利用肌电信号控制电子游戏

在本教程中，您将学习通过手臂检测到的2通道肌肉信号(EMG)来控制笔记本电脑中的视频游戏。代码将3种手势映射到特定的按键中来控制游戏，比如向左弯曲你的手会触发“向左”按键，向右弯曲会触发“向右”，伸展或弯曲你的手指会触发“向上”。这些手势为吸引人的游戏玩法提供了直观的控制。

但在继续之前，让我们先简单了解一下肌电图(EMG)：

什么是肌电图(EMG)?

肌电图是一种测量肌肉对神经刺激的反应或电活动的技术。我们可以利用这种电活动来检测神经肌肉异常，或者为一些疯狂的现实问题创造解决方案，比如为截肢者制造假肢。

关于DIY神经科学工具包Pro：

它就像一个盒子里的神经科学实验室，让你通过记录身体的各种生物电位信号(脑电图、肌电图、心电图、脑电图)来探索神经科学的世界，并制作出令人惊叹的HCI和BCI项目。

步骤1：在Arduino Uno上堆叠Muscle BioAmp Shield

将Muscle BioAmp Shield正确堆叠在Arduino Uno上。

步骤2：配置BioAmp EXG丸用于肌电/心电图

BioAmp EXG Pill默认配置为记录EEG或EOG，但如果您想记录高质量的ECG或EMG，则建议通过如图所示的焊点进行配置。

注意：即使没有焊点，BioAmp EXG药丸也能够记录心电图或肌电图，但如果你配置它，信号会更准确。

步骤3：连接BioAmp EXG药丸

通过3针STEMMA电缆将BioAmp EXG Pill连接到Muscle BioAmp Shield的A2端口，该电缆一端有JST PH 2.0mm连接器，另一端有3个母跳线。

步骤4：连接电极电缆

如上所示，将一根BioAmp电缆连接到BioAmp EXG Pill，另一根BioAmp电缆连接到Muscle BioAmp Shield，将电缆两端插入各自的JST PH连接器中。

步骤5：皮肤准备

我们将创建一个双通道肌电信号采集系统，为此，我们将使用两个传感器来记录你手臂上的肌电信号，通道1来自指伸肌，通道2来自肱桡肌。因此，相应地准备皮肤。

将Nuprep皮肤准备凝胶涂抹在皮肤表面电极处，以去除死皮细胞并清洁皮肤上的污垢。彻底擦拭皮肤表面后，用酒精擦拭或湿擦拭清洁。

步骤6：电极放置

使用凝胶电极的步骤如下：

•将连接到BioAmp EXG药丸的BioAmp电缆扣到凝胶电极上。

•剥去电极上的塑料衬底。

•将IN+和IN-电缆放在手臂的肱桡肌上，REF(参考)放在肘关节的骨部。

•现在将连接到Muscle BioAmp Shield的BioAmp电缆扣到凝胶电极上。

•剥去电极上的塑料衬底。

•将IN+和IN-电缆放在手臂的指伸肌上，REF(参考)放在肘关节的骨部。

步骤7：上传代码

使用USB电缆(A型到B型)将Arduino Uno连接到笔记本电脑。下载GitHub仓库如下：

Muscle BioAmp Arduino固件：倒置实验室/Muscle-BioAmp-Arduino固件

进入文件夹12_2CH_EMG_Game_Controller，在Arduino IDE中打开Arduino草图。

从菜单栏进入tools，选择board选项，然后选择Arduino UNO。在同一菜单中选择Arduino Uno连接的COM端口。断开Arduino UNO板并重新打开菜单以找到正确的COM端口。消失的条目应该是正确的COM端口。现在，上传代码。

重要提示：为了获得最佳信号，请确保您的笔记本电脑没有连接到充电器，并与任何交流电器保持5米远的距离。

步骤8：测试连接

转到菜单栏，单击“工具”，选择“串行监视器”，或者简单地单击右上角的图标。此时，输出值应该显示为0。

下面是每个输出值代表的内容：

0：没有重要的活动，没有触发击键。

1：左弯手势，触发“左”击键。

2：右弯手势，触发“右”击键。

3：手指弯曲手势，触发“上”键。

此外，3的值可以与1或2一起触发，同时执行向左弯曲或向右弯曲手势。

步骤9：运行Python脚本

打开Visual Studio Code，点击File < Open folder打开文件夹12_2CH_EMG_Game_Controller

打开终端，确保路径配置为requirements .txt文件所在的位置。

要安装运行Python脚本所需的所有模块，在终端中写入以下命令：

运行Python脚本12_2CH_EMG_Game_Controller.py，在终端中输入如下命令：

注意：Python脚本将自动检测COM端口并在终端成功运行命令，但如果出现任何与COM端口相关的错误，那么您可以根据Arduino IDE中选择的COM端口在第14行手动更改Python脚本中的COM端口。

步骤10：玩电子游戏

在终端中，您将看到Move Now提示符。向左或向右弯曲您的手将分别触发左或右击键。同样，弯曲或伸展手指将触发向上键，也可以在执行左或右手势时激活。

注意：后台发生了什么?每当检测到肌电图信号时，它就会作为触发器来模拟键盘上的左、右或上键。

步骤11：按键的配置

按照以下步骤根据您的需求更改击键，并使用此项目创建令人惊叹的应用程序。

•通过定位代码中按下键的行(例如键盘)来识别键映射。按(‘左’)，键盘。按(‘右’)，和键盘。按('up')以及相应的键被释放的位置。这些行决定了由手势触发的关键动作。

•通过用所需的击键替换‘left’、‘right’或‘up’来修改键值。例如:

•将‘left’更改为‘a’以按下a键。

•将‘right’更改为‘d’以按d键。

•将‘up’改为‘w’来按w键。

•保存更改

步骤12：结论

这只是一个演示，向您展示这两个传感器(BioAmp EXG Pill和Muscle BioAmp Shield)如何一起使用，以创建一个双通道EXG采集系统和玩游戏。在这个项目中，我们使用BioAmp EXG Pill来记录肌电信号，但它也可以用来记录其他生物电位信号，如ECG， EOG或EEG。

本文编译自hackster.io