Sensor EMG Explicado: Como Funciona e Usos Práticos

Você já se perguntou como poderia controlar um braço robótico para aplicações de jogos? Ou talvez como medir a ativação muscular? A chave para sua curiosidade está no sensor EMG.

EMG ou eletromiografia é crucial para pesquisa médica e diagnóstico de distúrbios neuromusculares. Além disso, a invenção de circuitos integrados poderosos e microcontroladores trouxe sensores EMG para robótica, próteses e outras aplicações de controle.

No entanto, EMG continua caro e fora de alcance para muitos engenheiros e hobbyistas. Felizmente, estamos aqui para mostrar como construir um sensor EMG para seu próximo projeto.

Quais são os Usos dos Sensores EMG?

O propósito principal de um sensor EMG é medir as pequenas atividades elétricas de músculos em repouso e contração dos movimentos da mão. Por exemplo, os movimentos musculares medidos são mover o braço, cerrar o punho, estalar os dedos, etc.

Mas não apaga o fato de que pessoas diferentes usam sensores EMG para várias aplicações.

Por exemplo, alguns usam sensores EMG para fins clínicos e biomédicos como fixação de próteses, doenças neuromusculares e distúrbios de controle motor. Em contraste, outros os usam para aplicações de controle como robótica, detecção de movimento, etc.

Braço Protético

Como Funcionam os Sensores EMG?

Na verdade, sensores EMG medem o que chamamos de atividade EMG. Esta atividade relaciona-se à quantidade de contração que seus músculos produzem e ao número de músculos contraindo. O sensor EMG pode medir esta atividade em microvolts.

Além disso, a amplitude de tensão que um sensor EMG registra depende da força da contração muscular. Em outras palavras, quanto mais forte a contração muscular, mais músculos ativam, gerando maior amplitude de tensão.

Curiosamente, colocar eletrodos próximos a grupos musculares ajuda a registrar atividades ou sinais EMG. Quando músculos ativam, diminui o comprimento muscular e permite que a pele e eletrodos se movam. Como resultado, os eletrodos registram a atividade elétrica ou sinais das fibras musculares ativas durante a contração.

Tipos de Sensores EMG

Existem dois tipos principais de sensores EMG: sensores EMG de superfície e sensores EMG inseridos. Embora sejam dois sensores diferentes, têm procedimentos semelhantes.

1. Sensores EMG Inseridos

Existem dois tipos de sensores EMG inseridos: sensores de agulha e sensores de fio fino. Vamos examinar estes dois sensores.

(i) Sensores EMG de Agulha

Estes sensores EMG são encontrados principalmente em procedimentos clínicos para avaliações neuromusculares.

Aqui, temos uma ponta de agulha essencial que você pode usar como superfície de detecção. Como? A agulha contém um fio isolado em sua cânula, permitindo detectar atividade muscular.

Sensores EMG de agulha

(ii) Sensores de Fio Fino

Como o nome implica, estes sensores são fios, mas não são fios comuns. Em vez disso, estes sensores de fio fino têm diâmetro pequeno, são rígidos e não oxidantes com isolamento de alto nível.

Também, os sensores de fio têm designs extremamente finos que os tornam fáceis de implantar e remover de músculos esqueléticos. A melhor parte é que estes sensores não são tão dolorosos quanto os de agulha.

2. Sensor EMG de Superfície

Enquanto o sensor EMG inserido é uma técnica invasiva, o sensor EMG de superfície não precisa de penetração para detectar e registrar atividade/sinais EMG através da superfície da pele.

Sensores EMG de Superfície

É fácil usar estes sensores, e você não precisa de supervisão médica estrita e certificação como seus equivalentes inseridos. Além disso, sensores EMG de superfície funcionam principalmente para aplicações de controle, avaliações médicas esportivas, comportamento motor e registros neuromusculares.

Características

O sensor EMG possui recursos poderosos que o tornam útil para projetos médicos e de controle. Aqui estão algumas características de um sensor EMG padrão:

• Compatível com Grove.
• Tensão de alimentação de 3,3V a 5V.
• Cabos de 1000mm.
• Seis eletrodos de superfície descartáveis.
• Conector de 3,5mm.
• Não necessita fonte de alimentação adicional.
• Suporta plataformas Arduino e Raspberry Pi.

Circuito do Sensor EMG com Arduino

Arduino e EMG

Embora Myoware tenha um dos melhores sensores EMG, não podemos negar que é bastante caro. Felizmente, existem alternativas mais baratas como o Grove-EMG Detector, que usaremos neste circuito. Tem características semelhantes e pode ser facilmente integrado a um microcontrolador.

Aqui está o que você precisará para este projeto.

• Placa Arduino

Ilustração 3D de placa Arduino

• Grove-base shield
• Grove-LED bar
• Sensor Grove-EMG (vem com cabos necessários para conexões)

Configuração de Hardware

Veja como conectar seu detector Grove-EMG ao Arduino para fazer um circuito de sensor EMG:

1º passo: Conecte seu Grove-base shield à sua placa Arduino.

2º passo: Conecte sua placa Grove-LED à porta D8 no seu Grove-base shield.

3º passo: Agora, conecte seu sensor Grove-EMG à porta A0 do seu base shield.

4º passo: Finalmente, conecte seus eletrodos ao sensor EMG e coloque-os no grupo muscular preferido. Certifique-se de manter alguma distância entre seus eletrodos.

Configuração de Software

Após configurar o hardware, você precisará resolver a parte de software.

Veja o que você precisa fazer:

Passo 1: Primeiro, baixe o código Arduino para este código aqui, então copie e cole no seu Arduino Uno.

Passo 2: Finalmente, faça upload do código e teste seu circuito de sensor EMG.

Como Testar

Após fazer upload do código, ele inicia a inicialização. De fato, o processo deve levar no máximo cinco segundos. Durante este processo, a barra de LED deve descer de 10 a 0.

Quando a barra de LED estiver desligada, comece a mover para testar seu circuito. Você deve ver esta barra subir e descer quando mover sua mão adequadamente.

Qual a Diferença entre ECG, EEG, EMG e EOG?

Um ECG, EOG, EMG e EEG medem alguma forma de atividade humana. Por exemplo, o ECG (eletrocardiograma) determina atividade cardíaca medindo eletrodos nas pernas, torso e braços.

Por outro lado, EEG (eletroencefalograma) monitora atividade cerebral com eletrodos na testa. Em contraste, o EMG (eletromiograma) mede atividades musculares, e um EOG (eletrooculograma) mede movimento ocular.

Quanto Custam Sensores EMG?

O popular sensor muscular MyoWare pode custar até $39,95. No entanto, o detector Grove-EMG mais acessível que usamos neste tutorial custa apenas $3,50.

Palavras Finais

Sensores EMG são dispositivos essenciais no campo médico pois ajudam médicos a alcançar diferentes aplicações biomédicas. Tais aplicações incluem diagnóstico de distúrbios nervosos e musculares, ferramentas de pesquisa médica e controle de próteses.

Além de aplicações medicinais, sensores EMG também são úteis no controle de robôs. Por exemplo, você pode usar sensores EMG como sinal de controle para mover robôs baseados em suas necessidades específicas.

Braço Robótico

Estas são algumas das coisas que você pode alcançar com EMG. Curiosamente, este artigo mostra uma forma mais acessível de acessar EMG para seus projetos de engenharia.

Então, tem mais perguntas? Sinta-se à vontade para nos contatar, e teremos prazer em ajudar.