Rakstīšana ar EMG, izmantojot MyoWare: 8 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Autori:

L. Elizabete Kroforda un Dilans T. Vavra

Ievads:

Šajā apmācībā mēs jums parādīsim, kā izveidot vienkāršu mājās elektromiogrāfijas (EMG) sistēmu - par aptuveni 100 ASV dolāriem -, kas jutīs muskuļu aktivizāciju no ādas virsmas un izmantos to, lai nosūtītu taustiņu nospiešanu dators, apejot tastatūru. Lai to paveiktu, mēs izmantojām klasisko MaKey MaKey un MyoWare sensoru, kā arī nelielu kodēšanu. Šim projektam nepieciešama arī neliela lodēšana. Šeit var atrast noderīgus padomus lodēšanas tehnikai un drošībai.

Pirmkārt, mēs parādīsim, kā to paveikt, izmantojot vienu MyoWare sensoru. Pēc tam mēs parādīsim, kā sistēmai pievienot otru (mūsu vajadzībām mēs izmantojām divus).

Mēs ceram, ka citi varēs atdarināt šo DIY EMG tehnoloģiju, pielāgot to savām īpašajām vajadzībām un izmantot jebkuram interesantam lietojumam. Mēs to izmantojām Ričmondas Universitātes Eksperimentālās psiholoģijas laboratorijā, lai atkārtotu pētījumus, kas parādīja, ka cilvēki atdarina citu sejas izteiksmes.

1. darbība: apkopojiet savus materiālus

Materiāli:

• Dators
• MaKey MaKey ar pievienoto USB kabeli (jums vajadzētu būt iespējai to izdarīt arī ar Arduino Leonardo, bet mēs to neesam izmēģinājuši)
• USB strāvas izolators (ja vien netiek darbināts klēpjdators ar akumulatoru), piemēram, Adafruit USB izolators - 100 mA izolēts zems/pilna ātruma USB (nav attēlā)
• MyoWare sensors (-i)
• Elektrodi (x3 katram MyoWare sensoram) - mēs izmantojām Covidien Kendall vienreizējās lietošanas virsmas EMG/EKG/EKG elektrodus 1 "(24 mm)
• Atdalāmas galvenes (mēs izmantojām L formas galvenes)
• Vadi ar vīriešu savienotāju vienā galā, sievietes otrā
• Lodēt
• Elektriskā lente

Rīki:

• Lodāmurs
• Stiepļu griezējs
• Vadu sadalītājs

Programmatūra:

Arduino IDE ar MaKey MaKey papildinājumu

2. darbība. Sagatavojiet MyoWare sensoru

1. Izjauciet trīs atdalāmu galvenes komplektu, lai lodētu uz MyoWare.

2. Kad MyoWare sensors ir novietots ar bicepsu uz augšu, ievietojiet trīs galvenes īsāko galu no apakšas caurumos, kuriem ir "+" (pluszīme ","-"(negatīva zīme) un" SIG ") blakus tiem. (Skatīt attēlu iepriekš.)

3. Lodējiet galvenes vietā.

3. darbība. Savienojiet MyoWare sensoru ar MaKey MaKey

1. Izvēlieties trīs vadus (ideālā gadījumā dažādu krāsu), vienā galā tēviņu, otrā - sievieti. Nepieciešamo vadu garums ir atkarīgs no tā, cik tālu vēlaties, lai MyoWare būtu no MaKey MaKey. Lai MyoWare būtu uz sejas un MaKey MaKey balstītos uz galda, jums vajadzēs apmēram 18 collas.

2. Izlemiet, kura funkcija kalpos katras krāsas vadam. Viens tiks izmantots strāvas padevei (pievienošana MyoWare sensora + savienotājam), otrs tiks izmantots zemēšanai (pievienošana MyoWare sensora - savienotājam), bet trešais tiks izmantots kā signāla vads (pievienošana SIG savienotājs MyoWare). Attēlos, kas parādīti šajā pamācībā, strāvai izmantojam zaļu, zemei brūnu un signālam pelēku.

