Kirjoittaminen EMG: llä MyoWaren avulla: 8 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tekijät:

L. Elizabeth Crawford & Dylan T. Vavra

Johdanto:

Tässä opetusohjelmassa aiomme näyttää sinulle, kuinka luoda yksinkertainen kotona tehty elektromyografia (EMG) -järjestelmä - hintaan noin 100 dollaria - joka tunnistaa lihasten aktivoitumisen ihon pinnalta ja käyttää sitä näppäinpainalluksen lähettämiseen tietokone ohittamalla näppäimistön. Käytimme klassista MaKey MaKey -laitetta ja MyoWare -anturia tämän saavuttamiseksi yhdessä pienen koodauksen kanssa. Tämä projekti vaatii myös jonkin verran juottamista. Hyödyllisiä vinkkejä juotostekniikkaan ja turvallisuuteen löydät täältä.

Ensin näytämme, kuinka tämä tehdään yhdellä MyoWare -anturilla. Sitten näytämme sinulle, kuinka lisätä toinen järjestelmään (tarkoituksissamme käytimme kahta).

Toivomme, että muut voivat jäljitellä tätä DIY EMG -tekniikkaa, mukauttaa sitä omiin tarpeisiinsa ja käyttää sitä moniin mielenkiintoisiin sovelluksiin. Käytimme sitä Richmondin yliopiston kokeellisen psykologian laboratoriossa toistamaan tutkimusta, joka osoitti, että ihmiset matkivat muiden ilmeitä.

Vaihe 1: Kerää materiaalit

Materiaalit:

• Tietokone
• MaKey MaKey mukana tulevalla USB -kaapelilla (sinun pitäisi pystyä tekemään tämä myös Arduino Leonardolla, mutta emme ole kokeilleet sitä)
• USB -virtalähde (ellei paristokäyttöisellä kannettavalla ole virtaa), kuten Adafruit -USB -eristin - 100 mA: n eristetty matala/täysi nopeus USB (ei kuvassa)
• MyoWare -anturit
• Elektrodit (x3/MyoWare -anturi) - käytimme Covidien Kendallin kertakäyttöpinnan EMG/EKG/EKG -elektrodeja 1 "(24 mm)
• Irrotettavat otsikot (käytimme L-muotoisia otsikoita)
• Johdot, joissa on urosliitin toisessa päässä, naaras toisessa
• Juottaa
• Sähköteippi

Työkalut:

• Juotin
• Lankaleikkuri
• Langanjakaja

Ohjelmisto:

Arduino IDE ja MaKey MaKey -lisäosa

Vaihe 2: Valmistele MyoWare -anturi

1. Katkaise joukko kolme irrotettavaa otsikkoa juotettavaksi MyoWareen.

2. Kun MyoWare-anturi on hauispuoli ylöspäin, työnnä kolmen otsikon lyhyempi pää alhaalta reikiin, joissa on "+" (plusmerkki ","-"(negatiivinen merkki) ja" SIG " niiden vieressä. (Katso kuva yllä.)

3. Juotos otsikot paikalleen.

Vaihe 3: Liitä MyoWare -anturi MaKey MaKey -laitteeseen

1. Valitse kolme johtoa (mieluiten eri värejä), uros toisesta päästä, naaras toisesta. Tarvittavien johtojen pituus riippuu siitä, kuinka kauas haluat MyoWaren olevan MaKey MaKey -laitteesta. Jotta MyoWare olisi kasvoilla ja MaKey MaKey lepää pöydällä, tarvitset noin 18 tuumaa.

2. Päätä, mitä toimintoa kunkin värin lanka palvelee. Toista käytetään virtalähteenä (liittäminen MyoWare -anturin + -liitäntään), toista maadoitukseen (liittäminen MyoWare -anturin - -liitäntään) ja kolmatta käytetään signaalijohtimena (kytkeminen SIG -liitin MyoWaressa). Tässä ohjeessa esitetyissä kuvissa käytämme vihreää virtaa, ruskeaa maata ja harmaata signaalia.

