Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Weronika Ślasko

Budowa systemu rejestracji sygnału EMG z wykorzystaniem Arduino do komunikacji człowiek-komputer


Development of Arduino-based EMG measurement system for real-time Human-Computer Interaction


Opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Aleksandra Królak
Praca dyplomowa inżynierska obroniona 2016-02-16
Streszczenie pracy dyplomowej:
Celem pracy było zaprojektowanie i wykonanie interfejsu człowiek – komputer (ang. HCI – Human Computer - Interface), który jest obsługiwany za pomocą elektromiografii powierzchniowej (ang. sEMG). Opracowany system składa się z mikrokontrolera Arduino Uno z nakładką EKG – EMG, która mierzy elektryczną aktywność mięśni za pomocą elektrod. Wykorzystuje on jednokanałową elektromiografię powierzchniową rejestrującą sygnały pochodzące z mięśni przedramienia z częstotliwością próbkowania 256 Hz. Układy odpowiedzialne za wzmacnianie i przetwarzanie sygnału są wbudowane w nakładkę Olimex-u. Dane otrzymane przez Arduino są wysyłane do komputera przez USB i przechwytywane przez aplikację utworzoną przy pomocy oprogramowania Arduino IDE. Otrzymany sygnał jest przesyłany do graficznego interfejsu użytkownika (ang. GUI) stworzonego w środowisku Processing. Użytkownik obsługuje interfejs poprzez wykonywanie gestów takich jak zaciskanie pięści. Aplikacja rozpoznaje dwa rodzaje sygnałów – krótkie i długie skurcze mięśni. Ocenę działania proponowanego interfejsu wykonano na podstawie testów przeprowadzonych przez czterech użytkowników. Każdy z nich wykonał 40 gestów obsługując opracowaną przeglądarkę obrazów. W celu analizy działania interfejsu obliczone zostały trzy miary statystyczne: dokładność, precyzja i czułość. Uzyskane wartości mieszczą się w zakresie 78%-93% co sugeruje, iż może on ułatwić komunikację pomiędzy osobami starszymi lub niepełnosprawnymi, a komputerem.
Abstract:
The goal of the thesis was to design and implement simple real-time human – computer interface controlled by the surface electromyography (sEMG). The developed system consists of an Arduino Uno microcontroller with the extension ECG – EMG Shield, that is measuring the activity of muscles using surface electrodes. System uses one channel sEMG registering signal from the forearm muscles with the sampling frequency 256 Hz. Amplification and filtering of the registered signal is hardware implemented in Olimex Shield. The data obtained by Arduino are sent to the computer via USB and received by the application written in Arduino IDE software. Obtained signal is transferred to the GUI application written in the Processing environment. The user is using the interface by performing hand gestures such as hand clenching. Two types of signals are recognized by the application – short and long contractions. Proposed interface was evaluated by the tests of four users. Each of them performed 40 gestured for controlling the developed image viewer. For numerical evaluation three statistical measures were calculated: accuracy, precision and sensitivity. Obtained values are in range 78%-93%, which suggests that the proposed HCI system may facilitate the interaction between disabled or elderly people and the computer.