Sensores Mioelectricos de Bajo Costo
Contents
- 1 Jefe de proyecto
- 2 Desarrolladores
- 3 Presentación
- 4 Recursos
- 5 Diseño y planos
- 6 Etapas
- 6.1 1. Análisis de Amplificador INA128 01/08/2019
- 6.2 2. Revisión bibliográfica acerca de filtros digitales en Arduino 02/08/2019
- 6.3 3.Pre procesamiento de la señal con filtros digitales 05-06/08/2019
- 6.4 4. Diseño y pruebas de amplificador de señales de EMG mediante amplificador de instrumentación AD620 08/08/2019
- 6.5 5. Implementación reguladores de voltaje 09/08/2019
- 6.6 6. Diseño y prueba de filtros analógicos para señales de EMG 12/08/2019
- 6.7 7. Integración de adquisición de señal filtros y amplificación de EMG 13/08/2019
- 7 Estado del Proyecto
- 8 Actividades
Jefe de proyecto
| Maker | Image | Profile |
|---|---|---|
| Bustos Fabian |
Desarrolladores
| Maker | Foto |
|---|---|
| Luna León |
| Maker | Foto |
|---|---|
| Jefferson Hernández |
| Maker | Foto |
|---|---|
| Nicolás Betancur |
| Maker | Foto |
|---|---|
| Willmar Romero |
Presentación
Los usuarios de prótesis mioeléctricas utilizan actualmente dispositivos electrónicos que miden los biopotenciales musculares, estos sensores toman datos que son procesados por un microcontrolador, este a su vez controla directamente actuadores electromecánicos en la prótesis, esta tecnica permite leer por medio de electrodos los comandos que el usuario quiere ejecutar en su prótesis en tiempo real. El objetivo principal de este desarrollo es definir un modelo de sensor electromiografico replicable, de bajo costo y que ofrezca una mejora a la actual experiencia de usuario.
Recursos
Para el desarrollo de este dispositivo se necesitan estudiantes voluntarios o profesionales de ingenierias electronica y biomedica con experiencia en analisis y diseño de circuitos, procesamiento de señales analogas y digitales por medio de hardware y software.
Materiales:
- 1 X Amplificador Operacional INA128
- 2 X Baterias 9V
- 3 X Electrodos para Electromiografía
- Jumpers para Arduino
Diseño y planos
- Link Diseño: https://www.thingiverse.com/thing:3836134
Etapas
1. Análisis de Amplificador INA128 01/08/2019
Se ha encontrado documentación sobre el uso del Amplificador Operacional INA128 para la obtención de señales electrocardiograficas y electromiograficas, por lo que se ha construido el circuito adjunto que ha mostrado buenos resultados en las primeras pruebas, se adjunta a estas imagenes el codigo y circuito con las modificaciones y las señales obtenidas.
Repositorio 30/07/2019 [[1]]
200 OHM GAIN
300 OHM GAIN
2. Revisión bibliográfica acerca de filtros digitales en Arduino 02/08/2019
Se realizó una revisión bibliográfica a cerca de la implementación de filtros pasa banda mediante programación en Arduino, se encontraron diferentes métodos de implemetación entre ellos librerías y funciones de los filtros, se realizó una comparación entre los mismos identificando el de mejor rendimiento.
3.Pre procesamiento de la señal con filtros digitales 05-06/08/2019
Se ha obtenido una señal de EMG cuyos valores se han guardado para su filtrado. Inicialmente se ha utilizado la aplicación MATLAB para implementar un filtro pasa banda de 20-450 Hz (frecuencias donde se encuentra la información de la señal EMG), posteriormente se realizó el código de un filtro pasa banda en el microcontrolador Arduino y los resultados se compararon con los obtenidos en MATLAB para verificar su correcto funcionamiento. Sin embargo, el funcionamiento de los filtros en Arduino no es tan preciso como en MATLAB y como se requiere.
Señal EMG original (espacio tiempo)
Señal EMG en espacio de frecuencias sin filtrar
Señal EMG en espacio de frecuencias filtrada
4. Diseño y pruebas de amplificador de señales de EMG mediante amplificador de instrumentación AD620 08/08/2019
Se realizo la implementación del Amplificador de Instrumentación AD620 para la obtención de señales electromiográficas con el fin de identificar diferencias de la señal obtenida con el Amplificador Operacional INA128, esto con el fin de obtener una mayor claridad de señal.
