Proyecto de Laboratorio 4. Adquisición y acondicionamiento de biopotenciales para el control de motores

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Proyecto de Laboratorio 4.

 Adquisición y acondicionamiento de biopotenciales para el control de motores.

Docente: Juan Pablo Moreno Ortiz

Al terminar el desarrollo del presente proyecto el estudiante tendrá la experiencia de adquirir y acondicionar señales biomédicas para controlar un sistema mecatrónico, este proyecto si bien recoge el trabajo de los proyectos de control de motores con transistores y el proyecto de circuitos con amplificadores operacionales, no podrá hacer uso de la fuente de alimentación regulada del proyecto 1. El estudiante estará en capacidad de utilizar los amplificadores de instrumentación para la adquisición de señales de baja amplitud, así como el diseño de filtros activos. Además, verá completo el ciclo de proyectos en un equipo terminado y funcional, en capacidad de controlar motores a partir de señales generadas por el cuerpo humano con un diseño mecánico para la función deseada. Servirá como un primer paso en el acercamiento a una de las líneas de investigación de los grupos del departamento de mecatrónica.

Funcionalidades permitidas:

• Control de prótesis con señales EMG.
• Control de silla de ruedas con señales EEG o EOG.
• Control de exoesqueleto con señales EMG.
• Control de reanimador automático con señales ECG.

Requerimientos de diseño:

1. Es de vital importancia no desarrollar o probar el dispositivo a desarrollar conectados a la red de alimentación de forma directa o indirecta. ES NECESARIO USAR BATERÍAS todo el tiempo que el estudiante se encuentre conectado a los circuitos.
2. Utilizar el sistema de control de motores con transistores y PWM, donde la velocidad y dirección de giro del puente H serán controladas por el biopotencial de su preferencia (ECG, EMG, EEG, EOG). Deben contemplar los medios para el aislamiento del circuito de control de motores y el circuito de paciente.
3. El informe de este proyecto valdrá por el informe del proyecto 3 de amplificadores operacionales, por lo que deben incluir circuitos del proyecto 3, dentro del desarrollo de la presente guía (comparador, amplificador, sumador).
4. Se requiere del uso de amplificadores de instrumentación para la adquisición de los biopotenciales.
5. Se requiere del diseño de filtros activos, de acuerdo con el biopotencial seleccionado de su preferencia.
6. Es necesario el diseño en software solidworks o similar del sistema mecánico que articulará el movimiento del motor o motores, y la implementación, para cumplir con la función escogida por el grupo.
7. Dentro del informe debe hacer la introducción sobre el tipo de señal que va a adquirir, usar el template IEEE que adjunté en el aula virtual, que se puede encontrar en: https://template-selector.ieee.org/secure/templateSelector/publicationType .

Material de apoyo

• Breve introducción circuito EMG:

• Diseño de filtros activos:

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• Herramienta de diseño de filtros: https://webench.ti.com/filter-design-tool/filter-type 
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• Amplificador de instrumentación:

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• https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD620.pdf 

• Electro oculografía EOG, para silla de ruedas:

Se evaluarán:

1. Participación en clase con avances en marco teórico y simulación (individual).
2. La sustentación del grupo dentro de las fechas establecidas, con buena presentación personal, cámara activa durante la presentación. Uso de presentación tipo Power Point con ilustraciones sobre los conceptos, ANÁLISIS DE CIRCUITO, resultados de simulación, resultados de las mediciones sobre la implementación en vivo con cámara, conclusiones.  
3. El informe desarrollado en grupo, en este informe deberá desarrollar todo el trabajo de diseño, simulación e implementación y documentarlo en un informe tipo artículo científico siguiendo formato IEEE, teniendo en cuenta las orientaciones del libro de Cisneros “Redacción y publicación de artículos científicos”, el capitulo relacionado se encuentra en el aula virtual.

Resumen (abstract): se escribe al final del proceso, incluye brevemente el objetivo de la guía, explicación de los métodos utilizados, los resultados más relevantes y las conclusiones a las que se llegó al final de la práctica.

Introducción: en la introducción se incluye el marco teórico que expone inicialmente en que consiste el dispositivo a implementar con un el diagrama de bloques funcionales del dispositivo los conceptos que se deben tener en cuenta para el desarrollo del proyecto, especialmente aquellos revisados en la clase teórica, debe incluir un apartado de Seguridad en los que hablará de los riesgos eléctricos a los que se expondrá durante la implementación y el uso del equipo, debe incluir para cada riesgo la forma de evitarlo o minimizarlo, también debe incluir al menos un antecedente comercial nombrando las características de estos dispositivos similares al del proyecto y de investigación, también debe buscar al menos un trabajo de investigación o tesis de grado que desarrolle un proyecto similar y extraer detalles técnicos que le ayuden a implementar su proyecto, recuerde referenciar todo.

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