Tipkanje z EMG z uporabo MyoWare: 8 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Avtorji:

L. Elizabeth Crawford & Dylan T. Vavra

Uvod:

V tej vadnici vam bomo pokazali, kako ustvariti preprost sistem za elektromiografijo (EMG) na domu - za ceno približno 100 USD -, ki bo začutil aktiviranje mišic s površine kože in ga uporabil za pošiljanje pritiska na tipko računalnik, mimo tipkovnice. Za dosego tega smo uporabili klasični MaKey MaKey in senzor MyoWare ter nekaj kodiranja. Ta projekt zahteva tudi nekaj spajkanja. Koristne nasvete za tehniko in varnost spajkanja najdete tukaj.

Najprej vam bomo pokazali, kako to storiti z enim senzorjem MyoWare. Nato vam bomo pokazali, kako v sistem dodati drugega (za naše namene smo uporabili dva).

Upamo, da bodo drugi lahko posnemali to DIY EMG tehnologijo, jo prilagodili svojim posebnim potrebam in jo uporabili za poljubno število zanimivih aplikacij. Uporabili smo ga v našem laboratoriju za eksperimentalno psihologijo na Univerzi v Richmondu, da bi ponovili raziskave, ki kažejo, da ljudje posnemajo mimiko drugih.

1. korak: Zberite svoje materiale

Materiali:

• Računalnik
• MaKey MaKey s priloženim kablom USB (to bi morali storiti tudi z Arduino Leonardo, vendar tega nismo poskusili)
• Napajalnik za napajanje USB (razen če se uporablja za prenosni računalnik z baterijskim napajanjem), na primer izolator USB Adafruit - 100 mA izoliran USB z nizko/polno hitrostjo (ni na sliki)
• Senzorji MyoWare
• Elektrode (x3 na senzor MyoWare) - uporabili smo Covidien Kendall elektrode za enkratno uporabo EMG/EKG/EKG 1 "(24 mm)
• Odcepljene glave (uporabili smo glave v obliki črke L)
• Žice z moškim priključkom na enem koncu, ženskim na drugem
• Spajkanje
• Električni trak

Orodja:

• Spajkalnik
• Rezalnik žice
• Cepilnik žice

Programska oprema:

Arduino IDE z dodatkom MaKey MaKey

2. korak: Pripravite senzor MyoWare

1. Odlomite niz treh ločenih glav za spajkanje na MyoWare.

2. Ko je senzor MyoWare nameščen z bicepsom navzgor, vstavite krajši konec treh glav od spodaj v luknje, ki imajo "+" (znak plus ","-"(negativen znak) in" SIG " poleg njih. (Glej zgornjo sliko.)

3. Spajate glave na mestu.

3. korak: Senzor MyoWare priključite na MaKey MaKey

1. Izberite tri žice (idealno različnih barv), moški na enem koncu, ženski na drugem. Dolžina žic, ki jih potrebujete, je odvisna od tega, kako daleč želite, da je MyoWare od MaKey MaKeyja. Če želite MyoWare na obrazu in MaKey MaKey na mizi, potrebujete približno 18 palcev.

2. Odločite se, kateri funkciji bo služila žica vsake barve. Eden bo uporabljen za napajanje (priklop v konektor + na senzorju MyoWare), eden bo uporabljen za ozemljitev (priključitev v - konektor na senzorju MyoWare), tretji pa kot signalna žica (priklop na Priključek SIG na napravi MyoWare). Na slikah, prikazanih v tem navodilu, uporabljamo zeleno za napajanje, rjavo za tla in sivo za signal.

4. korak: naložite skico v MaKey MaKey

1. Namestite Arduino IDE v računalnik (Vadnica tukaj).

2. Namestite dodatek MaKey MaKey za Arduino (Vadnica tukaj), tako da odprete svoje nastavitve za Arduino (Datoteka> Nastavitve), pojdite v besedilno polje Dodatni URL -ji upravitelja plošč in prilepite v:

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

3. V Arduino IDE kliknite datoteko, povlecite navzdol, da ustvarite novo skico. Kopirajte in prilepite to kodo v besedilno okno:

/*pragovi za registracijo pritiska tipke*/const int thresh1 = 1000;/*dodelitev vhodov na MaKey MaKey*/const int sensor1Pin = A3; #vključi "Keyboard.h" int LED (9); void setup () { pinMode (LED, OUTPUT); Serial.begin (9600);}/*Spodnja koda vzorči MyoWare vsakih 50 ms, pošlje njeno vrednost v serijska vrata in če je vrednost nad pragom, pošlje pritisk tipke. Zmanjšanje zamude lahko vzorčite pogosteje. To bo otežilo branje vrednosti v zaporednem oknu.*/Void loop () {int sensor1Val = analogRead (sensor1Pin); Serial.println (sensor1Val); if (sensor1Val> = thresh1) {Keyboard.begin ();/ /Pošlje pritisk tipke črke "c" Keyboard.write ('c'); // počakajte 50 ms pred ponovnim vzorčenjem delay (50);} else // počakajte 50 ms pred ponovnim vzorčenjem delay (50);}

4. MaKey MaKey povežite z računalnikom. Povlecite meni z orodji in se prepričajte, da je izbrana plošča Arduino Leonardo ali MaKey MaKey. Povlecite meni orodij navzdol do Port in se prepričajte, da ima izbrana vrata ime vaše izbrane plošče. Skico naložite na tablo tako, da kliknete puščico v desno na vrhu Arduino IDE.

