Skrive med EMG ved hjelp av MyoWare: 8 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Forfattere:

L. Elizabeth Crawford & Dylan T. Vavra

Introduksjon:

I denne opplæringen skal vi vise deg hvordan du lager et enkelt elektromyografi (EMG) hjemme - til en pris av omtrent $ 100 - som vil føle muskelaktivering fra overflaten av huden og bruke den til å sende et tastetrykk til en datamaskin, omgå tastaturet. Vi brukte en klassisk MaKey MaKey og en MyoWare -sensor for å oppnå dette, sammen med litt koding. Dette prosjektet krever også litt lodding. Nyttige tips for loddeteknikk og sikkerhet finner du her.

Først vil vi vise deg hvordan du oppnår dette ved hjelp av en MyoWare -sensor. Deretter viser vi deg hvordan du legger til en til i systemet (for våre formål brukte vi to).

Vårt håp er at andre vil kunne etterligne denne DIY EMG -teknologien, tilpasse den til deres spesifikke behov og bruke den til en rekke interessante applikasjoner. Vi brukte det i vårt eksperimentelle psykologilaboratorium ved University of Richmond for å replikere forskning som viser at folk etterligner andres ansiktsuttrykk.

Trinn 1: Samle materialet ditt

Materialer:

• Datamaskin
• MaKey MaKey med tilhørende USB -kabel (du bør også kunne gjøre dette med en Arduino Leonardo, men vi har ikke prøvd det)
• USB -strømisolator (med mindre du går fra en batteridrevet bærbar datamaskin), for eksempel Adafruit USB Isolator - 100mA Isolated Low/Full Speed USB (ikke avbildet)
• MyoWare -sensor (er)
• Elektroder (x3 per MyoWare -sensor) - vi brukte Covidien Kendall Engangsflate EMG/EKG/EKG -elektroder 1 "(24 mm)
• Breakaway headers (vi brukte L-formede overskrifter)
• Ledninger med hannkontakt i den ene enden, hunn i den andre
• Lodding
• Elektrisk tape

Verktøy:

• Loddejern
• Wire cutter
• Wire splitter

Programvare:

Arduino IDE med MaKey MaKey -tillegg

Trinn 2: Klargjør MyoWare -sensoren

1. Bryt av et sett med tre utbryterhoder for lodding til MyoWare.

2. Når MyoWare-sensoren er plassert med bicep-en vendt opp, setter du den kortere enden av de tre hodene nedenfra inn i hullene som har et "+" (pluss-tegn ", et"-"(negativt tegn) og" SIG " ved siden av dem. (Se bildet ovenfor.)

3. Lodd overskriftene på plass.

Trinn 3: Koble MyoWare -sensoren til MaKey MaKey

1. Velg tre ledninger (helst i forskjellige farger), hann i den ene enden, hunn i den andre. Lengden på ledningene du trenger avhenger av hvor langt du vil at MyoWare skal være fra MaKey MaKey. For å ha MyoWare i ansiktet og MaKey MaKey hvile på et bord, trenger du omtrent 18 tommer.

2. Bestem hvilken funksjon ledningen til hver farge skal tjene. Den ene vil bli brukt til strøm (plugging i + -kontakten på MyoWare -sensoren), den ene vil bli brukt til jord (plugging i - -kontakten på MyoWare -sensoren), og den tredje vil bli brukt som signalkabel (plugges inn i SIG -kontakt på MyoWare). På bildene vist i denne instruksjonsboken bruker vi grønt for strøm, brunt for bakken og grått for signal.

Trinn 4: Last opp skisse til MaKey MaKey

1. Installer Arduino IDE på datamaskinen din (opplæring her).

2. Installer MaKey MaKey -tillegget for Arduino (opplæring her) ved å åpne Arduino -preferansene (Fil> Preferanser), gå til tilleggsboksen for tilleggsstyringsadresser og lime inn:

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

3. Klikk på filen i Arduino IDE, trekk ned for å lage en ny skisse. Kopier og lim inn denne koden i tekstvinduet:

/*terskler for registrering av tastetrykk*/const int thresh1 = 1000;/*tildeling av innganger på MaKey MaKey*/const int sensor1Pin = A3; #include "Keyboard.h" int LED (9); void setup () { pinMode (LED, OUTPUT); Serial.begin (9600);}/*Koden nedenfor prøver MyoWare hver 50 ms, sender verdien til serieporten, og hvis verdien er over terskelen, sender et tastetrykk. Du kan prøve oftere ved å redusere forsinkelsen. Dette vil gjøre verdiene vanskeligere å lese i det serielle vinduet.*/Void loop () {int sensor1Val = analogRead (sensor1Pin); Serial.println (sensor1Val); if (sensor1Val> = thresh1) {Keyboard.begin ();/ /Sender tastetrykk på bokstaven "c" Keyboard.write ('c'); // vent 50 ms før prøvetaking igjen forsinkelse (50);} else // vent 50 ms før prøvetaking igjen forsinkelse (50);}

4. Koble MaKey MaKey til datamaskinen. Trekk ned verktøymenyen og kontroller at det valgte brettet er Arduino Leonardo eller MaKey MaKey. Trekk ned verktøymenyen til Port, og kontroller at den valgte porten har navnet på det valgte kortet. Last opp skissen din til brettet ved å klikke på pilen til høyre øverst på Arduino IDE.

