如何创建一个简单的肌电图系统

在本教程中，我们将向您展示如何在家中创建一个简单的肌电图系统，以便您可以使用Muscle BioAmp Shield (Arduino UNO屏蔽肌电图)控制假手(纸板版本)。通过这个实验，您将了解真实世界肌电控制假手的基本原理。

在继续之前，让我们简单了解一下肌电图。

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Muscle BioAmp Shield：

Muscle BioAmp Shield是一款用于肌电图(EMG)的一体化Arduino Uno Shield。它非常适合初学者，因为它可以堆叠在Arduino Uno上记录，可视化和聆听肌肉信号，以制作惊人的人机界面(HCI)项目。它还带有各种即插即用选项，因此您可以使用I2C接口连接数百种设备，如OLED屏幕，字符显示器，加速度计，伺服爪等等。

这是来自Upside Down Labs的整个BioAmp系列传感器中的产品之一，旨在教你仪器放大器的基础知识，有源带通滤波，焊接，编程，神经科学，人机接口(HCI)，脑机接口(BCI)等。

供应

硬件:

1 x Muscle BioAmp Shield套件(倒置实验室商店|亚马逊印度| Tindie商店| DigiKey商店)

•工具包包括:

•肌肉BioAmp屏蔽PCB x 1

•组件

•陶瓷电容器。

•电解电容器

•电阻

•电阻

•发光二极管

•Audio Jack

•连接器

•战术开关

•光耦合器

•Quad OpAmp等。

•BioAmp电缆(100cm) × 1

•凝胶电极x 24

•Muscle BioAmp Band x

•BioAmp AUX电缆x 1

•9V扣线× 1

•STEMMA线缆x 6

•1个Arduino uno带USB电缆(A型到B型)

•1 x伺服电机(SG90)

烙铁和其他设备，将组件焊接在PCB上(如果你有DIY版的Muscle BioAmp Shield)

皮肤准备试剂盒及电极凝胶：

•1 x NuPrep皮肤准备凝胶(Upside Down Labs Store | Tindie Store)

•1次湿巾

•1 x电极凝胶(仅当使用Muscle BioAmp Band时)(Upside Down Labs Store | Tindie Store)

软件:

•Arduino IDE (Legacy version)

其他:

•纸板

•剪刀

•线(最好是粗线)

•强力胶或胶枪

•5根吸管

•1铅笔

步骤1：用硬纸板制作假手

从一张硬纸板上剪出一只手，如图所示。

然后注意你手指和拇指的关节。你将不得不复制相同的纸板手为好。所以把纸板折叠成手指上有3个关节大拇指上有2个关节这样就能做出一只适合这个实验的手。

步骤2：假手零件组装

现在取一些吸管，每根1厘米切18根。然后将它们粘贴在纸板手上(使用强力胶，胶枪或任何对你最有效的方法)，如上所示。

剪5根线(最好是粗线)，长度与硬纸板手最长手指的长度相似。现在把线的一端粘在手指上，然后像上面所示的那样插入吸管的孔里。

步骤3：设置伺服电机

将伺服电机粘贴在右下角。

现在粘贴一个铅笔在伺服电机的顶部，并将所有5螺纹通过一个小螺纹到铅笔上，如图所示。

步骤4：组装肌肉生物amp屏蔽

如果你有肌肉生物amp盾牌的预组装版本，那么你可以跳过这一步。

但如果你有DIY版的Muscle BioAmp Shield，那么首先，你必须在Muscle BioAmp Shield PCB上组装所有的无源组件。对于组装的一步一步的指导，您可以按照上面的视频或看看这个交互式BOM。

步骤5：在Arduino Uno上堆叠

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

步骤6：连接伺服电机

将伺服电机连接到Muscle BioAmp Shield上。

步骤7：皮肤准备

将Nuprep皮肤准备凝胶涂抹在皮肤表面电极处，去除死皮细胞，清洁皮肤污垢。彻底摩擦皮肤表面后，用湿抹布或酒精棉签清洁。

关于Nuprep凝胶：

Nuprep皮肤准备凝胶是一种轻度研磨性，高导电性凝胶，应在将电极放置在皮肤上之前应用，以改善测量。当轻轻使用时，它会剥离皮肤的表层，滋润皮肤的底层，从而减少皮肤的阻抗，最大限度地减少皮肤的刺激和不适。

步骤8：连接电极电缆

如上所示，将BioAmp电缆连接到Muscle BioAmp屏蔽上。

步骤9：电极放置

我们有两种选择来测量肌电信号，要么使用凝胶电极，要么使用基于干电极的肌电信号带。你可以一个一个地试试。

使用凝胶电极测量肌电图：

•将BioAmp电缆连接到凝胶电极上，

•剥去电极上的塑料衬底

•将IN+和IN-电缆放在手臂上，靠近手背的尺神经和REF(参考)。

使用Muscle BioAmp Band测量肌电信号，这是一种基于干电极的肌电信号带：

•将BioAmp电缆连接到Muscle BioAmp腕带上，将in +和in -放置在腕带远端的尺神经附近和REF(参考)上。

•现在，在皮肤和BioAmp电缆的金属部分之间滴上一小滴电极凝胶，以获得最佳效果。

步骤10：下载Arduino IDE V1.8.19 (Legacy IDE)

(本项目使用的是Arduino IDE 1.8.19版本)

下载完成后，使用USB电缆(A型到B型)将Arduino Uno连接到笔记本电脑上。

注意：请确保您的笔记本电脑没有连接到充电器，并坐在距离任何交流电器5米远的地方，以获得最佳的信号。

步骤11：编码时间

在Arduino IDE中复制粘贴Arduino草图。

打开Arduino IDE，点击菜单栏中的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。要找到正确的COM端口，断开您的板并重新打开菜单。消失的条目应该是正确的COM端口。

现在上传代码。您应该会在左下角看到“上传完成”的消息。

步骤12：连接移动电源

现在把Arduino Uno从笔记本电脑上拔下来，把它连接到移动电源上，这样整个系统就可以携带了。

步骤13：控制假手

弯曲你的手臂来移动伺服电机。这是真实世界中假肢的工作原理。

祝贺你完成这个项目，似乎你已经准备好自己探索，并在你家里的舒适区制作惊人的HCI项目。你接下来要做什么?

本文编译自hackster.io