Vaihe 4: Lataa luonnos MaKey MaKey -laitteeseen

1. Asenna Arduino IDE tietokoneellesi (opetusohjelma täällä).

2. Asenna MaKey MaKey -lisäosa Arduinoa varten (opetusohjelma täällä) avaamalla Arduino -asetuksesi (Tiedosto> Asetukset), siirtymällä Hallituksen ylimääräisten URL -osoitteiden tekstikenttään ja liittämällä:

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

3. Napsauta Arduino IDE: ssä tiedostoa, vedä alas ja luo uusi luonnos. Kopioi ja liitä tämä koodi teksti -ikkunaan:

/*kynnysarvot näppäinpainalluksen rekisteröimiseksi*/const int thresh1 = 1000;/*tulojen määritys MaKey MaKey*/const int sensor1Pin = A3; #include "Keyboard.h" int LED (9); void setup () { pinMode (LED, OUTPUT); Serial.begin (9600);}/*Alla oleva koodi ottaa näytteitä MyoWaresta 50 sekunnin välein, lähettää sen arvon sarjaporttiin ja jos arvo on kynnyksen yläpuolella, se lähettää näppäimen painalluksen. Voit ottaa näytteitä useammin vähentämällä viivettä. Tämä vaikeuttaa arvojen lukemista sarjaikkunassa.*/Void loop () {int sensor1Val = analogRead (sensor1Pin); Serial.println (sensor1Val); if (sensor1Val> = thresh1) {Keyboard.begin ();/ /Lähettää c -kirjaimen näppäinpainalluksen. Keyboard.write ('c'); // odota 50 ms ennen näytteenottoa uudestaan (50);} else // odota 50 ms ennen näytteenottoa uudelleen

4. Liitä MaKey MaKey tietokoneeseen. Vedä työkaluvalikko alas ja varmista, että valittu levy on Arduino Leonardo tai MaKey MaKey. Vedä työkaluvalikko alas Porttiin ja varmista, että valitulla portilla on valitun kortin nimi. Lataa luonnos taululle napsauttamalla oikeaa nuolta Arduino IDE: n yläosassa.

Vaihe 5: Liitä kaikki komponentit yhteen

1. Liitä johdot MyoWare -anturista MaKey MaKey -laitteeseen seuraavasti:

• MyoWaren "+" menee MaKey MaKeyn 5 V: n paikkaan.
• MyoWaren "-" menee MaKey MaKeyn maahan ("maahan").
• MyoWaren "SIG" siirtyy MaKey MaKeyn A3 -korttipaikkaan.

2. Napsauta kolme elektrodia MyoWare -laitteeseen.

3. Liitä MaKey MaKey. Jos käytät pistorasiaan liitettyä tietokonetta, kytke MaKey MaKey USB -virtalähteeseen ja sitten tietokoneen USB -porttiin. (Tämä on varotoimenpide, jotta jos tietokoneesi virtalähteessä tapahtuu jotain vikaa, käyttäjää ei ole kytketty suoraan sähköverkkoon. On epätodennäköistä, että tällainen ongelma ilmenee, mutta toivomme sinun olevan turvassa.) Jos käytät kannettavaa tietokonetta, jonka akku on tyhjä (EI KYTKETTY SEINÄÄN), olet turvassa ilman eristintä.

4. Tarkista, että kaikki on kytketty päälle. MaKey MaKey -punaisen LEDin ja vihreän MyoWare -merkkivalon tulee palaa.

5. Puhdista iho, johon haluat kiinnittää MyoWaren, hankaamalla alkoholia lian ja öljyjen poistamiseksi.

6. Irrota elektrodien liimapinta ja kiinnitä MyoWare ihoon. Haluat, että kaksi MyoWaren elektrodia ovat sen lihaksen päällä, josta haluat tallentaa. Lankaan kiinnitetty elektrodi toimii vertailuna, ja se tulisi sijoittaa pois lihasta alueelle, joka ei ole aktiivinen kohdelihaksen supistumisen yhteydessä.

7. Tarkista elektrodien liima ja varmista, että iho on hyvin tiivis. Saatat joutua puristamaan liimarenkaiden reunat ihoon hyvän tiivistyksen saamiseksi.

Vaihe 6: Kynnysarvojen asettaminen Arduino IDE: ssä

1. Kun kaikki on kytketty ja kytketty päälle, avaa sarjamonitori Arduino IDE: ssä napsauttamalla suurennustyökalua oikeassa yläkulmassa.

