НЕЙРОСЕТЕВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ ПРОТЕЗОМ РУКИ

Авторы
Файлы

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.

ОСОБЕННОСТИ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ПОПУЛЯЦИИ СЕЛЬСКИХ ПОЖИЛЫХ ЖИТЕЛЕЙ

Статья в формате PDF 102 KB...

11 06 2026 21:56:29

Новое в технологии производства мятного масла – ректификата

Статья в формате PDF 115 KB...

10 06 2026 14:59:56

ГИГИЕНИЧЕСКИЙ АСПЕКТ В ПРОБЛЕМЕ НАРУШЕНИЯ ЗРЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ

Статья в формате PDF 111 KB...

09 06 2026 11:10:52

ПРЕДТОВАРНАЯ СТАДИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПОДШИПНИКОВ

Статья в формате PDF 96 KB...

08 06 2026 23:45:25

ВЛИЯНИЕ КУРСА ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВОЗДУШНЫХ КРИОГЕННЫХ ТРЕНИРОВОК В РЕЖИМЕ одна ПРОЦЕДУРА В ДЕНЬ НА ПАРАМЕТРЫ СОСТАВА ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

Проведен анализ изменений состава тела вследствие курса экстремальных воздушных криогенных тренировок (ОВКТ) в камере закрытого типа при t = –110 ± 5 °С. Исследован состав тела 35 человек (87 % выборки), до и после курса ОВКТ, состоявшего из 10 сеансов в режиме 1 процеДypa в день. Анализ состава тела проводили на биоимпедансном анализаторе АВС-02 «Медасс». Статистическая обработка проведена с расчетом медианы (Ме), значений исследуемых параметров в первой (Q25 %) и последней (Q75 %) квартилях распределения, сравнением полученных данных с использованием непараметрического критерия Манна Уитни Вилкоксона (U). Выявлено снижение значений Ме для жировой массы и ее возрастание для мышечной и активной клеточной массы, что отражает как правило формирование более высокого уровня здоровья и адаптированности исследуемых к факторам среды. Модуляция состава тела в результате курса ОВКТ зависит от исходного функционального состояния исследуемых, однако направленность изменений данных биометрии остается позитивной. ...

07 06 2026 3:31:48

О ЗНАЧЕНИИ ИССЛЕДОВАНИЯ СГУСТКА КРОВИ В КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКЕ СТЕПЕНИ РАЗВИТИЯ ИНФЕКЦИОННОГО ПРОЦЕССА

Статья в формате PDF 90 KB...

06 06 2026 20:10:49

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАВЫКОВ ЗДОРОВОГО ОБРАЗА ЖИЗНИ УЧАЩИХСЯ СЕЛЬСКИХ ШКОЛ ВО ВНЕУРОЧНОЕ ВРЕМЯ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

В этой статье рассматриваются особенности формирования навыков здорового образа жизни учащихся сельских школ во внеурочное время путем применения инновационных технологий. ...

05 06 2026 21:24:31

ИННОВАЦИОННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СМЕСИ АНТИБИОТИКА И ИММУНОМОДУЛЯТОРА ПРИ ЛЕЧЕНИИ АПИКАЛЬНОГО ПЕРИОДОНТИТА

Статья в формате PDF 284 KB...

04 06 2026 2:55:41

ИНФОРМАТИКА И ПРОГРАММИРОВАНИЕ (учебное пособие для вузов)

Статья в формате PDF 112 KB...

03 06 2026 13:12:40

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НОВЫХ ОБЛАСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗВЕСТНЫХ ЛЕКАРСТВ

В Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам осуществлена государственная регистрация оригинального алгоритма и базы данных «Drug», позволяющих прогнозировать новые виды действия известных лекарственных средств. Программа основана на сравнении набора квантово-химических и геометрических дескрипторов молекул методами многомерной статистики. Результаты работы алгоритма получили пpaктическое подтверждение для четырех препаратов. ...

02 06 2026 4:19:39

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С НЕГОЛОНОМНЫМИ СВЯЗЯМИ С ПОМОЩЬЮ УРАВНЕНИЯ ЛАГРАНЖА ВТОРОГО РОДА

Статья в формате PDF 132 KB...

01 06 2026 9:51:53

Повышение качества обучения специалистов нефтегазовой отрасли в Нижневартовском филиале ТюмГНГУ

Статья в формате PDF 115 KB...

31 05 2026 12:26:12

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ГРАМОТНОСТЬ КАК УСЛОВИЕ РАЗВИТИЯ ОБЩЕСТВА

Статья в формате PDF 101 KB...

30 05 2026 13:18:32

КИНЕТИКА ПРОДУКТОВ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В МИОКАРДЕ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВВЕДЕНИИ В ОРГАНИЗМ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ

Статья в формате PDF 115 KB...

29 05 2026 10:30:23

ВЛИЯНИЕ МЕТИРАПОНА НА СТРУКТУРУ ТИМУСА ПРИ ОСТРОМ СТРЕССЕ, ПЕРЕНЕСЕННОМ НА РАННИХ ЭТАПАХ ОНТОГЕНЕЗА

Статья в формате PDF 100 KB...

