Застосування нейронної мережі для керування рухами пальців біопротезу

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorГнєтнєв, Костянтин Юрійович
dc.contributor.authorШликов, Владислав Валентинович
dc.date.accessioned2024-05-22T11:29:20Z
dc.date.available2024-05-22T11:29:20Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractАнотація – Дана робота присвячена розробці системи керування біонічного протезу руки, яка використовує нейрону мережу для управління рухами пальців протезів, шляхом навчання нейронної мережі у процесі зчитування електроміографічних (ЕМГ) сигналів зі здорової руки та їх синхронізації з ЕМГ-сигналами у культі пацієнта. Такий підхід дає змогу пацієнтам швидше звикнути до протеза і ефективніше керувати ним під час використання. Крім того, застосування дешевих і вітчизняних складників дозволить зробити такі протези більш доступними для пацієнтів. Макетний зразок системи керування протезом має вигляд простого захоплюючого механізму, для керування яким використано один датчик, що приймає сигнали з відповідного м’язу здорової руки. Наприклад, для відтворення рухів згинання вказівного пальця обрано поверхневий м’яз згинання пальців (musculus flexor digitorum superficialis) як м’яз поверхневого шару м’язів передпліччя, який знаходиться в оточенні м’язів синергістів. Модель нейронної мереж має два прихованих шари та простий класифікатор: два прихованих шари по 200 нейронів, вхідний шар на 3 нейрони, і вихідний шар на 1 нейрон. Максимальне відхилення від точності 1.000 під час навчання нейронної мережі складає 0.013, що обумовлює достовірний результат за 100 епох. Після того, як нейронна мережа робить передбачення на основі рухів здорової руки, система керування протезом на основі мікроконтролера Arduino подає класифіковану подію на виконуючий двигун у вигляді коду: 0 – розкриття кисті, 1 – стискання кисті. Таким чином, у розробленій системі керування біонічним протезом руки увага зосереджена на забезпеченні легкого та швидкого процесу реабілітації та використання протезу.
dc.description.abstractotherAbstract – This work is devoted to the development of a control system for a bionic hand prosthesis, which uses a neural network to control the movements of finger prostheses by training the neural network in the process of reading electromyography (EMG) signals from a healthy hand and synchronizing them with EMG signals in the patient's wrist. This approach allows patients to get used to the prosthesis more quickly and manage it more effectively during use. In addition, the use of cheap and domestic components will make such prostheses more accessible to patients. The mock-up of the prosthesis control system looks like a simple exciting mechanism, which is controlled by a single sensor that receives signals from the corresponding muscle of the healthy arm. For example, to reproduce the flexion movements of the index finger, the superficial finger flexor muscle (musculus flexor digitorum superficialis) was chosen as a muscle of the surface layer of the forearm muscles, which is surrounded by synergist muscles. The neural network model has two hidden layers and a simple classifier: two hidden layers of 200 neurons each, an input layer of 3 neurons, and an output layer of 1 neuron. The maximum deviation from the accuracy of 1.000 during neural network training is 0.013, which provides a reliable result in 100 epochs. After the neural network makes a prediction based on the movements of the healthy hand, the Arduino microcontroller-based prosthesis control system sends a classified event to the executing motor in the form of a code: 0 - opening the hand, 1 - closing the hand. Thus, in the developed bionic hand prosthesis management system, attention is focused on ensuring an easy and fast process of rehabilitation and use of the prosthesis.
dc.format.pagerangePp. 1-7
dc.identifier.citationГнєтнєв, К. Ю. Застосування нейронної мережі для керування рухами пальців біопротезу / Гнєтнєв Костянтин Юрійович, Шликов Владислав Валентинович // Біомедична інженерія і технологія. – 2024. – № 14. – С. 1-7. – Бібліогр.: 9 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-8974.2024.14.303995
dc.identifier.orcid0009-0005-6123-0445
dc.identifier.orcid0000-0001-8836-4658
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/66839
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofБіомедична інженерія і технологія, № 14
dc.subjectбіонічний протез руки
dc.subjectсистеми керування
dc.subjectнейронна мережа
dc.subjectмікроконтролер Arduino
dc.subjectbionic hand prosthesis
dc.subjectcontrol systems
dc.subjectneural network
dc.subjectArduino microcontroller
dc.subject.udc612.176:612.014
dc.titleЗастосування нейронної мережі для керування рухами пальців біопротезу
dc.title.alternativeApplication of neural network for controlling the movements of bioprosthesis fingers
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
303995-702238-1-10-20240513.pdf
Розмір:
474.22 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Біомедична інженерія і технологія, № 14