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Copy of Exoesqueleto de Miembro Superior con Detección de Intención

Presentacion Tesis 30/05
by Jesus Ismael Mendez on 2 March 2013

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Transcript of Copy of Exoesqueleto de Miembro Superior con Detección de Intención

INTRODUCTION The following work is based on the development of a portable elbow joint exoskeleton which assists joint`s function through an intelligent system that acquires and analyzes in real time myoelectrical signals from major muscle groups, responsible for movement of the joint, to activate an actuator, a DC motor. Pathologies that may affect upper limbs ACV (1 stroke every 4 minutes)
MULTIPLE SCLEROSIS (18-20 cases per 100,000 pop.)
CEREBRAL PALSY (1500 new cases per year)
Muscular Dystrophy (1 c / 3500 live births per year)
BRAIN INJURY
SPINAL CORD INJURY
ELBOW INJURY MUSCLE WEAKNESS
ROM DECREASE
MOTOR CONTROL MPOWER 1000 (MYOMO) Características: Electrodos superficiales.
ROM: 3-130°
Peso: 846 gramos.
Precio en USA: U$S 5250 Prestaciones: Amplificador de Fuerza.
Incrementa ROM.
Reeducación muscular.
Uso diario o Rehabilitación. Acquisition and Processing of myoelectric signals.
Generating a Signal Bank to study signals characterization .
Proportional control of DC motor.
Implementation AIMS DESARROLLO Registro de EMG usando BIOPAC, siguiendo un protocolo de ejercitación. 1) ACQUISITION 2) SIGNAL BANK Rectificación de onda completa.
Filtro Linear Phase 0,5°, configuración Sallen Key de orden 2, con frecuencia de corte 2 Hz, delay respecto de la señal de entrada de 70 mseg. IMPLEMENTACIÓN DE CIRCUITO Dentro de las funciones de BIOPAC se encuentra la función Smoothing que otorga la envolvente de la señal. Esta función se puede llevar a la practica con un filtro pasa bajo.
Para lograr una forma mas suavizada previamente se usa la función Abs (Valor Absoluto), este paso se puede emular con un rectificador de onda completa. 3) FUNCTION 4) PROCESSING 5) POWER SUPPLY & CONTROL 6) DISEÑO EXOESQUELETO Slow movement Fast movement FINAL DESIGN Características Microprocesador PICAXE 18M2
PinOut Puente H: Configuración en paralelo de L298(Avance - Retroceso - Enable)
Motor Bosch 12Vcc DIAGRAMA DE BLOQUES PROPORTIONAL CONTROL SWITCHES BIOFEEDBACK ESTRUCTURA Y FIJACIÓN MOCHILA GABINETE DE ADQUISICIÓN - PROCESAMIENTO Y POTENCIA GABINETE DE BATERÍAS CONSIDERACIONES 1) Preservar movimiento normal
2) Interacción Física(Fuerza-Carga)
3) Presión en tejido. PRUEBAS CLÍNICAS RESULTADOS PROBLEMA 1 LA COLOCACIÓN DEL VELCRO
SOBRE EL MÚSCULO
A SENSAR DIFICULTA
EL SENSADO. PROBLEMA 2 FIJACIÓN POCO
EFICIENTE Y ELEVADO
PESO DEL MOTOR
OPERABLE CON CUALQUIER
MÚSCULO DEL CUERPO
(FORTALEZA) SOSTÉN DEL MOTOR
CON LA MOCHILA, MEJORAR LA
FIJACIÓN AL BRAZO. RESULTADOS ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE LAS SEÑALES MIOELÉCTRICAS.
Se logró la adquisición de Señales Mioeléctricas de buena calidad sin ruido ni interferencias y con amplificación regulable.

GENERACIÓN DE BANCO DE SEÑALES QUE NOS PERMITAN CARACTERIZAR LAS SEÑALES.
Caracterización exitosa de la Señal a través de la envolvente
(Filtro PB 2Hz)

CONTROL PROPORCIONAL DE MOTOR DE CC
Control Proporcional en tiempo real a través del procesamiento y la etapa de potencia hacia el motor de CC.

IMPLEMENTACIÓN DE PROTOTIPO
Implementación práctica de Exoesqueleto con Pruebas Clínicas. APPLICATIONS MEJORAS FUTURAS Realizar Análisis Biomecánico del Exoesqueleto.

Uso de Materiales y motor más liviano.

Incorporación de encoder óptico para obtener parámetros como posición y velocidad.

Uso de electrodos con preamplificación y fijación directa con los elementos de sujeción.

Vincular etapa de adquisición al exoesqueleto para evitar tramos de cables que dificulten el movimiento.

Uso de baterías de Litio más livianas, pequeñas y de mayor tiempo de duración.

Cargador de baterías.

DISEÑO A MEDIDA CONCLUSIÓN EL EXOESQUELETO RESPONDE PROPORCIONALMENTE SEGÚN LA INTENCIÓN DEL USUARIO, SU PERÍODO DE ADAPTACIÓN ES MÍNIMO Y PUEDE SER CONTROLADO DE MANERA "NATURAL" POR CUALQUIER
MÚSCULO DEL CUERPO. THANK YOU! QUESTIONS? ANTECEDENTE SENSING:
Noninvasive surface Ag-AgCl sensors

PREAMPLIFICACIÓN:
Amplificador de Instrumentación AD620 con ganancia regulable.

FILTRADO ACTIVO:
Filtro Pasa Alto con Fc: 20 Hz y G: 10.
Filtro Pasa Bajo con Fc: 500 Hz y G: 10. Uso de las funciones que posee el BIOPAC tales como Filtros digitales, Integral, Derivada, RMS, FFT para encontrar una característica general que pueda controlar el motor proporcionalmente y que pueda ser reproducida por algún circuito electrónico analógico o digital en tiempo real. Realización de la Prueba en 10 individuos sanos y 1 con patología de Miembro Superior (Hemiplejía) siguiendo el mismo protocolo.


CONSENTIMIENTO INFORMADO.


CUESTIONARIO. PROBLEMA 3 TIEMPO DE CALIBRACIÓN
MÍNIMO, DIFICULTAD
PARA CAMBIAR DE
CONTRACCIÓN. AUMENTAR EL TIEMPO DE CALIBRACIÓN Y
AGREGAR PAUSA ENTRE LOS PERÍODOS DE
CALIBRACIÓN DE CADA MÚSCULO. It is possible to implement proportional control to any EMG controlled device:

Prosthesis.

Exoskeleton.

Wheelchair. MEDICAL SIGNAL PROCESSING Smoothing filter can be used to process any kind of signal, such as brain signals (EEG-BCI) INDUSTRY Through proportional control any machinery can be operated responding to user`s intention. REHABILITATION Widely used in hospitals, rehabilitation centers, and occupational therapists to retrain arm movement (neural plasticity). alekollmann@hotmail.com ezequielsimeoni@gmail.com
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