НЕЙРОСЕТЕВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ ПРОТЕЗОМ РУКИ > Полезные советы
Тысяча полезных мелочей    

НЕЙРОСЕТЕВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ ПРОТЕЗОМ РУКИ

НЕЙРОСЕТЕВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ ПРОТЕЗОМ РУКИ

Богатырёв Р.С. Статья в формате PDF 129 KB Электромеханический протез призван как можно более полнофункционально заменить утраченную конечность. В связи с этим возникает необходимость организовать управление таким образом, чтобы создавать как можно меньше дополнительных трудностей инвалиду, связанных с освоением нового протеза. Это возможно в том случае, если будет реализовано управление протезом схожее с естественным, т.е. привычным для инвалида, способом управления конечностью. Это возможно, если использовать электромиографические биопотенциалы на поверхности кожи предплечья инвалида. При этом следует отметить ограничение - считаем, что инвалид утратил лишь кисть руки.

В многочисленных миографических исследованиях доказано, что зависимость между суммарным мышечным усилием и мощностью биопотенциалов в определенных пределах можно считать линейной. Как известно, биоэлектрическое воздействие, передаваемое от центральной нервной системы к мышцам, отражается на поверхности кожи человека повышением амплитуды суммарного (от множества мышц) биопотенциала. Особенно ярко выражено это явление в, так называемых, двигательных точках - местах наибольшего скопления двигательных единиц - нескольких мышечных волокон управляемых одним мотонейроном, т.е. наиболее богато иннервируемых участках мышцы, с густым расположением мионевральных окончаний. В связи с этим область двигательной точки является максимально возбудимым участком мышцы и с неё можно снимать биопотенциал с максимальной на всей мышце амплитудой.

Расположение двигательных точек в разных мышцах было установлено ещё в XIX веке. Схемы расположения двигательных точек имеются в любом руководстве по электродиагностике и электротерапии. Считается, что наиболее удачны схемы Альтенбургера.

Расположив электроды согласно этой схеме, можно получить исходные сигналы для управления протезом. Миологические исследования показывают, что амплитуды биопотенциалов варьируются от 5-10 мкВ (мышца в состоянии покоя) до 500-1000 мкВ (при максимальном произвольном или непроизвольном сокращении мышцы).

Измеренный, отфильтрованный и нормированный сигнал цифруется и подается на входы нейросетевого функционального преобразователя, который введен в измерительно-управляющую схему для реализации управляющей передаточной хаpaктеристики. Передаточная хаpaктеристика должна учитывать все режимы работы протеза, в том числе защитные режимы и режимы, ограничивающие движения.

В качестве примера включения защитного режима можно взять случай, когда на протез оказывается внешнее воздействие силой, вектор которой таков, что может привести к смещению или незапланированному снятию протеза. В этом случае, необходимо такое движение отдельных фаланг или пальцев в целом, которое ослабит вектор силы реакции на внешнее воздействие.

Одним из ограничивающих режимов является такой режим, когда сигнал есть, но он находится в зоне нечувствительности. Этот режим нужен для того, чтобы исключить частую смену режимов (движение вперед и назад) при значениях сигнала близких к нулю.

Реализация классической схемы управления (без использования нейронных сетей) с учетом всех возможных режимов работы протеза привела бы к усложнению управляющего блока. Использование нейронной сети дает возможность получения достаточно компактной схемы управления. Расчеты показывают, что для управления одним пальцем достаточно четырех нейронов в двухслойном персептроне, т.е. для управления всей кистью необходимо связать сети, управляющие отдельными пальцами, в единую сеть и добавить несколько нейронов управляющих серводвигателем перемещения всей кисти. Таким образом, можно утверждать, что в сети может быть использовано не более 30 нейронов.

В полученной нейронной сети возможны, также обратные связи. Т.к. включение того или иного режима движения пальца или фаланги зависит не только от поступающих входных сигналов с электромиографических электродов и тактильных датчиков (датчиков касания), но и от того, например, какой в данный момент включен режим, а так же от режима работы других серводвигателей.

