Capteur EMG expliqué : Fonctionnement et utilisations pratiques

Vous êtes-vous déjà demandé comment vous pourriez contrôler un bras robotique pour des applications de jeu ? Ou peut-être comment vous pourriez mesurer l'activation musculaire ? La clé de votre curiosité réside dans le capteur EMG.

L'EMG ou électromyographie est crucial pour la recherche médicale et le diagnostic des troubles neuromusculaires. De plus, l'invention de circuits intégrés puissants et de microcontrôleurs a apporté des capteurs EMG dans la robotique, les prothèses et d'autres applications de contrôle.

Cependant, l'EMG reste coûteux et hors de portée pour de nombreux ingénieurs et amateurs. Heureusement, nous sommes là pour vous montrer comment construire un capteur EMG pour votre prochain projet.

Quelles sont les utilisations des capteurs EMG ?

Le but principal d'un capteur EMG est de mesurer les faibles activités électriques des muscles au repos et en contraction des mouvements de la main. Par exemple, les mouvements musculaires mesurés sont le déplacement du bras, le serrage du poing, le claquement des doigts, etc.

Mais cela n'efface pas le fait que différentes personnes utilisent les capteurs EMG pour diverses applications.

Par exemple, certains utilisent les capteurs EMG pour des fins cliniques et biomédicales comme l'attache de prothèses, les maladies neuromusculaires et les troubles du contrôle moteur. En revanche, d'autres les utilisent pour des applications de contrôle comme la robotique, la détection de mouvement, etc.

Bras prothétique

Comment fonctionnent les capteurs EMG ?

En vérité, les capteurs EMG mesurent ce que nous appelons l'activité EMG. Cette activité se rapporte à la quantité de contraction que vos muscles produisent et au nombre de muscles en contraction. Le capteur EMG peut mesurer cette activité en microvolts.

De plus, l'amplitude de tension qu'un capteur EMG enregistre dépend de la force de la contraction musculaire. En d'autres termes, plus la contraction musculaire est forte, plus les muscles s'activent, générant ainsi une amplitude de tension plus élevée.

Fait intéressant, placer des électrodes près de groupes musculaires peut vous aider à enregistrer des activités ou signaux EMG. Lorsque les muscles s'activent, cela diminue la longueur du muscle et permet à la peau et aux électrodes de bouger. Par conséquent, les électrodes enregistrent l'activité électrique ou les signaux des fibres musculaires actives lors de la contraction.

Types de capteurs EMG

Il y a deux types majeurs de capteurs EMG, qui incluent les capteurs EMG de surface et les capteurs EMG insérés. Même s'ils sont deux capteurs différents, ils ont des procédures similaires.

1. Capteurs EMG insérés

Il y a deux types de capteurs EMG insérés ; capteurs à aiguille et capteurs à fil fin. Examinons de plus près ces deux capteurs.

(i) Capteurs EMG à aiguille

Vous pouvez trouver ces types de capteurs EMG principalement dans les procédures cliniques pour les évaluations neuromusculaires.

Ici, nous avons une pointe d'aiguille essentielle que vous pouvez utiliser comme surface de détection. Comment ? L'aiguille contient un fil isolé dans sa canule, lui permettant de détecter l'activité musculaire.

Capteurs EMG à aiguille

(ii) Capteurs à fil fin

Comme le nom l'implique, ces capteurs sont des fils, mais ce ne sont pas des fils ordinaires. Au lieu de cela, ces capteurs à fil fin ont un petit diamètre, sont rigides et non oxydants avec une isolation de haut niveau.

De plus, les capteurs à fil ont des conceptions extrêmement fines qui les rendent faciles à implanter et à retirer des muscles squelettiques. La meilleure partie est que ces capteurs ne sont pas aussi douloureux que les capteurs à aiguille.

2. Capteur EMG de surface

Alors que le capteur EMG inséré est une technique invasive, le capteur EMG de surface n'a pas besoin de pénétration pour détecter et enregistrer l'activité/signaux EMG à travers la surface de la peau.

Capteurs EMG de surface

Il est facile à utiliser ces capteurs, et vous n'avez pas besoin de supervision médicale stricte et de certification comme leurs homologues insérés. De plus, les capteurs EMG de surface fonctionnent principalement pour les applications de contrôle, les évaluations médicales du sport, le comportement moteur et les enregistrements neuromusculaires.

