Movimiento de un brazo artificial

Movimiento de un brazo artificial a partir de señales electromiográficas


Resumen
En este artículo se desarrolla un sistema capaz de controlar un brazo artificial por medio de la adquisición y tratamiento de la señal electromiografíca del bíceps braquial. Para esto es necesario el uso de electrodos de superficie y el diseño de varias etapas de acondicionamiento para proporcionar la señaladecuada a un microcontrolador capaz de reproducir de manera similar los movimiento reales del individuo utilizando un servo motor.
Palabras clave: Electromiografía, unidad motora, potencial de acción, adquisición..

Artificial Arm Movement using EMG signals
Abstract
This paper develops a system able to control an artificial arm through the acquisition and the biceps brachiielectromyographic signal processing. In order to reach the objective, is necessary the use of electrode surface and the design of various stages of conditioning to provide the right signal to a microcontrolador capable of reproducing the actual movement of the individual similarly using a servo motor.
Key words: Electromyography, motor unit, action potential, acquisition.
Introducción
En los últimos añosla investigación en prótesis y brazos robóticos ha generado un gran avance tecnológico en el área de la bioingeniería, debido en gran parte al avance logrado en la adquisición y tratado de señales bioeléctricas. A partir de varias investigaciones se ha logrado comprobar que el cuerpo humano genera señales eléctricas para controlar acciones motoras y es de esta forma logra controlar de maneraprecisa acciones tan básicas como caminar, agarrar, o el simple hecho de escribir. [1]
Aunque estas actividades son relativamente sencillas, el cerebro es el encargado de coordinar un conjunto de músculos para lograr producir el movimiento deseado. Entonces al momento de sustituir una extremidad biológica por una artificial, encontrar las señales necesarias para controlar dicha parte resulta un retoque requiere el uso de técnicas de adquisición, filtrado y acondicionamiento.
Para poder tomar las señales eléctricas generadas en el músculo durante la contracción, es necesario el uso de electrodos de superficie para después someter la señal a un filtro pasabanda y a un filtro Notch. Una vez que se obtiene la señal filtrada y amplificada, existen distintas técnicas de tratamiento para obtenerla información adecuada. [2][4]


Figura1. Unidad motora del músculo.
Actualmente las prótesis usadas por la mayoría de individuos, no poseen movimiento controlado por señales bioeléctricas y solo son apéndices, en algunos caso sin articulaciones y en otros casos poseen materiales elásticos. [3]
Señal eléctrica muscular
Las neuronas y las células musculares están incluidas en un tipo decélulas denominadas excitables, es decir, células que al ser estimuladas generan una respuesta de naturaleza eléctrica. Para poder realizar dicha respuesta la membrana de la neurona dispone de canales iónicos que van a dejar fluir a su través cargas eléctricas en forma de iones.
Un músculo se contrae cuando recibe una señal eléctrica a través de un nervio motor que hace contacto con él. El lugar endonde el terminal nervioso hace contacto con el músculo es denominado unión neuromolecular.


Figura 2. Generación de impulsos eléctricos debidos a un movimiento muscular.
La unión neuromuscular informa al músculo cuándo es tiempo de contraerse con el objeto de realizar una cierta acción mecánica. Estos dos tipos de células se comunican mediante señales eléctricas que se originan debido a ladiferencia en composición iónica del medio dentro y fuera de la célula. el interior de la célula nerviosa o neurona es rico en potasio, mientras que el exterior lo es en iones sodio. en reposo, la célula nerviosa sólo es permeable a iones potasio; la migración de iones potasio desde el interior hace que se establezca una diferencia de potencial eléctrico.[5]
La célula puede ser considerada...