5. Implementación reguladores de voltaje 09/08/2019
Se implementaron reguladores de voltaje para mantener 5 V y 2.5 V y así poder agregar un offset a la señal y no obtener valores negativos y se pueda ver la señal completa en Arduino.
6. Diseño y prueba de filtros analógicos para señales de EMG 12/08/2019
Se diseñaron e implementaron filtros analógicos con el fin de probar su eficiencia y ademas con el fin de disminuir la carga de procesamiento del microcontrolador Arduino.
Filtro pasabanda
7. Integración de adquisición de señal filtros y amplificación de EMG 13/08/2019
Se diseñaron e implementaron los amplificadores de la señal EMG para que se pudiera ver mejor en Arduino. Se realizaron las simulaciones en Simulink para comprobar su buen funcionamiento. Por último se simuló el circuito completo, es decir, todas las etapas.
Circuito EMG completo
Estado del Proyecto
24/02/2020
Para continuar con el desarrollo de unos sensores electromiograficos de contacto se ha reconstruido el circuito basico de sensor EMG con amplificador operacional INA128, obteniendo muy buenos resultados de resolución y ganancia de señal, considerando que el objetivo esta en lograr obtener señal EMG con contactos metalicos en vez de electrodos adhesivos, esta vez utilizamos como electrodos tres contactos de bronce con baño de oro, se ha elegido este material para la superficie debido a su alto índice de conductividad, el circuito funciona a 5v DC, utiliza una resistencia, un circuito integrado y los electrodos antes descritos y que se pueden apreciar montados de manera experimental en la primera imagen, la señal de salida se obtiene de acuerdo a la correcta posición de los electrodos y puede tener una amplitud de 50mv a 4.5v, a pesar de la buena diferencia de biopotenciales la salida de la señal actualmente presenta mucho ruido, se deben programar algunos filtros para limpiar y alisar la señal antes de utilizarla en el control de una prótesis.
En la ultima imagen de este apartado, se puede observar la señal obtenida para dos gestos manuales basicos y que involucran un movimiento muscular importante, estos cambios de señal son los datos necesarios para lograr el control de una prótesis mioeléctrica.
Circuito Amplificador EMG
Montaje para prueba del circuito
Electrodos Dorados
Posición de electrodos
Circuito Amplificador INA128
Resultados de señal obtenida
Actividades
Agosto 2019
Desarolladores
Reportes y TS
| Martes 20 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | Construcción del nuevo circuito de sensor EMG | 3 Horas | 9 TS |
| Luna León | Construcción del nuevo circuito de sensor EMG | 3 Horas | 9 TS |
Commentarios: El proyecto se llevara a cabo en segundo plano desde hoy ya que hay nuevos proyectos de beneficiarios.
| Lunes 19 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | Búsqueda de otro circuito de EMG y de etapa de adquisición | 3 Horas | 9 TS |
| Luna León | Búsqueda de otro circuito de EMG y de etapa de adquisición | 3 Horas | 9 TS |
TODO: xxxxxxxxxxx Commentarios: logros, dificultades, estado y proximo plan (eliminar lo NA)* si necesario, precision o comentario jefe de proyecto (eliminar lo NA)
| Viernes 16 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | Pruebas de funcionamiento a cada etapa del sensor de EMG y reconstrucción de la etapa de adquisición | 3 Horas | 9 TS |
| Luna León | Pruebas de funcionamiento a cada etapa del sensor de EMG y reconstrucción de la etapa de adquisición | 3 Horas | 9 TS |
TODO: xxxxxxxxxxx Commentarios: No funciona la etapa de adquisición de la señal EMG
| Jueves 15 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | Pruebas de funcionamiento a cada etapa del sensor de EMG | 3 Horas | 9 TS |
| Luna León | Pruebas de funcionamiento a cada etapa del sensor de EMG | 3 Horas | 9 TS |
TODO: xxxxxxxxxxx Commentarios: No funciona la etapa de adquisición de la señal EMG
| Miercoles 14 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | Integración de etapas de sensor de EMG y pruebas de funcionamiento | 3 Horas | 9 TS |
| Luna León | Integración de etapas de sensor de EMG y pruebas de funcionamiento | 3 Horas | 9 TS |
TODO: xxxxxxxxxxx Commentarios: logros, dificultades, estado y proximo plan (eliminar lo NA)* si necesario, precision o comentario jefe de proyecto (eliminar lo NA)
