Đồ án HCMUTE: Thiết kế và chế tạo hệ thống phân tích EMG

• Tác giả: Tran Huu Trong
• Người hướng dẫn: Dr. Bui Ha Duc
• Trường học: HCMC University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Mechatronics
• Đề tài: Hệ thống phân tích EMG: Thiết kế và chế tạo tại HCMUTE
• Loại tài liệu: graduation thesis
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• ABSTRACT
• ACKNOWLEDGEMENT
• Contents
• 1. CHAPTER I: INTRODUCTION
• 1.1. Motivation
• 1.2. Scope of research
• 1.3. Thesis organization
• 2. CHAPTER II: LITARETURE REVIEW
• 2.1. Theory of EMG
• 2.1.1. Definition
• 2.2. Surface EMG electrodes placement
• 2.2.1. Surface electrode
• 2.2.2. Muscle map frontal
• 2.2.3. Forearm electrode placement
• 2.3. EMG signal analysis
• 2.4. Amplitude and frequency of EMG Signal
• 2.5. Theory of Neural Networks
• 2.6. Overview of previous research
• 3. CHAPTER III: DESIGN AND FABRICATE EMG ACQUISITION SYSTEM
• 3.1. Method 1: Using OPAMP
• 3.1.1. Amplifiers and filters
• 3.1.2. Amplification and filtering circuitry
• 3.1.3. Collect EMG signal experiment in practical
• 3.2. Method 2: Using ADS1293 and Raspberry Pi 3
• 3.2.1. Data acquisition with ADS1293
• 3.2.2. Design acquisition system circuit
• 3.2.3. The EMG acquisition system circuit
• 4. CHAPTER IV: DESIGN PROTOCOL EXPIREMENT
• 4.1. Interface between ADS1293 with Raspberry Pi 3
• 4.2. SPI communication between the ADS1293 with RPi3
• 4.3. Raspberry Pi 3 interface to WEB .js to transmit data to Pusher .js min to draw plot of dataPoint on browser
• 6. CHAPTER VI: RESULT AND ANALYSIS
• 7. CHAPTER VII: CONCLUSION
• List of figures
• List of Tables
• List of Abbreviations

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Hệ thống phân tích EMG là một công cụ quan trọng trong việc thu thập và phân tích tín hiệu điện sinh học từ hoạt động cơ bắp. Phân tích EMG giúp hiểu rõ hơn về hoạt động của cơ bắp và có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như y học, thể thao và công nghệ điều khiển. Tín hiệu EMG được tạo ra từ sự kích thích của các tế bào cơ, và việc thu thập tín hiệu này có thể gặp nhiều thách thức, bao gồm chi phí thiết bị cao và độ chính xác của tín hiệu thu được. Mục tiêu của nghiên cứu này là thiết kế và chế tạo một hệ thống EMG có khả năng thu thập tín hiệu trong thời gian thực với chi phí thấp và kích thước nhỏ gọn.

1.1. Động lực

Tín hiệu EMG là một chỉ số quan trọng phản ánh hoạt động của cơ bắp. Việc sử dụng tín hiệu này trong các hệ thống điều khiển có thể nâng cao độ chính xác và hiệu quả. Tuy nhiên, việc thu thập tín hiệu EMG gặp nhiều khó khăn như chi phí thiết bị cao và độ chính xác của tín hiệu. Do đó, nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển một hệ thống thu thập tín hiệu EMG hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

II. Lý thuyết về EMG

Lý thuyết về EMG bao gồm việc hiểu rõ về cách thức hoạt động của tín hiệu điện sinh học. Tín hiệu EMG được tạo ra từ sự thay đổi điện thế của màng tế bào cơ khi có sự kích thích. Các yếu tố như vị trí đặt điện cực và loại điện cực sử dụng có thể ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu thu được. Việc phân tích tín hiệu EMG có thể giúp phát hiện các bất thường trong hoạt động cơ bắp và hỗ trợ trong việc chẩn đoán các bệnh lý liên quan đến cơ và thần kinh.

2.1. Các loại điện cực

Điện cực bề mặt (SEMG) là một trong những phương pháp phổ biến để thu thập tín hiệu EMG. Phương pháp này không xâm lấn và dễ dàng thực hiện. Tuy nhiên, việc lựa chọn vị trí đặt điện cực là rất quan trọng để đảm bảo tín hiệu thu được có độ chính xác cao. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc đặt điện cực đúng cách có thể cải thiện đáng kể chất lượng tín hiệu thu được.

III. Thiết kế và chế tạo hệ thống EMG

Hệ thống phân tích EMG được thiết kế với mục tiêu thu thập tín hiệu trong thời gian thực. Hệ thống sử dụng vi điều khiển Raspberry Pi 3 kết hợp với mạch thu tín hiệu ADS1293 để thu thập và xử lý tín hiệu. Việc sử dụng giao thức SPI giúp truyền dữ liệu giữa các thiết bị một cách hiệu quả. Hệ thống được thiết kế để có thể hoạt động trong môi trường thực tế, với khả năng thu thập tín hiệu chính xác và nhanh chóng.

3.1. Mạch thu tín hiệu

Mạch thu tín hiệu EMG bao gồm các thành phần như bộ khuếch đại và bộ lọc để loại bỏ nhiễu. Việc sử dụng bộ khuếch đại có tỷ lệ loại bỏ chế độ chung cao giúp cải thiện chất lượng tín hiệu thu được. Hệ thống cũng được thiết kế để có thể kết nối không dây với máy tính, cho phép hiển thị và phân tích tín hiệu trong thời gian thực.

IV. Kết quả và phân tích

Kết quả thu được từ hệ thống phân tích EMG cho thấy tín hiệu được thu thập có độ chính xác cao và phản ánh đúng hoạt động của cơ bắp. Việc phân tích tín hiệu cho phép xác định các đặc điểm của hoạt động cơ bắp, từ đó có thể ứng dụng trong các lĩnh vực như y học và thể thao. Hệ thống đã chứng minh được khả năng hoạt động hiệu quả trong môi trường thực tế, mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển công nghệ điều khiển dựa trên tín hiệu EMG.

4.1. Ứng dụng thực tiễn

Hệ thống phân tích EMG có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ y học đến công nghệ điều khiển. Việc sử dụng tín hiệu EMG trong điều khiển thiết bị có thể giúp cải thiện độ chính xác và hiệu quả của hệ thống. Ngoài ra, nghiên cứu này cũng mở ra cơ hội cho việc phát triển các thiết bị y tế mới, giúp theo dõi và điều trị các bệnh lý liên quan đến cơ và thần kinh.