Wrocław, dn. 24.11.2008r.

METODOLOGIA AUTOMATYZACJI PROCESÓW I MASZYN ROBOCZYCH

Prowadzący: mgr inż. Ewelina Świątek-Najwer

Autorzy:

Grupa: poniedziałek nieparzysty, 13.15

Wydział Mechaniczny, Automatyka i Robotyka

Proteza, mówiąc najprościej jest to sztuczne uzupełnienie brakującej części ciała, bądź narządu. Na laboratorium mieliśmy do czynienia z protezą dłoni. Protezy kończyn górnych są bardzo trudne do wykonania. Główna przyczyna trudności – odwzorowanie precyzyjnych ruchów ręki. Ręka spełnia rolę czynnika chwytnego, czuciowego, rozpoznawczego oraz dotykowego.

Pierwsze ślady amputacji pojawiają się już w epoce Neolitu. Jak odkryli archeolodzy już człowiek neandertalski potrafił przeżyć amputację ręki. Przez stulecia opracowywano różne metody amputacji. Jednak po wprowadzeniu anestezji, aseptyki i antyseptyki umożliwiono chirurgom już przed I wojną światową zastosowanie metody postępowania do praktykowanej obecnie.

Proteza ręki posiada dwa niezależne napędy, które umożliwiają ruch zamykania i otwierania dłoni oraz ruch w stawie nadgarstkowym. Ruch naszej, badanej protezy narzucaliśmy poprzez kurcz i rozkurcz mięśni (prostownik palca i zginacz łokciowy). Nasza bioproteza zbudowana była z dwóch palców i jednego przeciwnego do nich(tak jak kciuk).

Elektromiografia – jest metodą badania czynności mioelektrycznej mięśni. Pozwala ona ocenić: poprawność działania mięśni; napięcie mięśniowe; postępy w rehabilitacji. Sygnały EMG są tą niewielkie potencjały (miopotencjały) pojawiające się na powierzchni skóry człowieka podczas pracy mięśni. Charakteryzują się małą częstotliwością (energia użyteczna sygnału jest nie większa jak 500 Hz) oraz niewielką amplitudą, co znacznie utrudnia ich rejestrowanie.

Podczas wykonywania pomiarów mamy do czynienia z różnymi zakłóceniami i szumami. Wyróżniamy: zakłócenia źródła, zakłócenia detekcji, zakłócenia otoczenia oraz szumy własne toru pomiarowego. Są one bardzo niekorzystne dla pomiarów, dlatego staramy się je wyeliminować na różnego rodzaju sposoby. Niektóre z nich to:

- właściwa praca elektrod w układzie pomiarowym; metoda różnicowa detekcji sygnałów EMG(do zastosowania takiej metody potrzebne są 2 elektrody czynne oraz 1 elektroda odniesienia);

- właściwe rozlokowanie elektrod pomiarowych oraz elektrody odniesienia;

- zastosowanie dodatkowego wzmacniacza(przedwzmacniacza) o dużej oporności wejściowej, a małej wyjściowej(po to, aby uzyskać jak najmniejsze straty energii);

- zastosowanie elementów elektronicznych wyjściowej jakości oraz poprawne zaprojektowanie pakietów toru pomiarowego.

Na laboratorium przymocowaliśmy do przedramienia elektrody aktywne wzmacniające sygnał EMG. Po poprawnym podłączeniu wykonane zostały następujące ruchy:

1) Wychylenia nadgarstka w górę;
2) Wychylenia nadgarstka w dół;
3) Zaciśnięcia dłoni;

4) Rozprostowania dłoni.

Sygnał podczas pracy mięśnia mogliśmy zaobserwować na oscyloskopie. W czasie, gdy wykonywane były wymienione ruchy ręki – nasza proteza również wykonywała te same ruchy. Niestety przez problemy techniczne ruchy te zostały wykonywane z opóźnieniem i nie zawsze proteza chciała je wykonać. Gdyby aparatura działała poprawnie oraz gdyby elektrody były umieszczone dokładnie w tych miejscach, w których powinny – proteza działałaby poprawnie. Aby dodatkowo poprawić jakość sygnału skóra ludzka, do której przyczepiamy elektrody powinna być oczyszczona z zabrudzeń oraz nie może być pokryta żadnym balsamem/maścią.

System SHEME:

Mikroprocesor HC11E2 wraz ze wzmacniaczem prądowym tworzy system sterowania. Sprzężenie zwrotne siłowe służy do tego by do chwytania różnych przedmiotów była używana różna siła. Sprzężenie położeń krańcowych służy do tego, by proteza ani za bardzo się nie otwierała, ani za bardzo się nie zamykała.