August 14th, 2017
Un dispositivo fue creado para demostrar el control basado en la electromiografía a un público laico. Después del éxito del dispositivo inicial, un segundo dispositivo se hizo con una mayor flexibilidad en la funcionalidad para fines de investigación y demostración. Este protocolo describe el proceso de construcción y calibración de ambos dispositivos.
El objetivo general de este procedimiento es producir y personalizar fácilmente un dispositivo de disparo inalámbrico barato como plataforma para la investigación de electromiografía y dispositivos de asistencia a medida. La electromiografía se utiliza generalmente como entrada de control para una tecnología segura. Dado que muchos ritmos requieren soluciones específicas que son prohibitivamente caras, hemos desarrollado un dispositivo barato y fácil de personalizar.
Aquí, presentamos dos sistemas de clicker biónicos, marca uno y marca dos que permitían al usuario cambiar la diapositiva de la presentación agitando su dedo índice. Para comenzar este procedimiento, construya la marca biónica como se describe en el protocolo de texto. Para comenzar a construir la marca dos, coloque una fila de tres pines de cabecera en el centro del músculo en los orificios positivo, negativo y de señal desde arriba.
A continuación, suelde los pines desde abajo. Con un par de alicates, dobla los heterópines 90 grados. Si utiliza el músculo abductor del índice como entrada, retire el cable de referencia negro corto del sensor muscular.
Luego, use un cortador de alambre para cortar los tres cables EMG que van desde la muñeca hasta el dorso de la mano. Con un pelacables, pele un extremo de cada cable. Coloque el extremo pelado del cable trasero en el orificio R, el cable azul en el orificio E y el cable rojo en el orificio M del sensor muscular.
En la parte inferior, suelde los cables en su lugar. Después de esto, corte ocho cables multihilo de un solo núcleo. Colóquelos y suéldelos como se describe en el protocolo de texto.
Coloque dos almohadillas del sensor EMG en cada extremo del músculo abductor indicus. Y la tercera almohadilla en el centro del dorso de la mano. Luego conecte los cables del sensor azul y rojo a las almohadillas sobre el músculo y el cable negro a la almohadilla en el dorso de la mano.
La colocación de los electrodos en los músculos abductores indicis es el paso más crítico del procedimiento, ya que la colocación incorrecta de los electrodos puede causar muchos falsos positivos y muchos falsos negativos en el dispositivo. En manos más pequeñas, puede ser imposible colocar correctamente los electrodos. Para comenzar a probar la salida EMG, descargue todos los archivos necesarios y configure el microcontrolador como se describe en el protocolo de texto.
A continuación, desconecte la computadora de la red eléctrica. Con un cable USB, conecte el microcontrolador a la computadora. Cargue la versión correspondiente de la prueba de umbral en el microcontrolador.
A continuación, abra el monitor serie para mostrar la salida EMG. Mueva el dedo índice de la mano de lado a lado, registrando los valores mostrados. Mueva la mano sin mover el dedo índice y registre los valores mostrados.
Después de esto, seleccione un valor por encima de lo que se vio cuando se movió la mano, pero por debajo de la escena cuando solo se movió el dedo índice. La selección del valor umbral es fundamental, ya que si es demasiado bajo, obtendrá muchos falsos positivos. Y si es demasiado alto, obtendrá muchos falsos negativos.
Tenga en cuenta que el cansancio del músculo y el movimiento de los cables también pueden afectar el valor de la EC.To comenzar el umbral de prueba, descargar, editar y cargar el código correcto como se describe en el protocolo de texto. A continuación, mueva la mano sin mover el dedo índice. Asegúrese de que no se muestre nada en la salida serie.
Luego, mueve el dedo índice de lado a lado. Para empezar, rompe la pista de cobre del tablero con un bisturí. Y coloque tres resistencias de 10 kilogramos de ohmios en el tablero de control.
Luego, coloque un interruptor deslizante y dos interruptores de botón. Suéldalos en la parte inferior de la placa. Con un cortador de alambre, corte los cables que se soldaron previamente al microcontrolador de modo que los cables puedan pasar a través de la capa intermedia de la carcasa del microcontrolador a la placa de control sin evitar que la carcasa se cierre.