4. darbība: augšupielādējiet skici MaKey MaKey

1. Instalējiet Arduino IDE savā datorā (apmācība šeit).

2. Instalējiet MaKey MaKey papildinājumu Arduino (apmācība šeit), atverot savas Arduino preferences (Fails> Preferences), dodoties uz tekstlodziņu Papildu pārvaldnieka vietrāži URL un ielīmējot:

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

3. Arduino IDE noklikšķiniet uz faila, velciet uz leju, lai izveidotu jaunu skici. Kopējiet un ielīmējiet šo kodu teksta logā:

/*sliekšņi taustiņa nospiešanas reģistrēšanai*/const int thresh1 = 1000;/*ieeju piešķiršana MaKey MaKey*/const int sensor1Pin = A3; #include "Keyboard.h" int LED (9); void setup () { pinMode (LED, OUTPUT); Serial.begin (9600);}/*Tālāk redzamais kods paraugus MyoWare ik pēc 50 ms, nosūta tā vērtību uz seriālo portu, un, ja vērtība ir virs sliekšņa, nosūta taustiņa nospiešanu. Jūs varat izlasīt biežāk, samazinot aizkavi. Tādējādi sērijas logā būs grūtāk nolasāmas vērtības.*/Void loop () {int sensor1Val = analogRead (sensor1Pin); Serial.println (sensor1Val); if (sensor1Val> = thresh1) {Keyboard.begin ();/ /Nosūta "c" burta taustiņu nospiešanu. Keyboard.write ('c'); // pagaidiet 50 ms pirms paraugu ņemšanas no jauna (50);} else // pagaidiet 50 ms pirms atkārtotas aizvākšanas (50);}

4. Savienojiet MaKey MaKey ar datoru. Pavelciet uz leju rīku izvēlni un pārliecinieties, vai izvēlētā tāfele ir Arduino Leonardo vai MaKey MaKey. Pavelciet uz leju rīku izvēlni līdz Portam un pārliecinieties, vai atlasītajam portam ir jūsu izvēlētās plates nosaukums. Augšupielādējiet savu skici pie tāfeles, noklikšķinot uz labās puses bultiņas Arduino IDE augšpusē.

5. darbība. Savienojiet visus komponentus kopā

1. Savienojiet vadus no MyoWare sensora ar MaKey MaKey šādi:

• "+" MyoWare iet uz 5V slotu MaKey MaKey.
• "-" uz MyoWare iet uz zemes ("zeme") uz MaKey MaKey.
• "SIG" MyoWare iet uz A3 slotu MaKey MaKey.

2. Piestipriniet trīs elektrodus pie MyoWare.

3. Pievienojiet MaKey MaKey. Ja izmantojat datoru, kas pievienots strāvas kontaktligzdai, pievienojiet MaKey MaKey USB barošanas izolētājam un pēc tam pievienojiet to datora USB portam. (Tas ir drošības pasākums, lai gadījumā, ja datora barošanas avotā kaut kas noiet greizi, lietotājs nebūtu tieši pievienots elektrotīklam. Maz ticams, ka šāda problēma varētu rasties, bet mēs vēlamies, lai jūs būtu drošībā.) Ja izmantojat klēpjdatoru, kuram izlādējas akumulators (ti, NAV IESLĒGTS SĒNĀ), jūs esat drošībā bez izolatora.

4. Pārbaudiet, vai viss ir ieslēgts. Gan MaKey MaKey sarkanajai gaismas diodei, gan MyoWare zaļajai gaismas diodei vajadzētu iedegties.

5. Notīriet ādu, kur vēlaties piestiprināt MyoWare, ar spirtu, lai notīrītu netīrumus un eļļas.

6. Noņemiet līmi uz elektrodiem un piestipriniet MyoWare pie ādas. Jūs vēlaties, lai divi elektrodi, kas atrodas uz MyoWare, būtu virs muskuļa, no kura vēlaties ierakstīt. Elektrods, kas piestiprināts pie stieples, kalpo kā salīdzinājums, un tas jānovieto no muskuļiem vietā, kas nebūs aktīva, kad mērķa muskulis ir savilkts.

7. Pārbaudiet līmi uz elektrodiem, lai pārliecinātos, ka āda ir labi noslēgta. Lai iegūtu labu blīvējumu, jums, iespējams, vajadzēs iespiest līmes gredzenu malas ādā.

6. darbība: sliekšņu iestatīšana Arduino IDE

1. Kad viss ir pievienots un ieslēgts, atveriet sērijas monitoru Arduino IDE, noklikšķinot uz palielināmā stikla rīka augšējā labajā stūrī.

