ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN ĐỀ TÀI CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO AMG A10 09 LỚP L06 GVHD TS Trần Nguyên Duy Phương Họ và tên MSSV Thành phố[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: KỸ THUẬT THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN ĐỀ TÀI : CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO AMG A10-09 LỚP: L06 GVHD: TS Trần Nguyên Duy Phương Họ tên: MSSV: Thành phố Hồ Chí Minh – 2023 MỤC LỤC Giới thiệu cảm biến EMG (A10-09) Giới thiệu Arduino Giới thiệu Labview Thiết kế mơ hình Chế tạo mơ hình 10 Hướng dẫn vận hành Labview code 14 Arduino code 14 Automation Studio Simulation TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 15 17 Giới thiệu cảm biến EMG A10-09 (Electromyography) Giới thiệu chung EMG A10-09 mạch cảm biến bắp dễ sử dụng , dùng để đo hoạt động bắp nghiên cứu y tế tín hiêu điện EMG Cảm biến đo lọc, chỉnh lưu hoạt động điện đầu 0-VS Volts để lấy kích thước đầu tùy thuộc vào lượng hoạt động bắp chọn Dây cảm biến sử dụng cho hệ thống điều khiển khác Nguyên lý hoạt động Tín hiệu điện EMG (Electromyography) đo dòng điện tạo suốt trình co, giãn Hệ thống thần kinh ln ln kiểm sốt hoạt động bắp Đây dạng tín hiệu y sinh tín hiệu điện thu nhận từ quan mà có thay đổi đặc tính vật lý Tín hiệu thơng thường hàm thời gian mô tả giới hạn biên độ, tần số pha Do tín hiệu EMG tín hiệu phức tạp, kiểm soát hệ thống thần kinh phụ thuộc vào cấu trúc giải phẫu đặc điểm sinh lý Tín hiệu EMG bao gồm nhiễu truyền qua mô Đặc biệt thu nhận bề mặt da, tín hiệu thu từ đơn vị vận động khác thời điểm tạo tương tác lẫn Tín hiệu EMG phát dải tần số 0-500hz; tín hiệu phức tạp để hiểu hình thành nó, biết tín hiệu đến từ đâu Như biết, tất tín hiệu bắt nguồn từ não Não thực chuỗi điều khiển truyền xung thần kinh qua hệ thần kinh, tương tự dòng điện thơng qua dây kim loại, sau dây thần kinh kích thích kích hoạt Bộ phận vận động (MU), kiểm sốt co bóp bắp Đối với chuyển động lực nhỏ, MU sử dụng, cần nhiều lực, đơn vị vận động lớn lớn tuyển dụng để kích hoạt bắp Một MU tạo tiềm hành động (AP), hiển thị hình bên Mỗi tiềm hành động xảy trao đổi hóa học thể ion kali (K +) natri (Na +) Cơ sở đo lường cảm biến EMG Hệ vận động người gồm có hai phần: Phần thụ động gồm xương hệ liên kết xương (khớp xương), phần vận động gồm có hệ cơ, hoạt động phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thần kinh Cơ thể người có hệ chính, minh hoạ hình vân (hay xương), vận động nội tạng (cơ tạng hay trơn) vận động tim (cơ tim) Trong phạm vi tập lớn, nhóm giới hạn thiết bị việc đo lường xử lý tín hiệu xương Điện cực (Đầu đo) gắn vùng cánh tay hình dưới, để thuận lợi cho trình thu thập liệu Điện cực sử dụng bề mặt (sunface electrode), dán bên da (qua pad), phía cần đo Lựa chọn thiết bị Nhóm sử dụng module cảm biến EMG A10-09 tích hợp tồn chức khối cảm biến bo mạch có kích thước nhỏ gọn, thẩm mỹ giá thành phù hợp 5 Ứng dụng Cảm biến EMG sử dụng để