By using this website, you agree to the use of cookies. We use them to optimize functionality and convenience of the site for our clients.
Elemyo | 07 июня 2022

Обзор мультисенсорной системы для беспроводной регистрации ЭМГ сигналов
MYOstack v1.1

Набор ЭМГ датчиков для беспроводной регистрации мышечной активности. Программа для визуализации миографических сигналов (отслеживание ЭМГ в реальном времени)
ОПИСАНИЕ
Мультисенсорная система для беспроводной регистрации ЭМГ сигналов MYOstack представляет собой открытую платформу, которая позволит Вам создать смарт-браслет для управления компьютером жестами, сделать умный монитор мышечной активности для спорта, отследить физическую активность в течение дня, научиться управлять робо-рукой и много другое.
EMG датчик мышц, способ крепления на предплечье
Рис. 1: Система MYOstack v1.1 для беспроводной регистрации ЭМГ сигналов
ЭМГ датчики системы (рис. 2) имеют специальную изогнутую поверхность, что обеспечивает хороший контакт датчика с поверхностью кожи при активной работе мышц. Компактный Wi-Fi передатчик на базе модуля ESP-WROOM-32 позволяет регистрировать сигнал каждого модуля с частотой от 0.5 кГц до 1кГц. Передатчик имеет 32-битный 2-ядерный микропроцессор с тактовой частотой 240 МГц, который можно легко перепрограммировать под Вашу задачу из среды Arduino IDE.
ЭМГ датчик мышц для регистрации мышечной активности, ЭМГ датчик сухого контакта
Рис. 2: ЭМГ датчик MYOstack v1.1
Что входит в СИСТЕМУ
MYOstack v1.1 имеет 3 вида комплектации, отличающихся только количеством ЭМГ датчиков.
Каждая система содержит:
  • Бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом (для операционных систем Windows 10, macOS, Linux)
  • 4, 6 или 9 шт. ЭМГ датчиков (в зависимости от Вашего выбора)
  • провода для подключения модулей: по 1 проводу на модуль + 2 дополнительных провода длиной 1 м
  • переходник, с 10-ю разъемами для подключения модулей
  • компактный Wi-Fi передатчик на базе модуля ESP-WROOM-32 (с предустановленной программой сбора и передачи сигнала)
  • Wi-Fi приемник (с предустановленной программой)
Комплектация системы в зависимости от количества ЭМГ датчиков (4, 6 или 9 миографических датчиков)
Рис. 3: Варианты комплектации MYOstack v1.1.
Подключение
Передатчик и модули имеют по 2 разъема. Для подключения модуля к передатчику достаточно соединить их проводом, используя любой из 2х разъемов. Для подключения к передатчику нескольких модулей можно соединить модули между собой. Если необходимо расположить модули в разнесенные точки тела, можно использовать длинные провода, а также переходник, входящий в комплект. Модули можно подключать в любом порядке и последовательности. При включении, на модулях и передатчике загорится синий светодиод.

Разъемы проводов сделаны так, что модули подключаются однозначным образом, вероятность переполюсовки исключена.

Питание передатчика осуществляется через USB micro вход. Для питания необходимо использовать внешний power bank с выходным напряжением 5 В (при выборе и использовании power bank соблюдайте общепринятые правила электробезопастности. Заряжать power bank в процессе использования системы запрещено).

Приемник подключается к компьютеру посредством шнура USB micro.

Крепить датчики к телу можно при помощи лейкопластыря или повязки.

Передатчик и приемник имеют заводскую прошивку и сразу готовы к работе.

Модули пронумерованы (при необходимости, номера можно отклеить). Номер модуля соответствует номеру сигнала в программе MYOstack GUI v1.0.1.

Для регулировки усиления на каждом модуле установлен линейный подстроечный резистор. Изначально резистор установлен в нулевое положение (коэффициент усиления равен 1 В/В). Для увеличения усиления необходимо повернуть резистор по часовой стрелки. Максимальный угол поворота – 1200. При максимальном угле поворота усиление равно 11 В/В.

Важно: В процессе работы передатчик нагревается. Чем выше скорость передачи – тем интенсивнее нагрев.

Установка программного обеспечения
Визуализация сигнала
Для визуализации, анализа и обработки сигнала можно воспользоваться бесплатной программой MYOstack GUI (рис. 4). Данная программа написана на Python и предоставляется с открытым исходным кодом (под MIT лицензией).

Cкачать исходный код программы для Python, а также ".exe" сборку под Windows 10 можно с официальной страницы ELEMYO на https://github.com/.

Для работы с исходным кодом программы можно установить среду разработки Anaconda:

1) Скачайте бесплатную среду разработки Anaconda для программирования на языке Python с официального сайта https://www.anaconda.com/

2) В разделе Environments Anaconda установите следующие расширения:

  • Pyserial версии 3.4 или выше
  • Pyqtgraph версии 0.1 или выше
  • QtPy версии 1.3.1 или выше
  • Numpy версии 1.13 или выше
  • Scipy версии 0.19 или выше

3) Скачайте исходный код MYOstack GUI v1.0.1 можно по ссылке https://github.com/ELEMYO/MYOstack-GUI/releases

4) Используя встроенный в Anaconda редактор Spyder, откройте скачанный файл.

5) Запустите код.

Программа MYOstack GUI для визуализации ЭМГ сигналов в реальном времени
Рис. 4: Программа MYOstack GUI для визуализации ЭМГ сигналов
Прошивка приёмника и передатчика (на базе ESP-WROOM-32)
Для прошивки приемника и передатчика можно использовать любую среду, поддерживающую модули ESP32. Оригинальный исходный код на данный момент представлен только для Arduino IDE.

Процесс прошивки передатчика/приемника:

1) установите бесплатно распространяемую среду Arduino IDE https://www.arduino.cc/en/main/software

2) подключите приемник/передатчик через USB к ПК (предварительно отключив датчики от передатчика)

3) добавьте ESP32 в менеджере плат Arduino IDE (подробная инструкция: https://randomnerdtutorials.com/installing-the-esp32-board-in-arduino-ide-windows-instructions/ )

4) выберите ваш контроллер в разделе Tools -> Port

5) выберите тип программируемой платформы в разделе Tools -> Board -> ESP32 Arduino -> DOIT ESP32 DEVKIT V1

6) для прошивки передатчика используйте скетч по ссылке (в коде необходимо указать MAC адрес приемника, инструкция как узнать MAС адрес здесь):

https://github.com/ELEMYO/MYOstack-ESP32/blob/main/examples/Sender/Sender.ino

для прошивки приемника используйте скетч по ссылке:

https://github.com/ELEMYO/MYOstack-ESP32/blob/main/examples/Receiver/Receiver.ino

7) загрузите скетч на плату Sketch -> Upload

Важно: если приемник не прошивается, необходимо при начале прошивки нажать и удерживать кнопку enable на плате приемника.
Дата:
07 ИЮНЯ/ 2022
Автор: Elemyo