28 05 2026 11:39:52

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ УРОКИ ХИМИЯ – ИНФОРМАТИКА ПО ТЕМЕ "РЕШЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАЧ С УЧЕТОМ МАССОВОЙ ДОЛИ ВЫХОДА ПРОДУКТА РЕАКЦИИ"

Развитие интеллекта учащихся происходит эффективно, если усвоение знаний, приобретение умений и навыков из цели образования превращается в средство развития способностей. Для этого надо переосмыслить содержание образования, сконструировать и внедрить эффективные педагогические технологии, позволяющие эффективно решить поставленные задачи. "Химия для математиков" – технология интеграции естественно-математических знаний на разных уровнях. Методика проведения интегрированных уроков "химия – информатика" разработана и успешно применяется в физико-техническом лицее № 1 г. Саратова. ...

27 05 2026 6:44:39

АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ГАЗОПЕРЕНОСА В ОБЛУЧЕННОМ ПОЛИЭТИЛЕНЕ: ФРАКТАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ

Статья в формате PDF 157 KB...

26 05 2026 11:36:47

ПРАВОВОЕ СОЗНАНИЕ В СИСТЕМЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ

Статья в формате PDF 133 KB...

25 05 2026 16:33:30

МОДУЛЯРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ВЕЙВЛЕТ-ОБРАБОТКЕ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ

Статья в формате PDF 186 KB...

24 05 2026 16:46:32

Состояние адаптации больных инциденталомами надпочечных желез

Статья в формате PDF 115 KB...

23 05 2026 5:52:34

ДИФФУЗИЯ МОЧЕВИНЫ ЧЕРЕЗ ПОЛУПРОНИЦАЕМУЮ МЕМБРАНУ В РЕЖИМАХ ФРАКЦИОННОГО И ПРОТОЧНОГО ДИАЛИЗА

Статья в формате PDF 86 KB...

22 05 2026 6:10:47

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА В КузГТУ

Важность разработки и внедрения системы менеджмента качества в вузе отражена и закреплена в ряде приказов Федерального агентства по образованию и обусловлена предстоящим вступлением страны в ВТО и присоединение к Болонскому процессу. В статье описываются алгоритм, этапы деятельности, результаты разработки и внедрения СМК в Кузбасском государственном техническом университете. ...

21 05 2026 19:16:11

ЗАГРЯЗНЕНИЕ РЕКИ ТЕЗА В ПРОМЫШЛЕННЫХ РАЙОНАХ г. ШУЯ

Статья в формате PDF 689 KB...

20 05 2026 18:58:15

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ДИСРЕГУЛЯЦИЯ БРЮШИНЫ ПРИ ОПЕРАЦИОННОЙ ТРАВМЕ

Статья в формате PDF 275 KB...

19 05 2026 7:22:51

ИНФОРМАЦИОННО-ВОЛНОВАЯ ТЕРАПИЯ В ЛЕЧЕНИИ ДЕТЕЙ С ПЕРИНАТАЛЬНЫМ ПОРАЖЕНИЕМ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Статья в формате PDF 122 KB...

18 05 2026 6:12:56

ОСНОВНЫЕ ПУТИ ВЫХОДА СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ИЗ КРИЗИСА В УСЛОВИЯХ РЫНОЧНОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ

Статья в формате PDF 112 KB...

17 05 2026 22:40:53

ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПО СКАЗКАМ ЛЬЮИСА КЭРРОЛЛА»ГЕОМЕТРИЯ И ТАЙНА АЛИСЫ» НА УРОКАХ МАТЕМАТИКИ

Статья в формате PDF 313 KB...

16 05 2026 23:47:11

МОНИТОРИНГ ЗДОРОВЬЯ СУБЪЕКТОВ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В ВУЗАХ (ПАСПОРТ ЗДОРОВЬЯ) (монография)

Статья в формате PDF 107 KB...

15 05 2026 22:20:39

ДЕПО-МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ДЕГЕНЕРАТИВНЫМ ПРОЦЕССАМ В КОНСЕРВАТИВНОМ И ВОССТАНОВИТЕЛЬНОМ ЛЕЧЕНИИ

Депо-моделирование описывает круговые процессы в метаболизме, качели депо-пулов, обратные связи между ними, связь воспаления и энергетики в организме, медленные ритмы в метаболизме. Сравнительное изучение противодействия дегенеративным процессам в консервативном и восстановительном лечении показывает, что формирование медленных ритмов, при которых воспаление и дегенеративные процессы идут по менее повреждающему и более оновляющему ткани сценарию, и с повышением энергоэффективности клеток, более успешно происходит при восстановительном, чем при консервативном лечении. Слабые медленные (недели, сезоны) отрицательные и положительные обратные связи отличают метод восстановительного лечения от сильных и быстрых (часы, сутки, 2 недели) при консервативном. ...