Bài tập lớn môn học kỹ thuật thủy lực và khí nén đề tài chế tạo thiết bị đo amg a10 09

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÀI TẬP LỚN
MƠN HỌC: KỸ THUẬT THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN
ĐỀ TÀI :
CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO AMG A10-09

LỚP: L06
GVHD: TS. Trần Nguyên Duy Phương
Họ và tên:
MSSV:

Thành phố Hồ Chí Minh – 2023


MỤC LỤC

1.

Giới thiệu cảm biến EMG (A10-09) 1
2.

Giới thiệu Arduino

4
6

4.

3. Giới thiệu Labview

Thiết kế mơ hình 8

5.

Chế tạo mơ hình 10
6.

Hướng dẫn vận hành

7.

Labview code

14

8.

Arduino code

14

9.

Automation Studio Simulation

TÀI LIỆU THAM KHẢO

13

15

17


1.

Giới thiệu cảm biến EMG A10-09 (Electromyography) 1. Giới thiệu chung
EMG A10-09 là một mạch cảm biến cơ bắp rất dễ sử dụng , dùng để đo hoạt
động cơ bắp trong nghiên cứu y tế bằng các tín hiêu điện cơ EMG. Cảm biến đo lọc,
chỉnh lưu hoạt động điện của đầu ra cơ 0-VS Volts để lấy kích thước đầu ra tùy thuộc
vào lượng hoạt động cơ bắp được chọn. Dây và cảm biến có thể được sử dụng cho các
hệ thống điều khiển khác nhau
2. Nguyên lý hoạt động
Tín hiệu điện cơ EMG (Electromyography) được đo bằng dịng điện được tạo ra
trong suốt quá trình co, giãn cơ. Hệ thống thần kinh ln ln kiểm sốt hoạt động cơ
bắp. Đây là một dạng tín hiệu y sinh là một tín hiệu điện thu nhận được từ bất kỳ các
cơ quan nào mà có sự thay đổi đặc tính vật lý. Tín hiệu này thơng thường là một hàm
thời gian và được mô tả trong giới hạn của biên độ, tần số và pha. Do đó tín hiệu EMG
là một tín hiệu phức tạp, nó được kiểm sốt bởi hệ thống thần kinh và phụ thuộc vào
cấu trúc giải phẫu và đặc điểm sinh lý của cơ. Tín hiệu EMG bao gồm nhiễu khi
truyền qua các mô. Đặc biệt nếu thu nhận trên bề mặt của da, tín hiệu thu được từ các
đơn vị vận động khác nhau ở cùng một thời điểm có thể tạo ra sự tương tác lẫn nhau.
Tín hiệu EMG có thể được phát hiện trong dải tần số 0-500hz; là một tín hiệu
khá phức tạp và để hiểu được sự hình thành của nó, đó là biết được tín hiệu đến từ đâu.
Như đã biết, tất cả các tín hiệu đều bắt nguồn từ bộ não. Não thực hiện chuỗi điều
khiển và truyền các xung thần kinh qua hệ thần kinh, tương tự như dịng điện thơng
qua dây kim loại, sau đó các dây thần kinh kích thích hoặc kích hoạt Bộ phận vận
động (MU), kiểm sốt sự co bóp của cơ bắp. Đối với các chuyển động lực rất nhỏ, MU
được sử dụng, vì càng cần nhiều lực, các đơn vị vận động lớn hơn và lớn hơn được
tuyển dụng để kích hoạt cơ bắp. Một MU duy nhất tạo ra tiềm năng hành động (AP),
được hiển thị trong hình bên dưới. Mỗi tiềm năng hành động xảy ra do sự trao đổi hóa

học trong cơ thể của các ion kali (K +) và natri (Na +).
3. Cơ sở đo lường của cảm biến EMG
Hệ vận động ở con người gồm có hai phần: Phần thụ động gồm bộ xương và hệ
liên kết các xương (khớp xương), phần vận động gồm có hệ cơ, hoạt động phụ thuộc
hoàn toàn vào hệ thần kinh. Cơ thể người có 3 hệ cơ chính, được minh hoạ như hình
dưới đó là cơ vân (hay cơ xương), cơ vận động nội tạng (cơ tạng hay cơ trơn) và cơ
vận động tim (cơ tim).


Trong phạm vi bài tập lớn, nhóm sẽ giới hạn thiết bị trong việc đo lường và xử
lý tín hiệu cơ xương. Điện cực (Đầu đo) được gắn trên vùng cánh tay như hình dưới,
để thuận lợi cho quá trình thu thập dữ liệu. Điện cực sử dụng là bề mặt (sunface
electrode), được dán bên ngoài da (qua các pad), ngay phía trên của cơ cần đo.

4. Lựa chọn thiết bị
Nhóm sử dụng module cảm biến EMG A10-09 vì nó đã tích hợp tồn các chức
năng của một khối cảm biến trong 1 bo mạch có kích thước nhỏ gọn, thẩm mỹ và giá
thành phù hợp.