Caractéristiques

Le capteur EMG a des fonctionnalités puissantes qui le rendent utile pour les projets médicaux et de contrôle. Voici quelques-unes des caractéristiques d'un capteur EMG standard :

• Un capteur EMG est compatible avec Grove.
• Il a une tension d'alimentation de 3,3V à 5V.
• Le capteur EMG comporte également des câbles de 1000 mm.
• Vous obtenez également six électrodes de surface jetables.
• Le capteur comporte un connecteur 3,5 mm.
• Pas besoin d'alimentation supplémentaire.
• Il prend en charge les plateformes Arduino et Raspberry Pi.

Circuit du capteur EMG avec Arduino

Arduino et EMG

Bien que Myoware ait l'un des meilleurs capteurs EMG, nous ne pouvons pas nier qu'il est assez cher. Heureusement, il existe des alternatives moins chères comme le détecteur Grove-EMG, que nous utiliserons pour ce circuit. Il a des fonctionnalités similaires apparemment, et vous pouvez l'intégrer facilement avec un microcontrôleur.

Voici ce dont vous aurez besoin pour ce projet.

• Carte Arduino

Illustration 3D de carte Arduino

• Grove-base shield
• Grove-LED bar
• Capteur Grove-EMG (livré avec les câbles nécessaires pour les connexions)

Configuration matérielle

Voici comment connecter votre détecteur Grove-EMG à votre Arduino pour faire un circuit de capteur EMG :

1ère étape : Connectez votre Grove-base shield à votre carte Arduino.

2ème étape : Ensuite, connectez votre carte Grove-LED à votre port D8 sur votre Grove-base shield.

3ème étape : Maintenant, prenez votre capteur Grove-EMG sur le port A0 de votre base shield.

4ème étape : Enfin, connectez vos électrodes à votre capteur EMG et placez-les sur votre groupe musculaire préféré. Assurez-vous de garder une certaine distance entre vos électrodes.

Configuration logicielle

Après avoir configuré votre matériel, vous devrez régler les choses du côté logiciel.

Voici ce que vous devez faire :

Étape 1 : Premièrement, téléchargez le code Arduino pour ce code ici, puis copiez et collez-le sur votre Arduino Uno.

Étape 2 : Enfin, téléversez le code et testez votre circuit de capteur EMG.

Comment tester

Après avoir téléversé votre code, il commence l'initialisation. En effet, le processus devrait vous prendre au maximum cinq secondes. Pendant ce processus, la barre LED devrait descendre de 10 à 0.

Lorsque la barre LED est éteinte, commencez à bouger pour tester votre circuit. Vous devriez voir cette barre monter et descendre lorsque vous bougez votre main en conséquence.

Quelle est la différence entre un ECG, EEG, EMG et EOG ?

Un ECG, EOG, EMG et EEG mesurent une forme d'activité humaine. Par exemple, l'ECG (électrocardiogramme) détermine l'activité cardiaque en mesurant des électrodes sur les jambes, le torse et les bras.

D'autre part, l'EEG (électroencéphalogramme) surveille l'activité cérébrale avec des électrodes sur le front. En revanche, l'EMG (électromyogramme) mesure les activités musculaires, et un EOG (électrooculogramme) mesure les mouvements oculaires.

Combien coûtent les capteurs EMG ?

Le capteur musculaire MyoWare populaire peut coûter jusqu'à 39,95 $. Cependant, le détecteur Grove-EMG plus abordable que nous avons utilisé dans ce tutoriel ne coûte que 3,50 $.

Mot de la fin

Les capteurs EMG sont des dispositifs essentiels dans le domaine médical car ils aident les médecins à réaliser différentes applications biomédicales. De telles applications incluent le diagnostic des troubles nerveux et musculaires, les outils de recherche médicale et le contrôle des prothèses.

Au-delà des applications médicales, les capteurs EMG sont également utiles pour contrôler les robots. Par exemple, vous pouvez utiliser les capteurs EMG comme signal de contrôle pour déplacer des robots selon vos besoins spécifiques.

Bras robotique

Ce sont quelques-unes des choses que vous pouvez réaliser avec l'EMG. Fait intéressant, cet article vous montre un moyen plus abordable d'accéder à l'EMG pour vos projets d'ingénierie.

Alors, avez-vous d'autres questions à poser ? N'hésitez pas à nous contacter, et nous serons heureux de vous aider.