5 / 10
Применение данных электромиографии в системах управления экзоскелетными …
Инженерный журнал: наука и инновации
# 6·2017 5
Рис. 3.
Расположение электродов (датчиков ЭМГ-сигнала) на внешней (
а
) стороне
и внутренней (
б
) сторонах предплечья:
1, 2, 3 — номера датчиков
•
программный модуль, предназначенный для определения типа
движений по ЭМГ и синтеза законов управления;
•
контроллеры и драйверы исполнительных устройств;
•
трехстепенной робот-манипулятор, служащий прототипом
исполнительной системы экзоскелета руки.
Сигналы сокращения мышц регистрируются в режиме реального
времени с помощью датчиков Muscle Senor v3 kit и платы Arduino Uno
[7], предназначенной для считывания аналоговых ЭМГ-сигналов с дат-
чиков и передачи их в персональный компьютер. Для предварительной
обработки (фильтрации) сигналов и выявления признаков, определяю-
щих тип движения, используется проблемно-ориентированное про-
граммное обеспечение, разработанное в системе LabVIEW [7, 8], в ко-
тором реализованы алгоритмы цифровой обработки сигналов [4, 5, 9].
Для выявления уровня мышечных сокращений вычисляется
среднеквадратичное значение (RMS) ЭМГ-сигнала. Полученные с
трех датчиков значения передаются в классификатор движений на
основе нечеткой логики [6, 10, 11] для определения трех основных
типов движения лучезапястного сустава — разгибания, сгибания и
супинации. Результаты распознавания преобразуются в сигналы
управления роботом-манипулятором. Блок-схема процесса обработки
информации в системе представлена на рис. 4. Таким образом, может
быть реализовано управление устройством специального назначения
(УСН), которое, как правило, является механическим «повторите-
лем» движений (биопротезом) [5].
На рис. 5 приведен алгоритм функционирования подсистемы
распознавания типа движения лучезапястного сустава на основе не-
четкой логики.
В данной работе классификатор, основанный на системе нечеткого
вывода [6, 10, 11], служит для определения трех основных типов дви-
жения лучезапястного сустава и отсутствия движения. Таким образом,
понятие принадлежности различных типов движений лучезапястного
сустава содержит четыре нечеткие переменные — «нейтральное поло-
жение», «разгибание», «супинация» и «сгибание».
1
2
3