Trinn 5: Koble alle komponentene dine sammen

1. Koble ledninger fra MyoWare -sensoren til MaKey MaKey på følgende måte:

• "+" På MyoWare går til 5V -sporet på MaKey MaKey.
• "-" på MyoWare går til bakken ("jorden") på MaKey MaKey.
• "SIG" på MyoWare går til A3 -sporet på MaKey MaKey.

2. Fest tre elektroder til MyoWare.

3. Koble til MaKey MaKey. Hvis du bruker en datamaskin som er koblet til en stikkontakt, kobler du MaKey MaKey til en USB -strømisolator og kobler den deretter til datamaskinens USB -port. (Dette er en sikkerhetsforanstaltning, slik at hvis noe går galt med strømforsyningen i datamaskinen din, er brukeren ikke direkte koblet til det elektriske nettet. Det er usannsynlig at et slikt problem skulle oppstå, men vi foretrekker at du er trygg.) Hvis du bruker en bærbar datamaskin som går tom for et batteri (dvs. IKKE PLUGGET I VEGGEN) er du trygg uten isolatoren.

4. Kontroller at alt er slått på. MaKey MaKey røde LED og MyoWare grønne LED skal lyse.

5. Rengjør huden der du vil feste MyoWare med sprit for å fjerne smuss og oljer.

6. Fjern den selvklebende støtten på elektrodene og fest MyoWare til huden. Du vil at de to elektrodene på MyoWare skal være på toppen av muskelen du vil ta opp fra. Elektroden festet til ledningen fungerer som en sammenligning, og skal plasseres utenfor muskelen i et område som ikke vil være aktivt når målmusklen trekkes sammen.

7. Kontroller limet på elektrodene for å sikre at du har en god tetning mot huden. Du må kanskje trykke kantene på limringene inn i huden for å få en god tetning.

Trinn 6: Angi terskler i Arduino IDE

1. Med alt tilkoblet og slått på, åpner du den serielle skjermen i Arduino IDE ved å klikke på forstørrelsesglassverktøyet øverst til høyre.

2. Den serielle skjermen skal nå vise signalverdiene fra MyoWare. Når du bøyer og slapper av muskelen, bør du se at verdiene endres tilsvarende. Du bør også se den røde LED -lampen på MyoWare lyse når du trekker muskelen hardt nok sammen.

3. Mens du ser på seriemonitoren, trekker du muskelen sammen med forskjellige intensiteter. Sørg for å slappe av mellom sammentrekningene for å komme tilbake til baseline. Bestem en terskelverdi over hvilken du vil at sammentrekningen skal gi et tastetrykk. Høyere verdier vil kreve en sterkere sammentrekning for å registrere tastetrykket; lavere verdier vil gjøre det mer følsomt for små sammentrekninger, men også mer utsatt for falske alarmer.

4. I Arduino -skissen endrer du terskelverdien (const int thresh1) fra 1000 til din valgte terskel.

5. Lukk den serielle skjermen, last opp skissen igjen, og begynn å skrive med EMG. Det kan hende du må justere terskelen for å få følsomheten der du vil ha den. Du kan også eksperimentere med forsinkelsen slik at den prøver mer eller mindre ofte.

Trinn 7: Nyt bruk av ditt nye hjemmelagde EMG-system

Du kan plassere elektrodene på et mangfold av steder på kroppen (for eksempel i ansiktet, som laboratoriecyborg Kyle Lee viser ovenfor).

Eksperimenter med steder for å sette elektrodene og med de mange mulighetene for hva du kan bruke tastetrykkene til å gjøre.

Fortsett også å lese for å lære hvordan du legger til en annen MyoWare -sensor i dette systemet.

Trinn 8: Legg til en ekstra sensor i ditt EMG -system

1. Gjenta trinn 2 for en annen MyoWare -sensor.

2. For å koble flere sensorer til en MaKey MaKey, trenger du en måte å få strøm til hver enkelt. Vi gjorde litt trådstripping, lodding og taping for å lage en Y-formet kontakt (se bildet ovenfor), og delte enkeltutgangen fra MaKey MaKey's strømforsyning til to ledninger som kobles til "+" strøminngangen på hver av to MyoWares.

3. Koble "SIG" -sporene på MyoWare-sensorene til forskjellige A-spor på høyre side av MaKey MaKey (koden vi gir nedenfor forutsetter at du bruker A3 og A4).

4. Last opp skissen for to sensorer:

/* denne skissen leser to MyoWare sensorsignaler og sender et tastetrykk 'b' når den ene går over terskelen og 'c' når den andre går over terskelen.* //* angi terskler*/const int thresh1 = 1000; const int thresh2 = 1000;/*tildeling av innganger på 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 (); // Send tastetrykk cKeyboard.write ('c'); delay (50);} if (sensor2Val> = thresh2) {Keyboard.begin (); // Send tastetrykk bKeyboard.write ('b'); forsinkelse (50);} else // vent 50 ms før prøvetaking igjen forsinkelse (50);}

5. Nå skal begge muskelavlesningene være synlige i den serielle skjermen. Sett hver terskel separat i Arduino -skissen, akkurat som i trinn 6, og last deretter skissen på nytt.

Nå vil EMG -systemet ditt ha to separate innganger

Hvis du føler deg litt vill, kan du følge lignende prosedyrer for å legge til flere MyoWare -sensorer i systemet. Hvis du føler deg VIRKELIG vill, kan du til og med legge til en annen MaKey MaKey i systemet. Vi oppfordrer deg til å eksperimentere med dette designet.