В настоящее время существует проблема – в России более 20 тысяч людей нуждаются в протезировании рук. По типу применения протезы делятся на 2 группы: косметические и функциональные. Косметические протезы не выполняют никакой функции, кроме как восполнение внешнего вида руки, функциональные же протезы выполняют множество функций, помимо косметической, они возвращают человеку часть функций утраченной руки, с помощью их человек может захватывать различные предметы, выполнять различные жесты и так далее. На данный момент широко используют бионические протезы в качестве функциональных. Тяговые протезы управляются усилиями пациента, в то время как бионические протезы, с помощью электромиографических (ЭМГ) датчиков, распознают сокращение уцелевших мышц, которые являются задающим сигналом для выполнения одной или нескольких функций протеза. Проблема в том, что бионические протезы стоят минимум 200 тысяч рублей, из-за этого не каждый человек с ограниченными возможностями сможет его приобрести.

В рамках данного проекта предлагается разработать бюджетную систему управления бионическим протезом с основными функциями, необходимыми человеку для полноценной жизнедеятельности (сжатие, разжатие, выполнение различных жестов).

Разработка системы ЭМГ

Электромиограф состоит из двух частей – аналоговой и цифровой. Аналоговая часть, образно, представляет из себя усилитель с коэфффициентом усиления около 110 (он усиливает изменяющуюся с течением времени разность потенциалов на теле человека примерно в 110 раз). Усиленный сигнал поступает в цифровую часть (микроконтроллер), где происходит оцифровка. Оцифрованный сигнал либо передаётся на компьютер, либо обрабатывается самим микроконтроллером, который подаёт сигналы на сервоприводы.

В качестве цифровой части ЭМГ будет выступать микроконтроллер ATmega328P. Во время запуска и калибровки системы сигнал будет передаваться на компьютер. В целях безопасности жизнедеятельности информация с МК на компьютер будет передаваться не посредством соединения их кабелем, а при помощи радиоканала (Bluetooth).

Аналоговая часть ЭМГ строится на базе четырёх операционных усилителей.

Для подачи сигналов необходимо определиться с группой мышц, на которые будут крепиться электроды. Было решено проводить первые эксперименты с креплением электродов на бицепс. Один электрод крепится на середину мышцы, второй – на конец мышцы, третий – на локтевую кость предплечья, ближе к локтю.

Затем для выведения графика полученных сигналов было решено воспользоваться плоттером по последовательному соединению среды программирования Arduino IDE. Для этого был написан код, принимающий значения с модуля.