2. Sērijveida monitoram tagad vajadzētu parādīt MyoWare signāla vērtības. Liekot un atslābinot muskuļus, vajadzētu redzēt, ka vērtības attiecīgi mainās. Jums vajadzētu arī redzēt, ka MyoWare iedegas sarkanā gaismas diode, kad pietiekami stipri savelkat muskuļus.

3. Skatoties sērijveida monitoru, savelciet muskuļus ar dažādu intensitāti, noteikti atslābinieties starp kontrakcijām, lai atgrieztos sākotnējā stāvoklī. Nosakiet sliekšņa vērtību, virs kuras vēlaties, lai kontrakcija radītu taustiņu nospiešanu. Lai reģistrētu augstākas vērtības, būs nepieciešama spēcīgāka kontrakcija, lai reģistrētu taustiņu nospiešanu; zemākas vērtības padarīs to jutīgāku pret nelielām kontrakcijām, bet arī vairāk pakļaus viltus trauksmēm.

4. Arduino skicē mainiet sliekšņa vērtību (const int thresh1) no 1000 uz izvēlēto slieksni.

5. Aizveriet seriālo monitoru, atkārtoti augšupielādējiet skici un sāciet rakstīt ar EMG. Iespējams, jums būs jāpielāgo slieksnis, lai jutību sasniegtu vēlamajā vietā. Varat arī eksperimentēt ar aizkavi, lai tas vairāk vai retāk ņemtu paraugus.

7. solis: izbaudiet savas jaunās mājās gatavotās EMG sistēmas izmantošanu

Jūs varat novietot elektrodus daudzās ķermeņa vietās (piemēram, uz sejas, kā mūsu laboratorijas kiborgs Kails Lī attēlo iepriekš).

Eksperimentējiet ar vietām, kur ievietot elektrodus, un ar daudzajām iespējām, ko varētu izmantot, nospiežot taustiņus.

Turpiniet arī lasīt, lai uzzinātu, kā šai sistēmai pievienot citu MyoWare sensoru.

8. solis: pievienojiet otro sensoru savai EMG sistēmai

1. Atkārtojiet 2. darbību otram MyoWare sensoram.

2. Lai vienam MaKey MaKey pievienotu vairākus sensorus, jums ir nepieciešams veids, kā iegūt strāvu katram no tiem. Mēs izveidojām mazliet vadu noņemšanu, lodēšanu un teipošanu, lai izveidotu Y veida savienotāju (skatiet attēlu iepriekš), sadalot vienu izeju no MaKey MaKey barošanas avota divos vados, kas savienojas ar "+" barošanas ieeju katrā no diviem MyoWares.

3. Savienojiet MyoWare sensoru "SIG" slotus ar dažādām A-ligzdām MaKey MaKey labajā pusē (tālāk sniegtais kods pieņem, ka izmantojat A3 un A4).

4. Augšupielādējiet divu sensoru skici:

/* šī skice nolasa divus MyoWare sensoru signālus un nosūta taustiņu “b”, kad viens pārsniedz slieksni, un “c”, kad otrs pārsniedz slieksni.* //* iestatīt sliekšņus*/const int thresh1 = 1000; const int thresh2 = 1000;/*ieeju piešķiršana 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 (sensor1Val> = thresh1) {Keyboard.begin (); // Sūtīt taustiņu nospiešanu cKeyboard.write ('c'); delay (50);} if (sensor2Val> = thresh2) {Keyboard.begin (); // Sūtīt taustiņu nospiešanu

5. Tagad abiem muskuļu rādījumiem jābūt redzamiem sērijas monitorā. Iestatiet katru slieksni atsevišķi Arduino skicē, tāpat kā 6. darbībā, un pēc tam atkārtoti ielādējiet skici.

Tagad jūsu EMG sistēmai būs divas atsevišķas ieejas

Ja jūtaties mazliet mežonīgs, varat veikt līdzīgas procedūras, lai pievienotu sistēmai vairāk MyoWare sensoru. Ja jūtaties patiesi mežonīgs, jūs pat varētu pievienot sistēmai citu MaKey MaKey. Mēs iesakām eksperimentēt ar šo dizainu.