2. Sarjamonitorin pitäisi nyt näyttää MyoWaren signaalin arvot. Kun taivutat ja rentoutat lihaksia, sinun pitäisi nähdä arvojen muuttuvan vastaavasti. Sinun pitäisi myös nähdä MyoWaren punainen LED -valo palamaan, kun supistat lihaksia tarpeeksi lujasti.

3. Kun katselet sarjamonitoria, supista lihas eri voimakkuuksilla ja rentoudu supistusten välillä, jotta pääset takaisin perustasolle. Määritä kynnysarvo, jonka ylittyessä haluat supistuksen tuottavan näppäimen painalluksen. Korkeammat arvot vaativat voimakkaampaa supistusta näppäimen painalluksen rekisteröimiseksi; pienemmät arvot tekevät siitä herkemmän pienille supistuksille, mutta myös alttiimpia väärille hälytyksille.

4. Muuta Arduino -luonnoksessa kynnysarvo (const int thresh1) arvosta 1000 valitsemaasi kynnykseen.

5. Sulje sarjamonitori, lataa luonnos uudelleen ja aloita kirjoittaminen EMG: llä. Saatat joutua säätämään kynnystä uudelleen saadaksesi herkkyyden haluamallasi tavalla. Voit myös kokeilla viivettä niin, että se ottaa näytteitä useammin tai harvemmin.

Vaihe 7: Nauti uuden kotitekoisen EMG-järjestelmän käytöstä

Voit sijoittaa elektrodit moniin paikkoihin kehossa (esimerkiksi kasvoille, kuten laboratoriokyborgi Kyle Lee kuvaa yllä).

Kokeile elektrodien sijoituspaikkoja ja monia mahdollisuuksia käyttää näppäinpainalluksia.

Jatka myös lukemista ja opi lisäämään toinen MyoWare -anturi tähän järjestelmään.

Vaihe 8: Lisää toinen anturi EMG -järjestelmääsi

1. Toista vaihe 2 toisen MyoWare -anturin kanssa.

2. Jos haluat liittää useita antureita yhteen MaKey MaKey -laitteeseen, tarvitset tavan saada virtaa kullekin. Teimme hieman langan kuorimista, juottamista ja teippaamista Y-muotoisen liittimen luomiseksi (katso yllä oleva kuva), jakamalla MaKey MaKey -virtalähteen yksittäisen lähdön kahteen johtoon, jotka liitetään kummankin "+" -virtatuloon kahdesta MyoWaresta.

3. Liitä MyoWare-antureiden "SIG" -paikat erilaisiin A-korttipaikkoihin MaKey MaKeyn oikealla puolella (alla antamasi koodi olettaa, että käytät A3- ja A4-kortteja).

4. Lataa luonnos kahdelle anturille:

/* tämä luonnos lukee kaksi MyoWare -anturisignaalia ja lähettää näppäinpainalluksen 'b', kun toinen ylittää kynnyksen, ja 'c', kun toinen ylittää kynnyksen.* //* aseta kynnysarvot*/const int thresh1 = 1000; const int thresh2 = 1000;/*tulojen määritys MaKey MaKey*/const int sensor1Pin = A3; const int sensor2Pin = A4; #include "Keyboard.h" int LED (9); void setup () {pinMode (LED, OUTPUT); Sarja.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 (); // Lähetä näppäinpainallus cKeyboard.write ('c'); delay (50);} if (sensor2Val> = thresh2) {Keyboard.begin (); // Lähetä näppäimen painallus bKeyboard.write ('b'); delay (50);} else // odota 50 ms ennen näytteenottoa uudelleenviiveellä (50);}

5. Nyt molempien lihasten lukemien pitäisi näkyä sarjamittarissa. Aseta jokainen kynnys erikseen Arduino -luonnoksessa, kuten vaiheessa 6, ja lataa luonnos uudelleen.

Nyt EMG -järjestelmässäsi on kaksi erillistä tuloa

Jos tunnet olosi hieman villi, voit lisätä järjestelmään lisää MyoWare -antureita noudattamalla samanlaisia menettelyjä. Jos sinusta tuntuu todella villi, voit jopa lisätä toisen MaKey MaKeyn järjestelmään. Suosittelemme kokeilemaan tätä muotoilua.