hỗ trợ trường hợp khơng có sẵn trang bị chun dụng, để phân tích, chẩn đốn, điều trị, phục hồi chức năng, bệnh liên quan đến thần kinh - cơ, hỗ trợ cho người rèn luyện thể thao theo dõi tình trạng thể để có kế hoạch tập huấn hiệu quả, an toàn, sử dụng làm tín hiệu điều khiển cho robot giả lập, mô theo cử người, hỗ trợ phát triển chi giả kiểm sốt Đây ứng dụng vơ hữu hiệu có ý nghĩa thực tiễn, có nhiều bệnh nhân cần đến hỗ trợ đội ngũ vật lý trị liệu khả tài khơng đáp ứng Giới thiệu Arduino Arduino ? Arduino Uno board mạch vi điều khiển phát triển Arduino.cc, tảng điện tử mã nguồn mở chủ yếu dựa vi điều khiển AVR Atmega328P Với Arduino xây dựng ứng dụng điện tử tương tác với thông qua phần mềm phần cứng hỗ trợ Khi arduino chưa đời, để làm dự án điện tử nhỏ liên quan đến lập trình, biên dịch, cần đến hỗ trợ thiết bị biên dịch khác để hỗ trợ Ví dụ như, dùng Vi điều khiển PIC IC vi điều khiển họ 8051 , phải thiết kế chân nạp onboard, mua thiết bị hỗ trợ nạp biên dịch mạch nạp 8051, mạch nạp PIC Hiện Arduino biết đến Việt Nam rộng rãi Từ học sinh trung học, đến sinh viên người làm Những dự án nhỏ lớn thực cách nhanh, mã nguồn mở chia sẻ nhiều diễn dàn nước nước ngồi Giúp ích nhiều cho bạn theo đam mê nghiên cứu chế tạo sản phẩm có ích cho xã hội Trong năm qua, Arduino não cho hàng ngàn dự án điện tử lớn nhỏ, từ sản phẩm đời ứng dụng đơn giản sống đến dự án khoa học phức tạp Arduino code CHỜ CODE RỒI AE NHẬP VÀO NHÉ Giới thiệu Labview Khái niệm Về khái niệm, LabView phần mềm lập trình mơ Robot sáng chế với mục đích hỗ trợ người dùng tạo thiết bị ảo dựa nhu cầu cá nhân Phần mềm vô tiếng phổ biến với: Các nhà khoa học Kỹ sư Các lập trình viên Vì hầu hết họ làm việc LabView Labview cung cấp công cụ dây nối tín hiệu để người sử dụng: Đo lường, điều khiển, kiểm tra ứng dụng để cài đặt cho thiết bị ảo Đồng thời, người sử dụng LabView làm việc nhiều hệ điều hành tảng phần cứng khác Với Labview, bạn truy cập hàng trăm thư viện phần mềm xây dựng sẵn Nhờ có liệu có sẵn vậy, bạn dễ dàng cài đặt, điều chỉnh, nâng cao xếp tính thiết bị ảo Cấu tạo Labview Phần mềm mô LabVIEW cấu tạo từ chương trình là: Block Diagram Front Panel Trong đó, Front Panel gần gũi với người dùng Vì giao diện thể tính xây dựng từ Block Diagram Labview phần mềm mô sử dụng biểu tượng Điều khiến phần mềm bật so với phần mềm truyền thống khác phần mềm truyền thống sử dụng văn Để sử dụng biểu tượng giao diện Front Panel, người sử dụng cần cài đặt thêm mã code tạo từ Block Diagram Mã tạo từ Block Diagram gọi Block Diagram code mã G, nằm dạng đồ họa Nếu khơng có mã G, người dùng khơng thể sử dụng biểu tượng Front panel để tạo ứng dụng Đặc điểm bật Labview Khả mô giống gốc với độ xác cao Khả sử dụng biểu tượng để mô ứng dụng thay ngơn ngữ lập trình văn truyền thống Labview lựa chọn phù hợp với người chương trình mơ Robot truyền thống Với phần mềm mô Robot truyền thống, người dùng phải tự nhớ thứ tự dịng lệnh văn để thực chương trình Trong