| Martes 13 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | Integración de etapas de sensor de EMG | 5 Horas | 15 TS |
| Luna León | Integración de etapas de sensor de EMG | 5 Horas | 15 TS |
TODO: xxxxxxxxxxx Commentarios: logros, dificultades, estado y proximo plan (eliminar lo NA)* si necesario, precision o comentario jefe de proyecto (eliminar lo NA)
| Lunes 12 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | resumen de lo realizado en este tiempo | 3 Horas | 9 TS |
| Luna León | Diseño y prueba de filtros analógicos para señales de EMG | 3 Horas | 9 TS |
TODO: xxxxxxxxxxx Commentarios: logros, dificultades, estado y proximo plan (eliminar lo NA)* si necesario, precision o comentario jefe de proyecto (eliminar lo NA)
| Viernes 9 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | Pruebas de amplificación de señales de EMG mediante amplificador de instrumentacion AD620, implementando reguladores de voltaje | 3 Horas | 9 TS |
| Luna León | Pruebas de amplificación de señales de EMG mediante amplificador de instrumentacion AD620, implementando reguladores de voltaje | 4 Horas | 12 TS |
TODO: xxxxxxxxxxx Commentarios: logros, dificultades, estado y proximo plan (eliminar lo NA)* si necesario, precision o comentario jefe de proyecto (eliminar lo NA)
| Jueves 8 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | Diseño y pruebas de amplificador de señales de EMG mediante amplificador de instrumentación AD620 | 6 Horas | 18 TS |
| Luna León | Diseño y pruebas de amplificador de señales de EMG mediante amplificador de instrumentación AD620 | 3 Horas | 9 TS |
TODO: xxxxxxxxxxx Commentarios: logros, dificultades, estado y proximo plan (eliminar lo NA)* si necesario, precision o comentario jefe de proyecto (eliminar lo NA)
*Miercoles 7 Agosto Festivo
| Martes 6 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | Pruebas de implementación (programación) de filtros digitales en Arduino | 3 Horas | 9 TS |
| Luna León | Pruebas de implementación (programación) de filtros digitales en Arduino | 3 Horas | 9 TS |
TODO: xxxxxxxxxxx Commentarios: logros, dificultades, estado y proximo plan (eliminar lo NA)* si necesario, precision o comentario jefe de proyecto (eliminar lo NA)
| Lunes 5 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | Pruebas de implementación (programación) de filtros digitales en Arduino | 40 mn | 2 TS |
| Luna León | Pruebas de implementación (programación) de filtros digitales en Arduino | 3 Horas | 9 TS |
TODO: xxxxxxxxxxx Commentarios: logros, dificultades, estado y proximo plan* si necesario, precision o comentario jefe de proyecto (eliminar lo NA)
| Viernes 2 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | Investigación sobre implementación de filtros digitales en Arduino | 3 Horas | 9 TS |
| Luna León | Investigación sobre implementación de filtros digitales en Arduino | 6 Horas | 18 TS |
TODO: xxxxxxxxxxx Commentarios: logros, dificultades, estado y proximo plan (eliminar lo NA)* si necesario, precision o comentario jefe de proyecto (eliminar lo NA)
| Jueves 1 | Descripción | Tiempo | TS |
|---|---|---|---|
| Jeff | Diseño de amplificador de señales de EMG mediante el amplificador de instrumentación IN128 | 5 Horas | 15 TS |
| Luna León | Diseño de amplificador de señales de EMG mediante el amplificador de instrumentación IN128 | 3 Horas | 9 TS |
TODO: xxxxxxxxxxx Commentarios: logros, dificultades, estado y proximo plan (eliminar lo NA)* si necesario, precision o comentario jefe de proyecto (eliminar lo NA)
Juillet 2019
- Nicolás Betancur
- Heures: 1h20
- Date: 31 juillet 2019
- validé le 31 juillet 2019
xxxxxxxxxxxxxxxxxx documentacion de lo realizado en este tiempo, logros, dificultades, estado y proximo plan Nicolas
- si necesario, precision o comentario jefe de proyecto
- Willmar Romero
- Heures: 20
- Date: 30 juillet 2019
- validé le 30 juillet 2019
xxxxxxxxxxxxxxxxxx documentacion de lo realizado en este tiempo, logros, dificultades, estado y proximo plan Wilmar
- si necesario, precision o comentario jefe de proyecto
- Nicolás Betancur
- Heures: 3h
- Date: 25 juillet 2019
- validé le 26 juillet 2019
xxxxxxxxxxxxxxxxxx documentacion de lo realizado en este tiempo, logros, dificultades, estado y proximo plan Nicolas
- si necesario, precision o comentario jefe de proyecto