5. korak: Povežite vse komponente skupaj

1. Priključite žice s senzorja MyoWare na MaKey MaKey na naslednji način:

• "+" Na MyoWare gre na režo 5V na MaKey MaKey.
• "-" na MyoWare gre na tla ("zemlja") na MaKey MaKey.
• "SIG" na MyoWare gre v režo A3 na MaKey MaKey.

2. Pripnite tri elektrode na MyoWare.

3. Priključite MaKey MaKey. Če uporabljate računalnik, priključen na električno vtičnico, priključite MaKey MaKey v napajalnik USB in ga nato priključite v vrata USB računalnika. (To je varnostni ukrep, da v primeru napake z napajanjem v računalniku uporabnik ni neposredno povezan z električnim omrežjem. Malo verjetno je, da bi prišlo do take težave, vendar bi radi bili varni.) Če uporabljate prenosni računalnik, ki se izprazni iz baterije (tj. NI VKLOPLJEN V STEN), ste brez izolatorja varni.

4. Preverite, ali je vse vklopljeno. Rdeča dioda MaKey MaKey in zelena LED MyoWare morata svetiti.

5. Očistite kožo, na katero želite pritrditi MyoWare, z alkoholom, da odstranite umazanijo in olja.

6. Odlepite lepilno podlago na elektrodah in pritrdite MyoWare na kožo. Želite, da sta dve elektrodi na MyoWare na vrhu mišice, iz katere želite snemati. Elektroda, pritrjena na žico, služi za primerjavo in jo je treba postaviti izven mišice na območje, ki ne bo aktivno, ko se mišica skrči.

7. Preverite lepilo na elektrodah in se prepričajte, da dobro tesni kožo. Za dobro tesnjenje boste morda morali pritisniti robove lepilnih obročev v kožo.

6. korak: Nastavitev pragov v Arduino IDE

1. Ko je vse povezano in vklopljeno, odprite serijski monitor v Arduino IDE s klikom na orodje za povečevalno steklo v zgornjem desnem kotu.

2. Serijski monitor bi moral zdaj prikazovati vrednosti signala iz MyoWare. Ko upogibate in sproščate mišice, bi morali videti, da se vrednosti ustrezno spreminjajo. Ko se mišica dovolj močno skrči, bi morali videti tudi rdeča LED na MyoWareju.

3. Med gledanjem serijskega monitorja skrčite mišice z različno intenzivnostjo in se med kontrakcijami sprostite, da se vrnete na izhodiščno vrednost. Določite mejno vrednost, nad katero želite, da krčenje povzroči pritisk tipke. Višje vrednosti bodo zahtevale močnejše krčenje, da se registrira pritisk tipke; zaradi nižjih vrednosti bo občutljivejša na majhne kontrakcije, a tudi bolj nagnjena k lažnim alarmom.

4. V skici Arduino spremenite vrednost praga (const int thresh1) iz 1000 na izbrani prag.

5. Zaprite serijski monitor, znova naložite skico in začnite tipkati z EMG. Morda boste morali prilagoditi prag, da dobite občutljivost, kjer želite. Z zamudo lahko tudi eksperimentirate, tako da se vzorči bolj ali manj pogosto.

7. korak: Uživajte v uporabi novega domačega sistema EMG

Elektrode lahko postavite na mnoga mesta na telesu (na primer na obraz, kot prikazuje naš laboratorijski kiborg Kyle Lee zgoraj).

Eksperimentirajte z lokacijami za namestitev elektrod in s številnimi možnostmi, s katerimi lahko pritisnete tipke.

Nadaljujte z branjem, če želite izvedeti, kako v ta sistem dodati še en senzor MyoWare.

8. korak: V sistem EMG dodajte drugi senzor

1. Ponovite 2. korak za drugi senzor MyoWare.

2. Za pritrditev več senzorjev na en MaKey MaKey boste potrebovali način, da vsakemu zagotovite napajanje. Nekaj smo odstranili, spajkali in lepili, da smo ustvarili konektor v obliki črke Y (glej sliko zgoraj), pri čemer smo posamezni izhod iz napajalnika MaKey MaKey razdelili na dve žici, ki sta povezani z vhodom "+" na vsakem dveh MyoWares.

3. Reže "SIG" na senzorjih MyoWare povežite z različnimi A-režami na desni strani MaKey MaKey (spodnja koda predpostavlja, da uporabljate A3 in A4).

4. Naložite skico za dva senzorja:

/* ta skica prebere dva signala senzorjev MyoWare in pošlje pritisk tipke 'b', ko ena preseže prag, in 'c', ko druga preseže prag.* //* nastavi pragove*/const int thresh1 = 1000; const int thresh2 = 1000;/*dodelitev vhodov na 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 (); // Pošlji pritisk tipke cKeyboard.write ('c'); delay (50);} if (sensor2Val> = thresh2) {Keyboard.begin (); // Pošlji pritisk tipke bKeyboard.write ('b'); delay (50);} else // počakajte 50 ms pred ponovnim vzorčenjem delay (50);}

5. Zdaj bi morali biti na serijskem monitorju vidni obe odčitki mišic. Vsak prag ločeno nastavite v skici Arduino, tako kot v 6. koraku, nato pa skico znova naložite.

Zdaj bo vaš sistem EMG imel dva ločena vhoda

Če se počutite nekoliko divje, lahko sledite podobnim postopkom, da sistemu dodate več senzorjev MyoWare. Če se boste počutili resnično divje, bi lahko sistemu dodali celo drugo MaKey MaKey. Svetujemo vam, da poskusite s tem dizajnom.