Rediseño de un sistema de adquisición embebido de señal sEMG con electrodos flexibles y acondicionamiento digital

Abstract

RESUMEN : En la actualidad las prótesis mioeléctricas más modernas hacen uso de procesamiento digital de señales para analizar la señal electromiográfica superficial (sEMG) con el fin de extraer información que permita generar un movimiento en la prótesis que se asemeje más al movimiento de una extremidad normal. Con el objetivo de tener a futuro una prótesis de estas características, Prótesis Avanzada SAS solicitó el rediseño del sensor para que pueda obtener la señal de sEMG en tiempo real, preprocesada y digital. Para lograr cumplir este objetivo, se realizaron simulaciones y pruebas en protoboard de las diferentes fases del sensor con base en información presente en libros de procesamiento de señales e investigaciones previas y luego se implementó un firmware en Arduino para la adquisición de la señal usando protocolo I2C en un microcontrolador Beatle ESP 32 y finalmente se desarrolló la tarjeta de circuito impreso del sensor, la cual se imprimió y actualmente se encuentra en proceso de ensamble. Se espera que el diseño de este nuevo sensor permita desarrollos futuros más avanzados en el control de la mano, permita ahorrar energía gracias a la implementación de un regulador de voltaje de baja potencia y permita tener prótesis mioeléctricas de calidad a bajo costo en Colombia.

ABSTRACT : Currently, the most modern myoelectric prostheses make use of digital signal processing to analyse the electromyography (sEMG) in order to to extract information that allows to generate a movement in the prosthesis that more closely resembles the movement of a normal limb. Seeking to have a prosthesis with these characteristics soon, ”Prótesis Avanzadas SAS” requested the redesign of the sensor so that it can obtain the sEMG signal in real time, preprocessed and digital. To achieve this objective, simulations and breadboard tests of the different phases of the sensor were carried out based on signal processing books and previous research and then a firmware was implemented in Arduino for the acquisition of the EMG signal using I2C protocol in a microcontroller Beatle ESP 32. Finally the sensor PCB was developed, which was printed and is currently in the assembly process. It is expected that the design of this new sensor will allow more advanced future developments in prothesis and hand control, enablingenergy savings thanks to the implementation of a LDO and allows quality myoelectric prostheses at low cost in Colombia.