Entradas Y Salidas

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA PARA LA DETECCIÓN

DE SEÑALES ELECTROMIOGRÁFICAS

TESIS

Presentada por:

Irving Aaron Cifuentes González

En opción al título de:

Licenciado en Ingeniería en Computación

Asesor:

Dr. Francisco José Heredia López

Mérida, Yucatán, Septiembre 2010

RESUMEN

Este trabajo presenta el diseño y construcción de un sistema para la adquisición de señales electromiográficas provenientes de los músculos bíceps y tríceps, así como la metodología seguida para obtener los resultados obtenidos. La finalidad del trabajo consiste en plantear la primera etapa para la construcción de un sistema de prótesis mioeléctrica que pueda reconocer los potenciales de acción generados por los músculos y mediante un algoritmo de aprendizaje como el de las redes neuronales, sea capaz de reconocer los potenciales de disparo de Electromiografía y catalogarlos como alguno de los movimiento del brazo.

I

DEDICATORIA

Esta Tesis se la dedico a mis padres:

Ana Gabriela González Salazar

José Guadalupe Cifuentes Kú

II

AGRADECIMIENTOS

Primeramente agradecer a Dios por estar conmigo en cada momento y por haber dado una maravillosa familia, por darme salud, bienestar y consuelo en tiempos difíciles.

Seguidamente agradezco a mi familia por estar a mi lado y apoyarme siempre, por ser mi soporte y motivación. A mi Madre por todos los sacrificios hechos para protegerme y asegurarse que tenga educación, por cuidarme y darme todos los valores que tengo; A mi Padre por todos los esfuerzos hechos para lograr que no nos falte nunca lo indispensable y por todos sus sabios consejos. Gracias por todo, ni con una vida completa podría pagarles por todo lo que hicieron y hacen por mí, Muchas gracias, saben que los quiero mucho y que siempre están en mi corazón. A mis hermanitos, abuelas, abuelos y tías por todo su cariño y su apoyo incondicional.

A mi asesor F.J.H.L. y profesores por compartir parte de sus conocimientos y experiencias, así como también a mis amigos y en especial a mi mejor amiga L.P.D.C por apoyarme y ayudarme incondicionalmente cuando lo necesitaba.

Aaron

III

TABLA DE CONTENIDO PAG.

1. INTRODUCCION……………………………………………………...1

2. MARCO TEORICO……………………………………………………2

2.1 ELECTRODOS...................................................................5

2.2 ELECTROMIOGRAFÍA………………………………………6

2.2.1 ELECTROMIOGRAFÍA INVASIVA…………………7

2.2.1.1 ELECTRODOS DE AGUJA………………..8

2.2.2 ELECTROMIOGRAFÍA SUPERFICIAL……………9

2.2.2.1 ELECTRODOS SUPERFICIALES……....10

2.2.3 LOCALIZACIÓN DE LOS ELECTRODOS, FORMA, TAMAÑO, DISTANCIA INTER-ELECTRODO Y MATERIAL………………………………………………13

2.3 FUNDAMENTOS ELECTRÓNICOS………………………16

2.3.1 AMPLIFICADOR OPERACIONAL………………..16

2.3.1.1 LA CONFIGURACIÓN INVERSORA…....17

2.3.1.2 CONFIGURACIÓN NO INVERSORA…...18

2.3.1.3 EL SEGUIDOR DE VOLTAJE……………19

2.3.1.4 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL………...19

2.3.1.5 RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA DE PRECISIÓN…..…………………………………….20

2.3.1.6 CIRCUITO COMPARADOR……………...21

2.3.1.7 CIRCUITO INTEGRADOR……………….22

2.4 EL ELECTROMIÓGRAFO………………………………....23

2.4.1 ETAPA DE PRE AMPLIFICACIÓN……………….24

2.4.2 ETAPA DE FILTRADO………………………….....25

IV

2.4.3 CONVERSIÓN ANÁLOGA DIGITAL…………......26

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………..27

4. OBJETIVO DE LA TESIS………………………………………......28

5. METODOLOGIA……………………………………………………..28

5.1 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO

PARA LA ADQUISICIÓN DE SEÑALES ELECTROMIOGRÁFICAS CON FUENTE BIPOLAR……………………………………..............................29

5.1.1 ELECTRODOS……………………………………..30

5.1.2 ETAPA DE PRE AMPLIFICACIÓN……………….32

5.1.3 ETAPA DE FILTRADO………………………….....37

5.1.4 ETAPA DE AMPLIFICACIÓN FINAL……………..42

5.1.5 ETAPA DE RECTIFICACIÓN DE MEDIA

ONDA...………………………………………………….....42

5.1.6 ETAPA DE PULSOS CUADRADOS……………..44

5.2 CONSTRUCCIÓN DEL CIRCUITO IMPRESO…………..46

5.3 CAPTURA DE REGISTROS DE EMG……………………47

5.4 RESULTADOS……………………………………………….49

5.6 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL

PROTOTIPO DE ADQUISICIÓN DE EMG DE

UN SOLO CANAL LVTTL…...................................................53

5.6.1 ELECTRODOS……………………………………..56

5.6.1.1 CONSTRUCCIÓN…………………………56

5.6.1.2 MONTAJE Y UBICACIÓN………………..58

5.6.2 GANANCIAS………………………………………..59

5.6.3 ETAPA DE PRE AMPLIFICACIÓN……………....60

V

5.6.3 ETAPA DE FILTRADO…………………………….67

5.6.4 ETAPA DE AMPLIFICACIÓN FINAL……………..69

5.6.5 ETAPA DE RECTIFICACIÓN DE MEDIA

ONDA……………………………………………………….70

5.6.6 PULSOS DIGITALES……………………………....71

5.6.7 CONVERSIÓN ANALÓGICA DIGITAL…………..74

5.6.8 PROGRAMA EN ENSAMBLADOR……..………..79

5.6.9 PROBANDO EL CONVERTIDOR

ANALÓGICO DIGITAL DEL PIC………………………...80

5.6.10 RESULTADOS…………………………………….86

5.7 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO

DE ADQUISICIÓN DE EMG DE DOS CANALES.………......91

5.7.1 RESULTADOS……………………………………...94

6. DISCUSION DE LOS RESULTADOS……………………………..95

7. CONCLUSIONES……………………………………………………96

...