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.

УГНЕТАЮЩЕЕ ВЛИЯНИЕ МЕЛОКСИКАМА НА ИНДУЦИРОВАННЫЙ КАНЦЕРОГЕНЕЗ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Статья в формате PDF 93 KB...

06 12 2025 20:59:42

ПРОГНОЗНЫЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА СОИ НА ДАЛЬНЕМ ВОСТОКЕ РОССИИ

Статья в формате PDF 328 KB...

05 12 2025 20:59:42

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СУСПЕЗИИ ПУЛЬМИКОРТА В КОМПЛЕКСНОЙ ТЕРАПИИ ОБОСТРЕНИЯ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ

Статья в формате PDF 93 KB...

04 12 2025 20:54:33

МНОГООБРАЗИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ФОРМ ТУБЕРКУЛЕЗА ГОРТАНИ

Статья в формате PDF 196 KB...

03 12 2025 23:10:38

ЭФФЕКТИВНОСТЬ САМОПОДДЕРЖАНИЯ И СТРАТЕГИЯ ВЫЖИВАНИЯ ALLIUM ALBIDUM FISCH EX BIEB. В УСЛОВИЯХ СТРЕССА В ПРИЭЛЬБРУСЬЕ (КАБАРДИНО-БАЛКАРСКАЯ)

Статья в формате PDF 286 KB...

02 12 2025 12:54:12

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МАКРОФИТОБЕНТОСА ЛИТОРАЛИ КОЛЬСКОГО ЗАЛИВА БАРЕНЦЕВА МОРЯ

Статья в формате PDF 353 KB...

01 12 2025 2:28:20

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ И КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ БИОТОПОВ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 107 KB...

30 11 2025 15:23:22

ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМЫ УТОМЛЕНИЯ ПРИ УМСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ В АДАПТАЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ СТУДЕНТОВ

Статья в формате PDF 96 KB...

29 11 2025 2:48:46

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРИ ОЦЕНКЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ

Статья в формате PDF 115 KB...

28 11 2025 0:11:19

РАЗРАБОТКА ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ПРИВОДА ПУСКОВОЙ УСТАНОВКИ

Статья в формате PDF 331 KB...

27 11 2025 23:28:50

СТУПЕНЧАТЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ НА ГРАФАХ

Статья в формате PDF 127 KB...

26 11 2025 6:52:24

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РЕГИОНАЛЬНОГО РЫНКА ТРУДА

Статья в формате PDF 326 KB...

25 11 2025 8:49:58

РЕГУЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ЯЧЕИСТОЙ СТРУКТУРЫ РАСХОДОМ ВЯЖУЩЕЙ СОСТОВЛЯЮЩЕЙ

Статья в формате PDF 118 KB...

24 11 2025 18:12:10

КОНВЕРГЕНЦИЯ ЛИМФАТИЧЕСКОЙ И ЛИМФОИДНОЙ СИСТЕМ В ЭВОЛЮЦИИ ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ

Статья в формате PDF 111 KB...

23 11 2025 16:24:41

Поле скоростей газа в аппарате с активным гидродинамическим режимом

Статья в формате PDF 329 KB...

22 11 2025 17:24:19

ПЕДАГОГ – РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТОВ: МОДУЛЬ «СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПЕДАГОГА» (учебно-методическое пособие)

Статья в формате PDF 139 KB...

21 11 2025 7:10:42

РАЗЛИЧИЯ В СТРУКТУРНОМ ГОМЕОСТАЗЕ В ХОДЕ РЕГЕНЕРАЦИИ НЕРВНЫХ ВОЛОКОН ПОСЛЕ ПРАВОСТОРОННЕЙ ШЕЙНОЙ ВАГОТОМИИ У КРЫСЫ В СИНОАУРИКУЛЯРНОЙ И АТРИОВЕНТРИКУЛЯРНОЙ ОБЛАСТЯХ СЕРДЦА

Статья в формате PDF 101 KB...

20 11 2025 5:30:50

ОЦЕНКА ПРОЛИФЕРАЦИИ ЭПИТЕЛИЯ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ВЛАГАЛИЩА У БОЛЬНЫХ РЕПРОДУКТИВНОГО ВОЗРАСТА ПОСЛЕ ПРОТИВООПУХОЛЕВОГО ЛЕЧЕНИЯ

В статье рассматриваются проблемы атрофических изменений влагалища у женщин в состоянии тотальной овариэктомии и медикаментозной супрессии яичников. Изучается влияние оперативных и химиолучевых методов лечения paка тела и шейки матки на выраженность влагалищных атрофий. Уровень постовариэктомических нарушений во влагалище изучается при помощи маркера пролиферации Ki 67. Степень вариабельности маркера определяется как предиктор влагалищных атрофий. ...