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.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА УРОКАХ ИСТОРИИ (НА ПРИМЕРЕ ИСТОРИИ ДАГЕСТАНА)

Статья в формате PDF 244 KB...

01 07 2026 21:51:41

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ АЛКОГОЛЬНОЙ БОЛЕЗНИ ПЕЧЕНИ

Статья в формате PDF 104 KB...

30 06 2026 3:52:45

ОСОБЕННОСТИ ХРОНИЧЕСКОЙ ИНТОКСИКАЦИИ ЭТАНОЛОМ ЖЕНЩИН В УСЛОВИЯХ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СТРЕССА

Статья в формате PDF 120 KB...

29 06 2026 23:21:55

ВЫБОР СПОСОБА ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ГИДРОУДАРНИКА

Статья в формате PDF 284 KB...

28 06 2026 2:28:45

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

Статья в формате PDF 250 KB...

27 06 2026 13:33:11

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ АКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ ЛИПОПЕРОКСИДАЦИИ В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ МОДЕЛЕЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЧУМНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ

Статья в формате PDF 98 KB...

26 06 2026 2:49:39

НОВЫЙ ПОДХОД В ЛЕЧЕНИИ БОЛЬНЫХ С ДЕФОРМАЦИЯМИ , ДЕФЕКТАМИ И АНОМАЛИЯМИ РАЗВИТИЯ КОСТЕЙ СТОПЫ МЕТОДОМ УПРАВЛЯЕМОГО ЧРЕСКОСТНОГО ОСТЕОСИНТЕЗА

Статья в формате PDF 95 KB...

25 06 2026 16:30:17

Использование дерината и иммунофана для коррекции врожденного иммунитета в условиях острого экспериментального панкреатита

Статья в формате PDF 105 KB...

24 06 2026 17:11:29

ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ У БЫЧКОВ МАССЫ СЕМЕННИКОВ И ЖЕЛЁЗ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ НА ТЕХНОГЕННО ЗАГРЯЗНЁННОЙ ТЕРРИТОРИИ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

Статья в формате PDF 235 KB...

23 06 2026 13:20:51

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРОЕНИЯ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ЦЕЛЬЮ ОБОСНОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИХ РАЗРАБОТКИ

Статья в формате PDF 109 KB...

22 06 2026 18:51:23

ФЕРТИЛЬНОСТЬ И ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ ПЫЛЬЦЫ CERASUS VULGARIS И C.TOMENTOSA В СВЯЗИ С УФ-ОБЛУЧЕНИЕМ

Статья в формате PDF 123 KB...

21 06 2026 8:56:19

К ВОПРОСУ О ФОРМИРОВАНИИ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ В ОБЛАСТИ ЯЗЫКОВОГО ОБРАЗОВАНИЯ МЛАДШИХ ШКОЛЬНИКОВ (аннотация на учебное пособие)

Статья в формате PDF 151 KB...

20 06 2026 15:27:50

ОБЪЕКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СФОРМИРОВАННОСТИ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ИНЖЕНЕРА

Статья в формате PDF 139 KB...

19 06 2026 5:34:26

ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПОЛИВИНИЛТРИМЕТИЛСИЛАНЕ ОТ УРОВНЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ПОДВИЖНОСТИ

Статья в формате PDF 113 KB...

18 06 2026 16:34:10

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА УЧЕТА АУДИТОРНОГО ФОНДА УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ

Статья в формате PDF 130 KB...

17 06 2026 10:32:18

НАПРАВЛЕНИЯ РЕФОРМИРОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ МЕЖБЮДЖЕТНЫХ ОТНОШЕНИЙ НА РЕГИОНАЛЬНОМ И МЕСТНОМ УРОВНЕ

Статья в формате PDF 136 KB...

16 06 2026 20:38:29

ОЦЕНКА ХИМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДОЕМОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ АНАЛИЗА ВОД И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Статья в формате PDF 124 KB...

15 06 2026 11:58:12

ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ МИНЕРАЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Статья в формате PDF 128 KB...

14 06 2026 1:59:17

Радикалпродуцирующая способность нейтрофилов и соотношение субпопуляций т-лимфоцитов у больных псориатической артропатией и эритродермией

Статья в формате PDF 119 KB...

13 06 2026 17:36:52

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МЕТОД ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ВЛИЯНИЮ pH ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ НА ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ БИОКОНВЕРСИИ С ПОМОЩЬЮ ВЕРМИКУЛЬТУРЫ

Статья в формате PDF 412 KB...

12 06 2026 6:22:29

ОПОГРАФИЯ ЛИМФАТИЧЕСКИХ УЗЛОВ В БАССЕЙНЕ ЧРЕВНОЙ АРТЕРИИ У МОРСКОЙ СВИНКИ

Лимфатические узлы морской свинки размещаются вдоль чревной артерии, а также ее ветвей и ряда вен: печеночные – около воротной вены печени, панкреатические и селезеночные – около селезеночной вены. ...

11 06 2026 14:16:22

Американский студенческий сленг начала 21 века

Статья в формате PDF 249 KB...