5. Ứng dụng
Cảm biến EMG có thể được sử dụng để hỗ trợ trong trường hợp khơng có sẵn
trang bị chun dụng, để phân tích, chẩn đốn, điều trị, phục hồi chức năng, các bệnh
liên quan đến thần kinh - cơ, hỗ trợ cho người rèn luyện thể thao theo dõi tình trạng cơ
thể để có kế hoạch tập huấn hiệu quả, an tồn, hoặc sử dụng làm tín hiệu điều khiển
cho robot giả lập, mô phỏng theo cử chỉ của người, hỗ trợ trong phát triển chi giả có
thể kiểm sốt. Đây là những ứng dụng vơ cùng hữu hiệu và có ý nghĩa thực tiễn, khi
có rất nhiều các bệnh nhân cần đến sự hỗ trợ của đội ngũ vật lý trị liệu nhưng khả năng
tài chính khơng đáp ứng được.
2. Giới thiệu Arduino

1. Arduino là gì ?
Arduino Uno là một board mạch vi điều khiển được phát triển bởi Arduino.cc,
một nền tảng điện tử mã nguồn mở chủ yếu dựa trên vi điều khiển AVR Atmega328P.
Với Arduino chúng ta có thể xây dựng các ứng dụng điện tử tương tác với nhau thông
qua phần mềm và phần cứng hỗ trợ.
Khi arduino chưa ra đời, để làm được một dự án điện tử nhỏ liên quan đến lập
trình, biên dịch, chúng ta cần đến sự hỗ trợ của các thiết bị biên dịch khác để hỗ trợ. Ví
dụ như, dùng Vi điều khiển PIC hoặc IC vi điều khiển họ 8051..., chúng ta phải thiết
kế chân nạp onboard, hoặc mua các thiết bị hỗ trợ nạp và biên dịch như mạch nạp
8051, mạch nạp PIC...
Hiện nay Arduino được biết đến ở Việt Nam rất rộng rãi. Từ học sinh trung học,
đến sinh viên và người đi làm. Những dự án nhỏ và lớn được thực hiện một cách rất
nhanh, các mã nguồn mở được chia sẻ nhiều trên diễn dàn trong nước và nước ngồi.
Giúp ích rất nhiều cho những bạn theo đam mê nghiên cứu chế tạo những sản phẩm có
ích cho xã hội.
Trong những năm qua, Arduino là bộ não cho hàng ngàn dự án điện tử lớn nhỏ,
từ những sản phẩm ra đời ứng dụng đơn giản trong cuộc sống đến những dự án khoa
học phức tạp.
2. Arduino code
CHỜ CODE RỒI AE NHẬP VÀO NHÉ


3. Giới thiệu Labview
1. Khái niệm
Về khái niệm, LabView là một phần mềm lập trình mơ phỏng Robot được sáng
chế ra với mục đích hỗ trợ người dùng tạo ra các thiết bị ảo dựa trên nhu cầu cá nhân.
Phần mềm này vô cùng nổi tiếng và phổ biến với:
Các nhà khoa
học. Kỹ sư.
Các lập trình viên.

Vì hầu hết họ làm việc trên LabView.
Labview cung cấp các công cụ và dây nối tín hiệu để người sử dụng: Đo lường,
điều khiển, và kiểm tra các ứng dụng để cài đặt cho thiết bị ảo của mình. Đồng thời,
người sử dụng LabView có thể làm việc trên nhiều hệ điều hành và nền tảng phần
cứng khác nhau. Với Labview, bạn có thể truy cập hàng trăm thư viện do phần mềm
xây dựng sẵn. Nhờ có các dữ liệu có sẵn như vậy, bạn dễ dàng cài đặt, điều chỉnh,
nâng cao và sắp xếp các tính năng của thiết bị ảo.
2. Cấu tạo của Labview
Phần mềm mô phỏng LabVIEW được cấu tạo từ 2 chương trình chính là: Block
Diagram và Front Panel. Trong đó, Front Panel gần gũi với người dùng hơn. Vì nó là
giao diện thể hiện các tính năng được xây dựng từ Block Diagram.
Labview là phần mềm mô phỏng sử dụng các biểu tượng. Điều này khiến phần
mềm này nổi bật hơn so với các phần mềm truyền thống khác là các phần mềm truyền
thống sử dụng văn bản.
Để sử dụng các biểu tượng trên giao diện Front Panel, người sử dụng cần cài đặt
thêm mã code được tạo ra từ Block Diagram. Mã tạo ra từ Block Diagram được gọi là