Después de esto, coloque los cables en la placa de control como se describe en el protocolo de texto, soldando los cables en su lugar. Para empezar, vuelva a montar el clicker biónico, conectando el conector del cabezal del microcontrolador al sensor muscular. Con un cable USB, conecte el microcontrolador a la computadora.
Después de descargar el archivo correspondiente, edite el código reemplazando el texto del marcador de posición por el valor de desencadenador de umbral determinado. Luego, desconecte el cable USB para desconectar el microcontrolador de la computadora. Después de conectar el dispositivo a una computadora, pruebe el clicker con el software de presentación levantando el dedo índice para avanzar en las diapositivas.
Para comenzar a montar el clicker, corte el material de gancho y bucle de doble cara para que tenga 35 metros de ancho y sea lo suficientemente largo como para envolverlo alrededor de la muñeca. A continuación, deslice el material de velcro a través de los clips en la parte inferior de la caja. Conecte el conector hembra del microcontrolador a los pines del conector macho en el sensor muscular.
A continuación, enganche los electrodos en los cables EMG. En este estudio, se crea un dispositivo de control basado en electromiografía. Se observan tres rangos diferentes mientras se calibra el dispositivo.
Los valores cuando la mano está inmóvil, los valores cuando la mano se mueve y los valores cuando se mueve el dedo índice. El valor de umbral se selecciona para que se encuentre por encima del valor de movimiento de la mano y por debajo del valor de tensión del dedo. Un valor de umbral más cercano al rango de la mano en movimiento experimentará una mayor probabilidad de falsos positivos, pero una reducción de los posibles falsos negativos.
Un valor de umbral más cercano al rango de tensión del dedo experimentará lo contrario. A continuación, los dispositivos se analizan para detectar falsos positivos y negativos al analizar el músculo abductor indicus. Un falso negativo se registra cuando el dispositivo no activa un cambio de deslizamiento cuando el músculo está tenso.
Mientras que un falso positivo se registra cuando una diapositiva cambió cuando no se produjo ninguna tensión. Ninguno de los dos dispositivos tuvo problemas con los falsos positivos. Si bien el dispositivo Mark One no experimenta falsos negativos durante los primeros 45 minutos, el número de falsos negativos aumenta rápidamente hasta que falla el dispositivo total entre 50 minutos y una hora de vistas.
Por lo tanto, si bien ambos dispositivos tienen éxito en sus objetivos declarados, el Mark Two es más barato, más flexible y más confiable en el transcurso de las pruebas. Al intentar este procedimiento, es importante colocar correctamente los electrodos y también tener cuidado al seleccionar el valor umbral correcto. La construcción de este dispositivo se puede realizar en unas pocas horas.
Y una vez que se domina la búsqueda del umbral, se puede configurar para un nuevo usuario en cuestión de minutos. Desde su desarrollo, este dispositivo se ha utilizado como base de varios proyectos estudiantiles, así como como componente central de un dispositivo a medida para el paciente. No olvide que trabajar con la red eléctrica puede ser extremadamente peligroso.
Y los dispositivos de desconexión de la fuente de alimentación principal deben realizarse antes de cualquier contacto con la piel del dispositivo en el que se realiza.
Este estudio presenta el desarrollo de dos dispositivos de control basados en electromiografía diseñados para fines de demostración e investigación. Los dispositivos permiten a los usuarios controlar presentaciones a través de señales musculares, mostrando una solución rentable y personalizable para aplicaciones de electromiografía.
Electromyography (EMG)-based control systems, as exemplified by the Bionic Clicker Mark I & II, offer a customizable and cost-effective platform for early-stage device prototyping in neuromuscular interface research. These systems enable precise signal acquisition and threshold-based event triggering, supporting robust hypothesis testing and functional validation in translational device development. Their adaptability and direct EMG data transmission facilitate rapid iteration and cross-functional integration in R&D pipelines.
The Bionic Clicker workflow integrates from early discovery through device screening and preclinical prototyping, supporting iterative optimization and cross-team standardization.