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EGM-Sensor:Was es ist und wie man ihn verwendet

Haben Sie sich jemals gefragt, wie Sie einen Roboterarm für Gaming-Anwendungen steuern könnten? Oder vielleicht, wie man die Muskelaktivierung messen könnte? Der Schlüssel zu Ihrer Neugier liegt im EGM-Sensor.

EGM oder Elektromyographie ist von entscheidender Bedeutung für die medizinische Forschung und die Diagnostik von neuromuskulären Erkrankungen. Außerdem hat die Erfindung leistungsstarker integrierter Schaltkreise und Mikrocontroller EMG-Sensoren in der Robotik, Prothetik und anderen Steuerungsanwendungen hervorgebracht.

EMG bleibt jedoch teuer und für viele Ingenieure und Bastler gleichermaßen unerreichbar. Glücklicherweise sind wir hier, um Ihnen zu zeigen, wie Sie einen EMG-Sensor für Ihr nächstes Projekt bauen.

Wozu dienen EMG-Sensoren?

Der Hauptzweck eines EMG-Sensors besteht darin, die kleinen elektrischen Aktivitäten der ruhenden und kontrahierenden Muskeln der Handbewegungen zu messen. Die gemessenen Muskelbewegungen sind beispielsweise das Bewegen des Arms, das Ballen der Faust, das Schnippen der Finger usw.

Aber es löscht nicht die Tatsache aus, dass verschiedene Personen EMG-Sensoren für verschiedene Anwendungen verwenden.

Zum Beispiel verwenden einige EMG-Sensoren für klinische und biomedizinische Zwecke wie das Anbringen von Prothesen, neuromuskulären Erkrankungen und motorischen Kontrollstörungen. Im Gegensatz dazu verwenden andere sie für Steuerungsanwendungen wie Robotik, Bewegungserkennung usw.

Armprothese

Wie funktionieren EMG-Sensoren?

Tatsächlich messen EMG-Sensoren das, was wir EMG-Aktivität nennen. Diese Aktivität bezieht sich auf die Menge an Kontraktion, die Ihre Muskeln erzeugen, und auf die Anzahl der kontrahierenden Muskeln. Der EMG-Sensor kann diese Aktivität in Mikrovolt messen.

Auch die Höhe der Spannungsamplitude, die ein EMG-Sensor aufzeichnet, hängt von der Muskelkontraktionsstärke ab. Mit anderen Worten, je stärker die Muskelkontraktion, desto mehr Muskeln werden aktiviert und erzeugen somit eine höhere Spannungsamplitude.

Interessanterweise kann Ihnen das Platzieren von Elektroden in der Nähe von Muskelgruppen dabei helfen, EMG-Aktivitäten oder -Signale aufzuzeichnen. Wenn die Muskeln aktiviert werden, verringert sich die Muskellänge und die Haut und die Elektroden können sich bewegen. Dadurch erfassen die Elektroden die elektrische Aktivität bzw. Signale der aktiven Muskelfasern bei der Kontraktion.

Arten von EMG-Sensoren

Es gibt zwei Haupttypen von EMG-Sensoren, darunter die Oberflächen-EMG-Sensoren und die eingefügten EMG-Sensoren. Obwohl es sich um zwei verschiedene Sensoren handelt, haben sie ähnliche Verfahren.

1. Eingesetzte EMG-Sensoren

Es gibt zwei Arten von eingesetzten EMG-Sensoren; Nadelsensoren und Feindrahtsensoren. Sehen wir uns diese beiden Sensoren genauer an.

(i) Nadel-EMG-Sensoren

Sie finden diese Art von EMG-Sensoren hauptsächlich in klinischen Verfahren für neuromuskuläre Untersuchungen.

Hier haben wir eine unverzichtbare Nadelspitze, die Sie als Detektionsfläche verwenden können. Wie? Die Kanüle der Nadel enthält einen isolierten Draht, der es ihr ermöglicht, Muskelaktivität zu erkennen.

Nadel-EMG-Sensoren

(ii) Feindrahtsensoren

Wie der Name schon sagt, sind diese Sensoren Drähte, aber keine gewöhnlichen Drähte. Stattdessen haben diese Feindrahtsensoren einen kleinen Durchmesser, sind steif und nicht oxidierend mit einer hochgradigen Isolierung.

Außerdem haben die Drahtsensoren ein extrem feines Design, das sie leicht in die Skelettmuskulatur implantieren und entfernen lässt. Das Beste daran ist, dass diese Sensoren nicht so schmerzhaft sind wie Nadelsensoren.

2. Oberflächen-EMG-Sensor

Während der eingeführte EMG-Sensor eine invasive Technik ist, muss der Oberflächen-EMG-Sensor nicht durchdrungen werden, um EMG-Aktivität/-Signale durch die Hautoberfläche zu erkennen und aufzuzeichnen.