đó, Labview sử dụng liệu đồ họa dạng dòng chảy Dòng chảy liệu qua Block Diagram tự động xây dựng chương trình thực cho người dùng Nó cung cấp cho người dùng mã G để người dùng lựa chọn điều khiển biểu tượng theo nhu cầu Khả làm việc nhiều tảng tương thích với hầu hết hệ điều hành Nạp chương trình cho Arduino Hệ thống hoạt động thực tế Hướng dẫn vận hành Mạch vận hành: Nguồn pin cell 18650 12V nối với mạch tăng áp lên thành nguồn 24V, nguồn 24V nối với rơ le, van điều khiển hướng tạo thành mạch kín Cảm biến dị tính hiệu điện từ co duỗi bắp Adruino thu nhận tín hiệu từ cảm biến emg, xuất tín hiệu cho rơ le, thay đổi trạng thái van 5/2 Trạng thái van thay đổi khiến xi lanh thực hành trình thị ra, thụt vào Xi lanh kết nối với thân bàn tay robot, xi lanh duỗi bàn tay mở ra, xi lanh rút bàn tay co lại giúp cầm nắm vật Nguyên lý hoạt động: Tín hiệu từ miếng dán cảm biến EMG nhận tín hiệu tay ta gồng lên chuyển thành tín hiệu analog truyền vào arduino Arduino xử lý tín hiệu điều khiển Relay (Tín hiệu analog nhận vào so sánh với ngưỡng đặt ra, cao ngưỡng Arduino kích tín hiệu cho Relay điều khiển van 5/2) Khi đó, cuộn Solenoid van 5/2 kích hoạt chuyển trạng thái xy lanh (đẩy ra) Khi tay thả lỏng, cảm biến EMG khơng cịn nhận tín hiệu, Arduino khơng truyền tín hiệu kích hoạt Solenoid van 5/2 Van trở trạng thái ban đầu, xy lanh trở trạng thái ban đầu (kéo về) 7 Labview code Arduino code const int emg = A1; const int xuat= 8; int EMGVal = 0; void setup() { Serial.begin(115200); pinMode (emg, INPUT); pinMode (xuat, OUTPUT); } void loop() { int signal= analogRead(emg); if (signal>50) { digitalWrite(xuat, HIGH);} else { digitalWrite(xuat, LOW); } Serial.println (signal); Delay (300); } Automation Studio Simulation Xylanh trạng thái ban đầu Xylanh nhận tín hiệu từ cảm biến EMG Tùy vào cách đặt tín hiệu cho relay trạng thái ban đầu van điều khiển hướng ta tùy chọn trạng thái ban đầu xylanh dãn dài thu vào Tổng kết Quá trình thực tập lớn nhóm có trải nghiệm thú vị từ việc tìm hiểu mua linh kiện, qua có thêm hiểu biết việc lựa chọn tìm mua thiết bị cảm biến, xylanh khí nén, van điều khiển hướng, v.v Một số khó khăn gặp phải q trình thực kiến thức hệ thống điều khiển yếu, thời gian gấp rút nên cấu kẹp chưa kịp thực TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Sỹ Hiệp & Vũ Thị Nguyệt, “Nghiên Cứu Và Thiết Kế Bộ Thu Nhận Tín Hiệu Điện Cơ Emg” Truy cập từ: http://jst.tnu.edu.vn/jst/article/view/4115/pdf [2] Nguyễn Hiếu (2017), “Giới thiệu cảm biến bắp ứng dụng” Truy cập từ: http://arduino.vn/bai-viet/1443-gioi-thieu-cam-bien-co-bap-va-ung-dung [3] Điện tử (2021), “Cách điều khiển modul relay với Arduino” Truy cập từ: https://istem.com.vn/blog/cach-dieu-khien-modul-relay-voi-arduino [4] ĐIỆN TỬ VIETNIC (2018),“Giới thiệu Arduino ứng dụng Arduino” Truy cập từ: https://www.vietnic.vn/gioi-thieu-ve-arduino-va-ung-dung-arduino [5] Daniel (2021),“ Labview ?” Truy cập từ: https://maysanxuattudong.com/labview-la-gi/