仿生点击器 Mark I 与 Mark II

本实验的总体目标是制备一种廉价、无线、易于定制的触发装置，作为肌电图研究及个性化辅助设备的平台。肌电图通常被用作安全技术的控制输入。由于许多应用场景需要特定的解决方案，而这些方案往往价格昂贵，因此我们开发了这种成本低廉且易于定制的设备。

本文介绍了两种仿生点击装置系统，即型号一和型号二，佩戴者可通过挥动食指来切换演示文稿的幻灯片。开始此操作前，请按照文本方案构建仿生型号一。在构建型号二时，从上方将一排三个排针插入肌肉传感器中心的正极、负极和信号孔中。

接下来，从底部焊接引脚。使用钳子将异向引脚弯折90度。如果使用示指伸肌作为输入源，请从肌电传感器上移除短的黑色参考导线。

然后，使用剪线钳将三根肌电（EMG）导线剪至从手腕延伸至手背的长度。使用剥线钳剥去每根导线一端的绝缘层。将后部导线的裸露端插入肌肉传感器的 R 孔，蓝色导线插入 E 孔，红色导线插入 M 孔。

在底部将导线焊接固定。然后，剪取八根单芯多股导线，按照文本方案中的说明进行放置并焊接。

将两个肌电图（EMG）传感器电极片分别置于示指伸肌的两端，第三个电极片置于手背中部。然后将蓝色和红色传感器导线连接至肌肉上方的电极片，黑色导线连接至手背上的电极片。

将电极放置在示指伸肌上是该操作中最关键的步骤，因为电极位置错误可能导致设备出现大量假阳性与假阴性结果。对于较小的手部，可能实际上无法准确放置电极。为开始测试肌电图（EMG）输出，请下载所有必要文件，并按照文本方案中的说明设置微控制器。

接下来，将计算机从电源断开。使用USB线缆，将微控制器连接到计算机。将相应版本的阈值测试程序上传至微控制器。

然后，打开串行监视器以显示肌电（EMG）输出。左右移动手的食指，记录显示的数值。在不移动食指的情况下移动手部，记录显示的数值。

此后，选择一个高于手部移动时所观察到的值、但低于仅食指移动时所观察到的场景的值。阈值的选择至关重要：若阈值过低，会产生大量假阳性结果；若阈值过高，则会产生大量假阴性结果。

需要注意的是，肌肉疲劳和导线移动也会影响电导值（EC）。开始测试阈值时，按照文本方案中所述，下载、编辑并上传正确的代码。然后，在不移动食指的情况下活动手部，确保串行输出中无任何显示内容。

然后，将食指左右移动。首先，用手术刀切断条形板上的铜质线路。并在控制板上安装三个10千欧的电阻。

然后，安装一个滑动开关和两个按钮开关，将其焊接到电路板的背面。使用剥线钳剪断先前焊接到微控制器上的导线，使导线能够穿过微控制器外壳的中层，连接至控制板，同时确保外壳能够正常闭合。

此后，按照文本方案中所述，将导线放入控制板中，并将导线焊接到位。首先，重新组装仿生点击器，将微控制器上的排针连接器连接至肌肉传感器。使用 USB 线缆，将微控制器连接到计算机。

下载相关文件后，通过将占位符文本替换为确定的阈值触发电平来编辑代码。然后拔下USB线，使微控制器与计算机断开连接。将设备连接到计算机后，通过抬起食指来测试点击器与演示软件的联动效果，以实现幻灯片的前进。

开始安装点击器时，将双面钩环材料裁剪至35毫米宽，并确保其长度足以缠绕手腕一周。接着，将钩环材料穿过外壳底部的卡扣。将微控制器上的母头接口插入肌肉传感器的公头针脚上。

然后，将电极夹入肌电图电缆中。本研究中构建了一种基于肌电图的控制装置。在校准该装置时，观察到三个不同的范围。

手静止时的数值、手运动时的数值以及食指活动时的数值。阈值应选择在手运动数值之上、手指用力数值之下。若阈值更接近手运动范围，则假阳性概率会增加，但潜在的假阴性概率会降低。

阈值越接近手指用力的范围，其表现将相反。随后在测试示指展肌时，检测设备的假阳性与假阴性情况。当肌肉紧张时设备未触发幻灯片切换，则记录为一次假阴性。

当未发生张力变化时记录到载玻片改变，则视为假阳性。两种设备均未出现假阳性问题。虽然一代设备在前45分钟内未出现任何假阴性，但假阴性数量迅速增加，直至在50分钟至一小时观察期间发生设备完全失效。

因此，尽管这两种设备均能实现其既定目标，但在测试过程中，第二代设备成本更低、灵活性更高且可靠性更强。在进行该操作时，正确放置电极以及谨慎选择合适的阈值至关重要。该设备的构建可在数小时内完成。

一旦掌握了阈值的设定方法，便可在几分钟内为新用户完成配置。自研发以来，该设备已被用作多个学生项目的基石，并作为定制化患者设备的核心组件。请务必注意，操作主电源可能具有极高的危险性。

在接触设备的皮肤接触部位之前，应先将设备从主电源断开。