在本教程中，您將學(xué)習(xí)通過手臂檢測到的2通道肌肉信號(hào)(EMG)來控制筆記本電腦中的視頻游戲。代碼將3種手勢映射到特定的按鍵中來控制游戲，比如向左彎曲你的手會(huì)觸發(fā)“向左”按鍵，向右彎曲會(huì)觸發(fā)“向右”，伸展或彎曲你的手指會(huì)觸發(fā)“向上”。這些手勢為吸引人的游戲玩法提供了直觀的控制。

但在繼續(xù)之前，讓我們先簡單了解一下肌電圖(EMG)：

什么是肌電圖(EMG)?

肌電圖是一種測量肌肉對(duì)神經(jīng)刺激的反應(yīng)或電活動(dòng)的技術(shù)。我們可以利用這種電活動(dòng)來檢測神經(jīng)肌肉異常，或者為一些瘋狂的現(xiàn)實(shí)問題創(chuàng)造解決方案，比如為截肢者制造假肢。

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它就像一個(gè)盒子里的神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，讓你通過記錄身體的各種生物電位信號(hào)(腦電圖、肌電圖、心電圖、腦電圖)來探索神經(jīng)科學(xué)的世界，并制作出令人驚嘆的HCI和BCI項(xiàng)目。

步驟1：在Arduino Uno上堆疊Muscle BioAmp Shield

將Muscle BioAmp Shield正確堆疊在Arduino Uno上。

步驟2：配置BioAmp EXG丸用于肌電/心電圖

BioAmp EXG Pill默認(rèn)配置為記錄EEG或EOG，但如果您想記錄高質(zhì)量的ECG或EMG，則建議通過如圖所示的焊點(diǎn)進(jìn)行配置。

注意：即使沒有焊點(diǎn)，BioAmp EXG藥丸也能夠記錄心電圖或肌電圖，但如果你配置它，信號(hào)會(huì)更準(zhǔn)確。

步驟3：連接BioAmp EXG藥丸

通過3針STEMMA電纜將BioAmp EXG Pill連接到Muscle BioAmp Shield的A2端口，該電纜一端有JST PH 2.0mm連接器，另一端有3個(gè)母跳線。

步驟4：連接電極電纜

如上所示，將一根BioAmp電纜連接到BioAmp EXG Pill，另一根BioAmp電纜連接到Muscle BioAmp Shield，將電纜兩端插入各自的JST PH連接器中。

步驟5：皮膚準(zhǔn)備

我們將創(chuàng)建一個(gè)雙通道肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，為此，我們將使用兩個(gè)傳感器來記錄你手臂上的肌電信號(hào)，通道1來自指伸肌，通道2來自肱橈肌。因此，相應(yīng)地準(zhǔn)備皮膚。

將Nuprep皮膚準(zhǔn)備凝膠涂抹在皮膚表面電極處，以去除死皮細(xì)胞并清潔皮膚上的污垢。徹底擦拭皮膚表面后，用酒精擦拭或濕擦拭清潔。

步驟6：電極放置

使用凝膠電極的步驟如下：

?將連接到BioAmp EXG藥丸的BioAmp電纜扣到凝膠電極上。

?剝?nèi)ル姌O上的塑料襯底。

?將IN+和IN-電纜放在手臂的肱橈肌上，REF(參考)放在肘關(guān)節(jié)的骨部。

?現(xiàn)在將連接到Muscle BioAmp Shield的BioAmp電纜扣到凝膠電極上。

?剝?nèi)ル姌O上的塑料襯底。

?將IN+和IN-電纜放在手臂的指伸肌上，REF(參考)放在肘關(guān)節(jié)的骨部。

步驟7：上傳代碼

使用USB電纜(A型到B型)將Arduino Uno連接到筆記本電腦。下載GitHub倉庫如下：

Muscle BioAmp Arduino固件：倒置實(shí)驗(yàn)室/Muscle-BioAmp-Arduino固件

進(jìn)入文件夾12_2CH_EMG_Game_Controller，在Arduino IDE中打開Arduino草圖。

從菜單欄進(jìn)入tools，選擇board選項(xiàng)，然后選擇Arduino UNO。在同一菜單中選擇Arduino Uno連接的COM端口。斷開Arduino UNO板并重新打開菜單以找到正確的COM端口。消失的條目應(yīng)該是正確的COM端口。現(xiàn)在，上傳代碼。

