MOT: sistema multicanal com comunicação via ESP-NOW para aquisição e transmissão de sinais de sEMG

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Inafuco, Augusto Tetsuo Prado
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36866
Resumo: Surface electromyography (sEMG) is a technique used to capture and analyze electrical signals generated by muscle activity. This signal can be used in several applications, especially those involving human-machine interfaces (HMI). This work proposes the development of a multichannel system for sEMG acquisition, named Motion (MOT), consisting of wireless acquisition devices, named Motion-Sensor (MOT-S), a reception unit, named Motion-Central (MOT-C), and an HMI. The developed system is capable of collecting six biopotential channels simultaneously, with a resolution of 12 bits at a sampling rate of 1 kHz. The AD8232 amplifier was used for signal amplification and filtering. Data are transmitted via ESP-NOW (an RF communication protocol operating at 2.45 GHz) from MOT-S to MOT-C, which organizes the information and transmits it via UART to the HMI. The interface was developed in C#, allowing the visualization and recording of data on a computer. Laboratory tests and a practical application (in a gym) were conducted to evaluate the developed equipment. The experiments included controlled measurements to verify the frequency response from the filters, synchronization between channels, and the system’s robustness against noise and packet loss during communication. Subsequently, the data obtained from the MOT system were compared with those from the commercial Bitalino system. As final result, the system achieved an operating bandwidth from 19 to 690 Hz, with a total weight of 21.94 g and the ability to transmit data over a distance of up to 70 m with a battery life of 1 h and 12 min. Tests conducted with the equipment indicated low susceptibility to noise, particularly at 60 Hz, highlighting its feasibility for use during physical activities.
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This work proposes the development of a multichannel system for sEMG acquisition, named Motion (MOT), consisting of wireless acquisition devices, named Motion-Sensor (MOT-S), a reception unit, named Motion-Central (MOT-C), and an HMI. The developed system is capable of collecting six biopotential channels simultaneously, with a resolution of 12 bits at a sampling rate of 1 kHz. The AD8232 amplifier was used for signal amplification and filtering. Data are transmitted via ESP-NOW (an RF communication protocol operating at 2.45 GHz) from MOT-S to MOT-C, which organizes the information and transmits it via UART to the HMI. The interface was developed in C#, allowing the visualization and recording of data on a computer. Laboratory tests and a practical application (in a gym) were conducted to evaluate the developed equipment. The experiments included controlled measurements to verify the frequency response from the filters, synchronization between channels, and the system’s robustness against noise and packet loss during communication. Subsequently, the data obtained from the MOT system were compared with those from the commercial Bitalino system. As final result, the system achieved an operating bandwidth from 19 to 690 Hz, with a total weight of 21.94 g and the ability to transmit data over a distance of up to 70 m with a battery life of 1 h and 12 min. Tests conducted with the equipment indicated low susceptibility to noise, particularly at 60 Hz, highlighting its feasibility for use during physical activities.Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do ParanáA eletromiografia de superfície (sEMG) é uma técnica aplicada para captar e analisar sinais elétricos gerados pela atividade muscular. Este sinal pode ser usado em diversas aplicações, principalmente envolvendo interfaces homem-máquina (IHM). Este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema multicanal para aquisição de sEMG, denominado Motion (MOT), composto por dispositivos de aquisição sem fio, denominado Motion-Sensor (MOT-S), uma central de recepção, denominado Motion-Central (MOT-C), e uma IHM. O sistema desenvolvido apresenta uma capacidade de coletar seis canais de biopotenciais simultaneamente, com uma resolução de 12 bits a uma taxa de amostragem de 1 kHz. Para a amplificação e filtragem do sinal utilizou-se do amplificador AD8232. Os dados são transmitidos via ESP-NOW (protocolo de comunicação RF que opera à 2,45 GHz) do MOT-S ao MOT-C, sendo que este último organiza as informações e as transmite via UART à IHM. Desenvolveu-se a interface em C#, a qual permite a visualização e gravação dos dados em um computador. Foram realizados testes em laboratório e em uma aplicação prática (em uma academia) para a avaliação do equipamento desenvolvido. Os experimentos incluíram medições controladas para verificar a resposta em frequência dos filtros, sincronização entre os canais e robustez do sistema frente a ruídos e perdas de pacotes durante a comunicação. Posteriormente, realizou-se a comparação dos dados obtidos do MOT com o sistema comercial Bitalino. Como resultado final, obteve-se um sistema, com banda de operação de 19 a 690 Hz, de massa equivalente a 21,94 g com a capacidade de transmitir dados a uma distância de até 70 m com uma autonomia de 1 h e 12 min. Testes realizados com o equipamento indicaram uma baixa suscetibilidade a ruídos, destacando-se a frequência de 60 Hz, e a viabilidade de sua utilização durante atividades físicas.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática IndustrialUTFPRMendes Júnior, José Jair Alveshttps://orcid.org/0000-0001-5578-7734http://lattes.cnpq.br/1920188611669631Pichorim, Sérgio Franciscohttps://orcid.org/0000-0003-4380-7499http://lattes.cnpq.br/5874071100916364Andrade, Adriano de Oliveirahttps://orcid.org/0000-0002-5689-6606http://lattes.cnpq.br/1229329519982110Assef, Amauri Amorinhttps://orcid.org/0000-0002-2001-5387http://lattes.cnpq.br/0720172921923496Mendes Júnior, José Jair Alveshttps://orcid.org/0000-0001-5578-7734http://lattes.cnpq.br/1920188611669631Inafuco, Augusto Tetsuo Prado2025-05-21T20:34:00Z2025-05-21T20:34:00Z2025-04-16info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfINAFUCO, Augusto Tetsuo Prado. MOT: sistema multicanal com comunicação via ESP-NOW para aquisição e transmissão de sinais de sEMG. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36866porhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2025-05-22T06:29:37Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/36866Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2025-05-22T06:29:37Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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