Использование нейронной сети чаще всего предполагает либо ее обучение, либо самообучение. Самообучение сети возможно, но может привести к тому, что это приведет к непредсказуемым результатам, т.е. теоретически протезом можно будет пользоваться, но время обучения инвалида пользоваться протезом будет неоправданно завышено, и управление в итоге будет совсем непривычным, что противоречит первоначально поставленной задаче.

Обучение же с учителем здесь тоже недостижимо, т.к. эталон, с которого должны браться обучающие векторы - кисть руки - просто отсутствует.

Предлагается получение подробной передаточной хаpaктеристики управляющего нейросетевого преобразователя, из которой путем расчета получаются все хаpaктеристики нейронной сети. Расчет сети возможен благодаря использованию в качестве элемента сети персептрона, использующего в качестве активационной - пороговую функцию.


АНАЛИЗ ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

АНАЛИЗ ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Статья в формате PDF 140 KB...

12 04 2024 16:47:29

ЭПИДЕМИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ТУРИСТА

ЭПИДЕМИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ТУРИСТА Статья в формате PDF 149 KB...

06 04 2024 3:51:55

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ Статья в формате PDF 226 KB...

04 04 2024 3:30:39

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ВЫГОРАНИЕ МЕДИЦИНСКОЙ СЕСТРЫ, КАК СЛЕДСТВИЕ СПЕЦИФИКИ ТРУДОВОГО ПРОЦЕССА

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ВЫГОРАНИЕ МЕДИЦИНСКОЙ СЕСТРЫ, КАК СЛЕДСТВИЕ СПЕЦИФИКИ ТРУДОВОГО ПРОЦЕССА В работе предпринята попытка изучить формирование симптомов профессионального выгорания у пpaктически здоровых, активно работающих в учреждениях здравоохранения Ростова и Ростовской области, медицинских сестер, которые обучаются в ГОУ СПО РО "Ростовский базовый медицинский колледж" на отделении "Сестринское дело (повышенный уровень образования)". Получены статистически достоверные показатели снижения профессионального выгорания обследованных, определена его основная симптоматика. Предложены меры по снижению стрессогенности профессиональной деятельности. ...

01 04 2024 16:38:19

Закономерности экспертных оценок рисков сотрудничества в образовании России и Европейского Союза

Закономерности экспертных оценок рисков сотрудничества в образовании России и Европейского Союза Явная неопределенность поведения сферы образования вызывает значимые риски. Во многом они связаны с самими экспертами и их группами, имеющими свои корпоративные интересы. Факторы риска промоделированы по статистическим данным идентификацией устойчивых закономерностей в виде тенденций (трендов) и показана методика анализа. Даны рейтинговые места экспертным оценкам. Анализ закономерностей показал, что в России нужно повышать чувствительность экспертов к реальной действительности, а также к адекватному представлению сценариев долгосрочной перспективы развития. Пока не будет результатов в реформах образования, нечего ждать и формирования инновационной экономики. Ведь из мировой пpaктики известно, цикл пассионарной активности опережает цикл экономического возрождения на 3–5 лет. ...

17 03 2024 23:30:17

ПУТИ ЗАЩИТЫ ОТ ВИБРАЦИИ

ПУТИ ЗАЩИТЫ ОТ ВИБРАЦИИ Статья в формате PDF 87 KB...

16 03 2024 5:26:33

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТОРОВ РИСКА АТЕРОСКЛЕРОЗА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТОРОВ РИСКА АТЕРОСКЛЕРОЗА Статья в формате PDF 114 KB...

11 03 2024 2:12:42

КОНКУРЕНЦИЯ В УСЛОВИЯХ ДУОПОЛИИ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ТЕОРИИ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ

КОНКУРЕНЦИЯ В УСЛОВИЯХ ДУОПОЛИИ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ТЕОРИИ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ Рассмотрена экономико-математическая модель конкуренции двух фирм на однородном рынке сбыта с точки зрения теории оптимального управления. Приводится формулировка соответствующей задачи отыскания программного управления, минимизирующего суммарные издержи предприятия, необходимые для достижения заданной рыночной доли на дуополистическом рынке. Дана экономическая интерпретация полученных результатов. ...

08 03 2024 12:13:57

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::