Oberflächen-EMG-Sensoren

Es ist einfach, diese Sensoren zu verwenden, und Sie benötigen keine strenge medizinische Überwachung und Zertifizierung wie ihre eingefügten Gegenstücke. Außerdem funktionieren Oberflächen-EMG-Sensoren hauptsächlich für Kontrollanwendungen, sportmedizinische Untersuchungen, motorisches Verhalten und neuromuskuläre Aufzeichnungen.

Funktionen

Der EMG-Sensor verfügt über leistungsstarke Funktionen, die ihn für medizinische und Kontrollprojekte nützlich machen. Hier sind einige der Merkmale eines Standard-EMG-Sensors:

EMG-Sensorschaltung mit Arduino

Arduino und EMG

Während Myoware einen der besten EMG-Sensoren hat, können wir nicht leugnen, dass er ziemlich teuer ist. Glücklicherweise gibt es billigere Alternativen wie den Grove-EMG-Detektor, den wir für diese Schaltung verwenden werden. Es hat ähnliche Eigenschaften, wie es aussieht, und Sie können es einfach in einen Mikrocontroller integrieren.

Folgendes benötigen Sie für dieses Projekt.

3D-Darstellung des Arduino-Boards

Hardwarekonfiguration

So verbinden Sie Ihren Grove-EMG-Detektor mit Ihrem Arduino, um eine EMG-Sensorschaltung zu erstellen:

1. Schritt :Verbinden Sie Ihr Grove-Base-Schild mit Ihrem Arduino-Board.

2. Schritt :Verbinden Sie als Nächstes Ihr Grove-LED-Board mit Ihrem D8-Port auf Ihrem Grove-Base-Schild.

3. Schritt :Stecken Sie jetzt Ihren Grove-EMG-Sensor in den A0-Anschluss Ihres Basisschilds.

4. Schritt :Verbinden Sie abschließend Ihre Elektroden mit Ihrem EMG-Sensor und platzieren Sie sie auf Ihrer bevorzugten Muskelgruppe. Achten Sie darauf, einen gewissen Abstand zwischen Ihren Elektroden einzuhalten.

Softwarekonfiguration

Nachdem Sie Ihre Hardware eingestellt haben, müssen Sie die Dinge im Softwarebereich regeln.

Also, hier ist, was Sie tun müssen:

Schritt 1: Laden Sie zuerst den Arduino-Code für diesen Code hier herunter, kopieren Sie ihn und fügen Sie ihn auf Ihrem Arduino Uno ein.

Schritt 2: Laden Sie schließlich den Code hoch und testen Sie Ihre EMG-Sensorschaltung.

So wird getestet

Nachdem Sie Ihren Code hochgeladen haben, beginnt er mit der Initialisierung. Tatsächlich sollte der Vorgang maximal fünf Sekunden dauern. Während dieses Vorgangs sollte der LED-Balken von 10 auf 0 heruntergehen.

Wenn die LED-Leiste aus ist, beginnen Sie, sich zu bewegen, um Ihre Schaltung zu testen. Sie sollten sehen, wie dieser Balken auf und ab geht, wenn Sie Ihre Hand entsprechend bewegen.

Was ist der Unterschied zwischen EKG, EEG, EMG und EOG?

Ein EKG, EOG, EMG und EEG messen irgendeine Form menschlicher Aktivität. Beispielsweise bestimmt das EKG (Elektrokardiogramm) die Herzaktivität, indem Elektroden an Beinen, Rumpf und Armen gemessen werden.

Auf der anderen Seite überwacht das EEG (Elektroenzephalogramm) die Gehirnaktivität mit Elektroden auf der Stirn. Im Gegensatz dazu misst das EMG (Elektromyogramm) Muskelaktivitäten und ein EOG (Elektrookulogramm) die Augenbewegung.

Wie viel kosten EMG-Sensoren?

Der beliebte Muskelsensor MyoWare kann bis zu 39,95 $ kosten. Der günstigere Grove-EMG-Detektor, den wir in diesem Tutorial verwendet haben, kostet jedoch nur 3,50 $.

Schlussworte

EMG-Sensoren sind unverzichtbare Geräte im medizinischen Bereich, da sie Ärzten helfen, verschiedene biomedizinische Anwendungen zu erreichen. Zu diesen Anwendungen gehören die Diagnose von Nerven- und Muskelerkrankungen, medizinische Forschungsinstrumente und die Kontrolle von Prothesen.

Über medizinische Anwendungen hinaus sind EMG-Sensoren auch bei der Steuerung von Robotern nützlich. Beispielsweise können Sie EMG-Sensoren als Steuersignal für das Bewegen von Robotern basierend auf Ihren spezifischen Anforderungen verwenden.

Roboterarm

Dies sind einige der Dinge, die Sie mit EMG erreichen können. Interessanterweise zeigt Ihnen dieser Artikel eine kostengünstigere Möglichkeit, für Ihre Engineering-Projekte auf EMG zuzugreifen.

Haben Sie also noch weitere Fragen? Wenden Sie sich gerne an uns. Wir helfen Ihnen gerne weiter.


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