Научная статья на тему 'Разработка ЭМГ-датчика для управления робототехническими устройствами'

Разработка ЭМГ-датчика для управления робототехническими устройствами Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

935
113
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
нейроинтерфейсы / электромиография / робототехника / управление / датчик.

Аннотация научной статьи по медицинским технологиям, автор научной работы — В С. Шушпанников

В статье рассмотрены практические вопросы применения электромиографии, возможности применения полученных с помощью электромиографии сигналов для управления робототехническими устройствами, а также приведена схема датчика, используемого для получения электромиографического сигнала, и его реализация по данной схеме.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по медицинским технологиям , автор научной работы — В С. Шушпанников

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Разработка ЭМГ-датчика для управления робототехническими устройствами»

система для автоматизации процесса подготовки искового заявления об алиментах на ребенка. Разработанная система позволяет подготовить заявление и сохранить его в архив.

Библиографический список

1. Алиментация // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

2. Сухов О. 80% российских мужчин уклоняются от алиментов [Электронный ресурс] / RUSBAS: сетевой журнал, 2012.-https://rb.ru/article/80-rossiyskih-mujchin-uklonyayutsya-ot-alimentov/7038557.html - Режим доступа: свободный. (дата обращения 15.12.2019).

3. Вендеров, А.М. Практикум по проектированию программного обеспечения экономических информационных систем: учеб. пособие / А.М. Вендеров. - М.: Финансы и статистика, 2004. - 192 с.

4. Проектирование информационных систем: учеб. пособие / В.И. Грекул, Г.Н. Денищенко, Н.Л. Коровкина. - 2-е изд., испр. - С.: Интернет-Университет Информационных технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - 300 с.

5. Диго С.М. Базы данных: проектирование и использование: учебник / С.М. Диго. - М.: Финансы и статистика, 2005.- 592 с.

РАЗРАБОТКА ЭМГ-ДАТЧИКА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ УСТРОЙСТВАМИ

В.С. Шушпанников

Кубанский государственный университет ул. Ставропольская 149, 350040, г. Краснодар, Россия

Ключевые слова: нейроинтерфейсы, электромиография, робототехника, управление, датчик.

Аннотация

В статье рассмотрены практические вопросы применения электромиографии, возможности применения полученных с помощью электромиографии сигналов для управления робототехническими устройствами, а также приведена схема датчика, используемого для получения электромиографического сигнала, и его реализация по данной схеме.

Электромиография (от греч. шуя - мышца + grapho - пишу) -метод исследования функционального состояния органов движения и речи путем регистрации биопотенциалов мышц [1].

Активное применение сигналов, полученных с помощью электромиографии (ЭМГ), для управления робототехническими устройствами началось с начала двухтысячных годов. ЭМГ-сигналы использовались, например, для контроля над экзоскелетом [2]. Также и в настоящее время ведется разработка различных методов применения ЭМГ-сигналов для таких целей, как реабилитация с помощью робота-реабилитатора, управление которым осуществляется через данные сигналы [3].

Таким образом, анализ ЭМГ-сигналов является актуальным и востребованным. Проверяются варианты использования различных мышц, с которых можно получать сигналы, разрабатываются методы регистрации и анализа данных сигналов и т.д.

В данной работе приведены результаты разработки ЭМГ-датчика, предназначенного для устройства управления робототехническими системами. Одними из основных требований, предъявляемых к датчику, является максимальное шумоподавление и устойчивость к внешним электромагнитным воздействиям.

Была разработана схема датчика на основе двух операционных усилителей AD620AN, согласно технической документации на эти усилители [4]. На рисунке 1 представлена схема датчика.

При разработке датчика было использовано: двухполярное питание, реализованное с помощью двух резисторов; фильтр низких частот, сделанный с помощью резистора и трех конденсаторов, частота среза которого составляет 0,5 Гц. Использовалось 3 конденсатора для уменьшения шумов. Номиналы элементов представлены в таблице 1.

Рисунок 1. Схема датчика Таблица 1 - Номиналы элементов

Наименование элемента Номинал

Ш 2К

т 2К

10К

330П

С1 0,1ц

С2 0,1ц

С3 0,1ц

С4 0,1ц

С5 0,1ц

С6 0,1ц

С7 0,1ц

Датчик, собранный по схеме выше, получает питание от Агёшпо и также через А^шпо происходит вывод получаемых сигналов на компьютер в программу BiTronicsStudio версии 4.3.3, где мы и можем наблюдать изменение напряженности мышц в реальном времени, что показано на рисунке 2.

Разработанная схема подлежит дальнейшей доработке. В

ней будут изменено питание, т. к. питание от А^шпо дает дополнительные помехи, будет исследована возможность замены задающих резисторов R3 и R5.

Рисунок 2. Вывод полученного сигнала

Библиографический список

1. Нейрофизиология. Основной курс: учебное пособие / А. А. Лебедев, В. В. Русановский, В. А. Лебедев и др. - Москва; Берлин: Директ-Медиа, 2019. - 271 с.

2. Kiguchi K. Neuro-fuzzy control of a robotic exoskeleton with EMG signals / K. Kiguchi, T. Tanaka, T. Fukuda // IEEE Transactions on Fuzzy Systems. - 2004. - Vol.12. - № 4. - P. 481-490.

3. EMG-based control for three-dimensional upper limb movement assistance using a cable-based upper limb rehabilitation robot / Y. Huang, Y. Chen, J. Niu and others // Lecture notes in computer science - 2017. - Vol. 10462. - P. 273-279.

4. Analog Devices. Low Cost Low Power Instrumentation Amplifier AD620. April 3, 2020 // (Engl.). - URL: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD620.pdf [3 April 2020].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.