и сокращающихся мышц при движениях рук. Например, измеряемые мышечные движения — это движение руки, сжатие кулака, щелканье пальцами и т. д.

Но это не отменяет того факта, что разные люди используют датчики ЭМГ для разных целей.

Например, некоторые используют датчики ЭМГ для клинических и биомедицинских целей, таких как крепление протезов, нервно-мышечные заболевания и нарушения двигательного контроля. Напротив, другие используют их для приложений управления, таких как робототехника, обнаружение движения и т. д.

Протез руки

Как работают датчики ЭМГ?

По правде говоря, датчики ЭМГ измеряют то, что мы называем активностью ЭМГ. Эта деятельность связана с количеством сокращений, которые производят ваши мышцы, и количеством сокращающихся мышц. Датчик ЭМГ может измерять эту активность в микровольтах.

Кроме того, величина амплитуды напряжения, регистрируемая датчиком ЭМГ, зависит от силы сокращения мышц. Другими словами, чем сильнее мышечное сокращение, тем больше мышц активируется, что создает более высокую амплитуду напряжения.

Интересно, что размещение электродов рядом с группами мышц может помочь вам записать активность или сигналы ЭМГ. Когда мышцы активируются, длина мышцы уменьшается, что позволяет коже и электродам двигаться. В результате электроды регистрируют электрическую активность или сигналы активных мышечных волокон при сокращении.

Типы датчиков ЭМГ

Существует два основных типа датчиков ЭМГ, включая поверхностные датчики ЭМГ и встроенные датчики ЭМГ. Несмотря на то, что это два разных датчика, у них схожие процедуры.

1. Вставленные датчики ЭМГ

Есть два типа вставленных датчиков ЭМГ; Игольчатые датчики и датчики тонкой проволоки. Давайте подробнее рассмотрим эти два датчика.

(i) Игольчатые датчики ЭМГ

Вы можете найти эти виды датчиков ЭМГ в основном в клинических процедурах для нервно-мышечной оценки.

Здесь у нас есть важный кончик иглы, который вы можете использовать в качестве поверхности обнаружения. Как? Игла содержит изолированный провод в канюле, что позволяет обнаруживать мышечную активность.

Игольчатые датчики ЭМГ

(ii) Датчики тонкой проволоки

Как следует из названия, эти датчики представляют собой провода, но это не обычные провода. Вместо этого эти датчики из тонкой проволоки имеют небольшой диаметр, жесткие и не окисляются с высоким уровнем изоляции.

Кроме того, проволочные датчики имеют чрезвычайно тонкую конструкцию, что упрощает их имплантацию и извлечение из скелетных мышц. Самое приятное то, что эти датчики не так болезненны, как датчики-иглы.

2. Поверхностный датчик ЭМГ

В то время как вставленный датчик ЭМГ является инвазивным методом, поверхностный датчик ЭМГ не требует проникновения для обнаружения и записи активности/сигналов ЭМГ через поверхность кожи.

Поверхностные датчики ЭМГ

Эти датчики просты в использовании, и вам не нужен строгий медицинский контроль и сертификация, как их вставные аналоги. Кроме того, поверхностные ЭМГ-датчики в основном используются для контроля, спортивных медицинских оценок, двигательного поведения и нейромышечных записей.

Функции

Датчик ЭМГ обладает мощными функциями, которые делают его полезным для медицинских и контрольных проектов. Вот некоторые особенности стандартного датчика ЭМГ:

• Датчик ЭМГ совместим с Grove.
• Напряжение питания составляет от 3,3 В до 5 В.
• Датчик ЭМГ также оснащен кабелями длиной 1000 мм.
• Вы также получаете шесть одноразовых поверхностных электродов.
• Датчик имеет разъем 3,5 мм.
• Нет необходимости в дополнительном источнике питания.
• Он поддерживает платформы Arduino и Raspberry Pi.

Схема датчика ЭМГ с Arduino

Arduino и ЭМГ

Хотя у Myoware один из лучших датчиков ЭМГ, мы не можем отрицать, что он довольно дорогой. К счастью, есть более дешевые альтернативы, такие как детектор Grove-EMG, который мы будем использовать для этой схемы. С виду у него схожие функции, и вы можете легко интегрировать его с микроконтроллером.

Вот что вам понадобится для этого проекта.

• Плата Arduino

3D-иллюстрация платы Arduino

• Щит из рощи
• Панель Grove-LED
• Датчик Grove-EMG (поставляется с необходимыми кабелями для подключения)

Конфигурация оборудования

Вот как подключить детектор Grove-EMG к Arduino, чтобы создать схему датчика EMG:

1-й шаг :подключите экран Grove-base к плате Arduini.

2-й шаг :Затем подключите плату Grove-LED к порту D8 на плате Grove-base Shield.

3-й шаг :Теперь подключите датчик Grove-EMG к порту A0 базового щита.

4-й шаг :Наконец, подключите электроды к датчику ЭМГ и поместите их на предпочтительную группу мышц. Убедитесь, что вы соблюдаете расстояние между электродами.

Конфигурация программного обеспечения

После настройки вашего оборудования вам нужно будет уладить дела в области программного обеспечения.

Итак, вот что вам нужно сделать:

Шаг 1: Сначала загрузите код Arduino для этого кода здесь, затем скопируйте и вставьте его в Arduino Uno.

Шаг 2: Наконец, загрузите код и проверьте схему датчика ЭМГ.

Как тестировать

После загрузки кода начинается его инициализация. Действительно, процесс должен занять у вас максимум пять секунд. Во время этого процесса светодиодная полоса должна уменьшиться с 10 до 0.

Когда светодиодная панель погаснет, начните двигаться, чтобы проверить свою схему. Вы должны видеть, как эта полоса поднимается и опускается при соответствующем движении руки.

В чем разница между ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ и ЭОГ?

ЭКГ, ЭОГ, ЭМГ и ЭЭГ измеряют некоторую форму активности человека. Например, ЭКГ (электрокардиограмма) определяет сердечную деятельность, измеряя электроды на ногах, туловище и руках.

С другой стороны, ЭЭГ (электроэнцефалограмма) отслеживает активность мозга с помощью электродов на лбу. Напротив, ЭМГ (электромиограмма) измеряет активность мышц, а ЭОГ (электроокулограмма) измеряет движение глаз.

Сколько стоят датчики ЭМГ?

Популярный датчик мышц MyoWare может стоить до 39,95 долларов. Однако более доступный детектор Grove-EMG, который мы использовали в этом руководстве, стоит всего 3,50 доллара США.

Заключительные слова

Датчики ЭМГ являются важными устройствами в области медицины, поскольку они помогают врачам достигать различных биомедицинских целей. К таким приложениям относятся диагностика нервных и мышечных заболеваний, инструменты для медицинских исследований и управление протезами.

Помимо медицинских применений, датчики ЭМГ также пригодятся для управления роботами. Например, вы можете использовать датчики ЭМГ в качестве управляющего сигнала для движущихся роботов в зависимости от ваших конкретных потребностей.

Роботизированная рука

Вот некоторые из вещей, которых вы можете достичь с помощью EMG. Интересно, что в этой статье показан более доступный способ доступа к EMG для ваших инженерных проектов.

Итак, у вас есть еще вопросы? Не стесняйтесь обращаться к нам, и мы будем рады помочь.