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Título: Controle de um braço robótico através de eletromiografia
Título(s) alternativo(s): Control of a robotic arm through electromyography
Autor(es): Sarro Junior, Antonio Donizeti de
Mendes Júnior, José Jair Alves
Frantz, Steffan Hideki
Orientador(es): Stevan Junior, Sergio Luiz
Palavras-chave: Eletromiografia
Robótica
Circuitos impressos
Electromyography
Robotics
Printed circuits
Data do documento: 10-Dez-2014
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: SARRO JUNIOR, Antonio Donizeti de; MENDES JÚNIOR, José Jair Alves; FRANTZ, Steffan Hideki. Controle de um braço robótico através de eletromiografia. 2014. 113 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnologia em Automação Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2014.
Resumo: A eletromiografia (EMG) pode ser definida como uma técnica de detecção, análise e gravação de sinais elétricos obtidos de contrações musculares, usada tanto para fins de diagnóstico quanto controle de movimentos, usando conceitos ligados a sistemas biomecânicos e robóticos. Esse trabalho apresenta um controle de um braço robótico através de sinais eletromiográficos obtidos do bíceps braquial. Foi realizado um estudo da técnica de eletromiografia de superfície e o projeto, simulação e desenvolvimento de um circuito de condicionamento de sinais, com as etapas de amplificação e filtragem, em seu estágio final em uma placa de circuito impresso. Além disso, foi projetado e montado um braço robótico com um grau de liberdade e uma ferramenta, sendo esta uma garra. Para a montagem de um sistema de controle do braço foram coletados dados de pessoas, autorizado pelo comitê de ética sob registro 30162814.5.0000.5547. Os dados foram coletados por uma aplicação no software LABVIEWTM através de uma placa de aquisição de dados, NI DAQ, da Nationals Instruments e encaminhados para um programa de geração de gráficos a fim de serem analisados. Posteriormente, os dados foram analisados e foram desenvolvidas rotinas de algoritmo para controle do braço, a partir da análise de limiar a fim de detectar a presença ou não de atividade muscular. Isso culminou em uma aplicação no LABVIEWTM, contendo etapas de aquisição, ajuste de limiar e controle efetivo do braço com a escrita de dados na porta serial. O comando dos servomotores do braço foi embarcado por uma plataforma Arduino Mega, com um programa que realiza a leitura de dados seriais e envia os valores correspondentes aos servos ligados ao braço robótico. Por fim, o sistema de controle apresentou resultados eficazes com relação ao seu funcionamento, oferecendo uma grande gama de possibilidades para trabalhos futuros.
Abstract: Electromyography (EMG) can be defined as a detection, analysis and electrical muscle pattern recording technique used as a diagnostics tool and for movement control, using biomechanics and robotics’ concepts. This paper presents the control of a robotic arm utilizing EMG signals obtained from the brachial biceps. A study was developed in superficial electromyography technique and the project, simulation and development of a signal conditioning circuit, divided in two steps, amplification and filtering, can be found on its final stage on a printed circuit board. Furthermore, a robotic arm was designed with one degree of freedom and a tool, which is a claw. For the development of a robotic arm control system, was collected data from different people, authorized by the ethics committee registrant 30162814.5.0000.5547. These data were collected using a LABVIEWTM application through a NI DAQ data acquisition board from National Instruments and sent to a graphic generator application used for the signal analysis. After that, the data were analyzed and a control algorithm was developed for the robotic arm control, using the threshold analysis to detect the presence of muscular activity. All of this culminated in a LABVIEWTM application containing an acquisition stage, threshold adjustment, and the arm’s control through the data writing on serial port. The arm’s servomotors control was embedded using Arduino Mega platform utilizing a code that performs the serial data read and sends it to the servomotors used on the robotic arm. Lastly, the control system presented effective results on its operation, offering a great possibilities gamma for future work.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16906
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