Block Diagram code hoặc mã G, nó nằm dưới dạng đồ họa. Nếu khơng có mã G,
người dùng sẽ khơng thể sử dụng các biểu tượng Front panel để tạo ứng dụng.
3.
Đặc điểm nổi bật của Labview
Khả năng mô phỏng giống bản gốc với độ chính xác cao.
Khả năng sử dụng biểu tượng để mơ phỏng ứng dụng thay vì các ngơn
ngữ lập trình văn bản truyền thống.
Labview sẽ là sự lựa chọn phù hợp với những người mới hơn các chương
trình mơ phỏng Robot truyền thống. Với các phần mềm mô phỏng Robot
truyền thống, người dùng phải tự nhớ các thứ tự của dòng lệnh văn bản để
thực hiện chương trình. Trong khi đó, Labview sử dụng dữ liệu đồ họa
dạng dòng chảy. Dòng chảy dữ liệu này sẽ đi qua Block Diagram và tự

động xây dựng chương trình và thực hiện cho người dùng. Nó cung cấp
cho người dùng các mã G để người dùng lựa chọn và điều khiển biểu
tượng theo nhu cầu.
Khả năng làm việc trên nhiều nền tảng và tương thích với hầu hết hệ điều
hành.
Nạp chương trình cho Arduino


Hệ thống khi hoạt động thực tế
6.

Hướng dẫn vận hành Mạch vận hành:
Nguồn pin 3 cell 18650 12V được nối với mạch tăng áp lên thành một nguồn
24V, nguồn 24V này nối với rơ le, van điều khiển hướng tạo thành mạch kín.
Cảm biến dị các tính hiệu điện từ sự co và duỗi của cơ bắp. Adruino thu nhận
tín hiệu từ cảm biến emg, xuất tín hiệu cho rơ le, thay đổi trạng thái van 5/2. Trạng
thái van thay đổi khiến xi lanh thực hiện hành trình thị ra, thụt vào.
Xi lanh kết nối với thân bàn tay robot, khi xi lanh duỗi bàn tay mở ra, khi xi lanh
rút về bàn tay co lại giúp cầm nắm vật.
Nguyên lý hoạt động:
Tín hiệu từ các miếng dán cảm biến EMG sẽ nhận tín hiệu khi tay ta gồng lên và
chuyển thành tín hiệu analog truyền vào arduino. Arduino sẽ xử lý tín hiệu đó điều
khiển Relay (Tín hiệu analog nhận vào sẽ so sánh với ngưỡng đặt ra, nếu cao hơn
ngưỡng thì Arduino kích tín hiệu cho Relay điều khiển van 5/2). Khi đó, cuộn
Solenoid của van 5/2 sẽ được kích hoạt chuyển trạng thái của xy lanh (đẩy ra). Khi tay
thả lỏng, cảm biến EMG khơng cịn nhận được tín hiệu, khi đó Arduino sẽ khơng
truyền tín hiệu kích hoạt Solenoid của van 5/2. Van trở về trạng thái ban đầu, xy lanh
trở về trạng thái ban đầu (kéo về).

7. Labview

8.

code

Arduino code const int emg = A1; const int xuat= 8; int EMGVal = 0; void

setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode (emg, INPUT);
pinMode (xuat, OUTPUT);

}
void loop() {
int signal= analogRead(emg);
if (signal>50)

{ digitalWrite(xuat, HIGH);}
else { digitalWrite(xuat,
LOW);
}
Serial.println (signal);
Delay (300);


}
9. Automation Studio Simulation

Xylanh ở trạng thái ban đầu

Xylanh khi nhận được tín hiệu từ cảm biến EMG


Tùy vào cách cái đặt tín hiệu cho relay hoặc trạng thái ban đầu của van điều khiển
hướng ta có thể tùy chọn trạng thái ban đầu của xylanh là dãn dài ra hoặc thu vào.
Tổng kết
Quá trình thực hiện bài tập lớn nhóm đã có những trải nghiệm thú vị từ việc tìm
hiểu và mua linh kiện, qua đó có thêm hiểu biết về việc lựa chọn và tìm mua các thiết
bị như cảm biến, xylanh khí nén, van điều khiển hướng, v.v. Một số khó khăn gặp phải
trong quá trình thực hiện là kiến thức về hệ thống điều khiển còn yếu, thời gian gấp rút
nên cơ cấu kẹp chưa kịp thực hiện.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]
Nguyễn Sỹ Hiệp & Vũ Thị Nguyệt, “Nghiên Cứu Và Thiết Kế Bộ Thu Nhận Tín
Hiệu Điện Cơ Emg”. Truy cập từ: />[2]
Nguyễn Hiếu (2017), “Giới thiệu cảm biến cơ bắp và ứng dụng”. Truy cập từ:
/>[3]
Điện tử (2021), “Cách điều khiển modul relay với Arduino”. Truy cập từ:
/>[4]
ĐIỆN TỬ VIETNIC (2018),“Giới thiệu về Arduino và ứng dụng của Arduino”.
Truy cập từ: />[5]
Daniel (2021),“ Labview là gì ?”.
Truy cập từ: />