重要提示：為了獲得最佳信號(hào)，請(qǐng)確保您的筆記本電腦沒有連接到充電器，并與任何交流電器保持5米遠(yuǎn)的距離。

步驟8：測試連接

轉(zhuǎn)到菜單欄，單擊“工具”，選擇“串行監(jiān)視器”，或者簡單地單擊右上角的圖標(biāo)。此時(shí)，輸出值應(yīng)該顯示為0。

下面是每個(gè)輸出值代表的內(nèi)容：

0：沒有重要的活動(dòng)，沒有觸發(fā)擊鍵。

1：左彎手勢，觸發(fā)“左”擊鍵。

2：右彎手勢，觸發(fā)“右”擊鍵。

3：手指彎曲手勢，觸發(fā)“上”鍵。

此外，3的值可以與1或2一起觸發(fā)，同時(shí)執(zhí)行向左彎曲或向右彎曲手勢。

步驟9：運(yùn)行Python腳本

打開Visual Studio Code，點(diǎn)擊File < Open folder打開文件夾12_2CH_EMG_Game_Controller

打開終端，確保路徑配置為requirements .txt文件所在的位置。

要安裝運(yùn)行Python腳本所需的所有模塊，在終端中寫入以下命令：

運(yùn)行Python腳本12_2CH_EMG_Game_Controller.py，在終端中輸入如下命令：

注意：Python腳本將自動(dòng)檢測COM端口并在終端成功運(yùn)行命令，但如果出現(xiàn)任何與COM端口相關(guān)的錯(cuò)誤，那么您可以根據(jù)Arduino IDE中選擇的COM端口在第14行手動(dòng)更改Python腳本中的COM端口。

步驟10：玩電子游戲

在終端中，您將看到Move Now提示符。向左或向右彎曲您的手將分別觸發(fā)左或右擊鍵。同樣，彎曲或伸展手指將觸發(fā)向上鍵，也可以在執(zhí)行左或右手勢時(shí)激活。

注意：后臺(tái)發(fā)生了什么?每當(dāng)檢測到肌電圖信號(hào)時(shí)，它就會(huì)作為觸發(fā)器來模擬鍵盤上的左、右或上鍵。

步驟11：按鍵的配置

按照以下步驟根據(jù)您的需求更改擊鍵，并使用此項(xiàng)目創(chuàng)建令人驚嘆的應(yīng)用程序。

?通過定位代碼中按下鍵的行(例如鍵盤)來識(shí)別鍵映射。按(‘左’)，鍵盤。按(‘右’)，和鍵盤。按('up')以及相應(yīng)的鍵被釋放的位置。這些行決定了由手勢觸發(fā)的關(guān)鍵動(dòng)作。

?通過用所需的擊鍵替換‘left’、‘right’或‘up’來修改鍵值。例如:

?將‘left’更改為‘a(chǎn)’以按下a鍵。

?將‘right’更改為‘d’以按d鍵。

?將‘up’改為‘w’來按w鍵。

?保存更改

步驟12：結(jié)論

這只是一個(gè)演示，向您展示這兩個(gè)傳感器(BioAmp EXG Pill和Muscle BioAmp Shield)如何一起使用，以創(chuàng)建一個(gè)雙通道EXG采集系統(tǒng)和玩游戲。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們使用BioAmp EXG Pill來記錄肌電信號(hào)，但它也可以用來記錄其他生物電位信號(hào)，如ECG， EOG或EEG。

本文編譯自hackster.io