طراحی و ساخت سیستم ضبط سیگنال الکترومایوگرافی و راه اندازی برخط مچ رباتیکی

توانبخشی افراد مبتلا به ناتوانی حرکتی به هر علتی ازجمله آسیب نخاعی، بیماری های عصبی-عضلانی، و یا عوارض پس از سکته از مهمترین چالش ها و نیازمندی های آنها محسوب می شود. ابتلا به این عوارض در سال های اخیر با رشد چشم-گیری نیز مواجه بوده است. از این رو توسعه و ارائه وسایل و تجهیزات توانبخشی به ویژه به صورتی که شخص بدون مراجعه به مراکز درمانی، خود قادر به استفاده از آنها در منزل باشد یک چالش مهم در حوزه مهندسی پزشکی محسوب می شود. پژوهشگران متعددی در سال های اخیر به توسعه ی ربات های اسکلت خارجی که برای تمرین دهی به این دست از بیماران طراحی شده است پرداخته اند. مسئله ی راه اندازی محرکه ها و کنترل این تجهیزات فعال یک سیر تکاملی را طی کرده و از اجرای حرکات از پیش تعیین شده به تشخیص هوشمند اراده کاربر رسیده است. اکنون توجه بسیاری از محققین به کنترل ربات های اسکلت خارجی با استفاده از سیگنال های الکترومایوگرافی معطوف شده است. در این مقاله قصد داریم به تحریک سروو موتور یک مچ رباتیکی برای تقلید حرکات خم و باز شدن و دور و نزدیک شدن با استفاده از سیگنال ضبط-شده از عضلات ساعد انسان بپردازیم. بر این اساس یک سیستم دست ساز بر پایه ی بورد آردوینو با ماژول های الکترومایوگرافی برای ثبت سیگنال طراحی و ساخته شد. در شرایط آزمایشگاه و با رعایت پروتکل های مرسوم، سیگنال-های ای.ام.جی حین اجرای حرکات خم کردن، بازکردن، دورکردن (به سمت رادیال) و نزدیک کردن (به سمت اولنا) ضبط شدند. به منظور سهولت کدنویسی های لازم جهت پیش پردازش هایی که روی سیگنال الکترومایوگرافی ضبطی می بایست صورت گیرد و نیز توسعه ی الگوریتم تشخیص آغاز حرکت، با افزودن جعبه افزار مربوط به «ارتباط با بورد آردوینو»، از نرم افزار متلب برای ارتباط گیری با بورد آردینو از طریق درگاه سریال استفاده شد. نتیجه ی الگوریتم پردازشی یک دستور کنترلی سه حالتی است که از آن برای راه اندازی موتورها استفاده می شود تا بدون پرش های میانی، ربات حرکت های مزدوج (مثلا خم و بازشدن) را تقریبا با همان زمان بندی شخص اجراکننده تقلید کند.