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.

Изучение влияния некоторых водорастворимых витаминов на иммуномодулирующие свойства эритроцитов при гемолитической анемии

Статья в формате PDF 103 KB...

01 12 2022 18:51:42

ХАРАКТЕР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЛЕЛЕЙ ГЕНОВ АРИЛ-1 И ИЛ-4 У БОЛЬНЫХ РЕВМАТОИДНЫМ АРТРИТОМ РУССКОЙ НАЦИОНАЛЬНОСТИ, ПРОЖИВАЮЩИХ В ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Статья в формате PDF 125 KB...

30 11 2022 1:42:36

ВОЗМОЖНОСТИ СОВРЕМЕННОЙ КРИОМЕДИЦИНЫ

Статья в формате PDF 129 KB...

29 11 2022 8:34:34

ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕДИКО-СОЦИАЛЬНЫХ АСПЕКТОВ ПОВЕДЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПСИХОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Статья в формате PDF 112 KB...

28 11 2022 12:26:23

К ВОПРОСУ О НЕОБХОДИМОСТИ ПОДГОТОВКИ В ПЕДВУЗАХ ВОСПИТАТЕЛЕЙ – ГУВЕРНЁРОВ

Статья в формате PDF 109 KB...

27 11 2022 9:53:17

КОЛОНИЗАЦИОННАЯ И ПАТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ СПОСОБНОСТЬ МИКРОФЛОРЫ ПАРОДОНТАЛЬНОГО КАРМАНА БОЛЬНЫХ С ВОСПАЛЕНИЕМ ПАРОДОНТА

Статья в формате PDF 104 KB...

26 11 2022 14:49:16

СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ГЕМОДИНАМИЧЕСКАЯ РОЛЬ ПОЛИПОВИДНЫХ ПОДУШЕК АРТЕРИАЛЬНОГО РУСЛА

Статья в формате PDF 114 KB...

25 11 2022 18:38:50

ИНТЕГРАЛЬНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЯ БЛЕКА-ШОУЛЗА ДЛЯ ОЦЕНКИ ЕВРОПЕЙСКОГО ОПЦИОНА И ЕГО ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ

Статья в формате PDF 97 KB...

24 11 2022 16:56:42

Особенности формирования стенки мезонефрических протоков в предплодном периоде развития человека

Статья в формате PDF 103 KB...

23 11 2022 15:24:58

ГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ

Статья в формате PDF 567 KB...

22 11 2022 23:21:42

ВЛИЯНИЕ НЕМЕДИКАМЕНТОЗНЫХ МЕТОДОВ ЛЕЧЕНИЯ АНГИОПАТИИ НА СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ГЕМОСТАЗА У БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ

Статья в формате PDF 90 KB...

21 11 2022 11:58:46

Закономерности образования и распределения мартенситных фаз в пластических зонах у вершины трещины при различных видах нагружения метастабильных аустенитных сталей

Статья в формате PDF 108 KB...

20 11 2022 3:53:30

РЕКЛАМА КАК ИНСТРУМЕНТ МАНИПУЛЯЦИИ СОЗНАНИЕМ

Статья в формате PDF 119 KB...

19 11 2022 8:50:37

ДИАЛЕКТИКА ОРГАНИЧЕСКОГО И АРХЕТИПИЧЕСКОГО В СОЦИАЛЬНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ

Статья в формате PDF 260 KB...

18 11 2022 10:19:23

ВАЛЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБУЧЕНИЕ СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ВУЗА С УЧЕТОМ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ РЕГИОНА

Статья в формате PDF 220 KB...

17 11 2022 5:45:38

МЕДИКО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ И СОЦИАЛЬНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБЫ ДОШКОЛЬНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ: ФУНКЦИИ И МОДЕЛИ

Статья в формате PDF 244 KB...

16 11 2022 7:30:39

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ВЫРАЖЕННОСТИ МОТИВАЦИИ К КУРЕНИЮ У СТУДЕНТОВ МЕДИЦИНСКОГО ВУЗА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СЕЗОНА ГОДА

Статья в формате PDF 100 KB...

15 11 2022 2:23:36

ВОЗМОЖНОСТИ ГРАФИЧЕСКИХ РЕДАКТОРОВ – В ТВОРЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ХУДОЖНИКА ДЕКОРАТИВНО-ПРИКЛАДНОГО ИСКУССТВА

Статья в формате PDF 251 KB...

14 11 2022 22:54:31

НЕПРЕРЫВНАЯ ОЦЕНКА ПЛАНОВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

Статья в формате PDF 103 KB...

13 11 2022 0:21:20

КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

В статье приведен комплексный анализ антропогенного воздействия на природную среду Иркутской области, приводящего к изменению не только количественных, но и качественных хаpaктеристик природной среды как системы. В частности, приведена общая экологическая ситуация, указывающая на значительное загрязнение и качественные изменения во всех компонентах окружающей среды: в почве, атмосферном воздухе, водных ресурсах. Комплексная химическая нагрузка влияет также на медико-демографические показатели здоровья населения. Необходим переход от технократического подхода к технологическому, что позволит избежать дальнейшей деградации природной системы. В качестве универсальной, независимой от экономической ситуации, единицы оценки экологического риска предложено использовать время. Основанная на современных представлениях о времени технология позволит установить границы антропогенного воздействия на природную систему, а так же рассчитать предполагаемый ущерб, наносимый природной системе каким-либо видом воздействия, выявить области с наложением различных типов воздействий, рассчитать совокупный ущерб в границах таких областей, и, следовательно, разработать комплекс превентивных мер для исключения качественных изменений природной среды. ...

12 11 2022 4:35:28

Морфо-функциональные особенности лимфоидной ткани тонкой и толстой кишок у взрослого человека

Статья в формате PDF 115 KB...

11 11 2022 6:45:39

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МАГАДАНСКОЙ ОБЛАСТИ

Статья в формате PDF 118 KB...

10 11 2022 18:17:17

ПРОИЗВОДСТВО РЖАНО-ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА С ДОБАВЛЕНИЕМ ЧЕРНОСЛИВА И ГРЕЦКОГО ОРЕХА

Статья в формате PDF 253 KB...

09 11 2022 2:22:42

ГРЕХОПАДЕНИЕ В КОНТЕКСТЕ ПСИХОАНАЛИЗА

Статья в формате PDF 89 KB...

08 11 2022 8:33:19

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОБЩЕСТВА И ПРИРОДЫ

Статья в формате PDF 89 KB...

07 11 2022 17:12:39

ПРОЦЕССЫ КЛЕТОЧНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ПРИ ЗАЖИВЛЕНИИ РАН С РАЗВИТИЕМ ГИПЕРТРОФИЧЕСКИХ РУБЦОВ

Одним из наиболее часто встречающихся осложнений после пластических операций остаются гипертрофические рубцы [1;6;10], этиология которых может быть обусловлена неадекватным образованием вазоактивных веществ. Репаративная регенерация операционной раны состоит из серии биохимических координированных реакций между различными типами клеток, регулируемых локальными медиаторами. В этом процессе участвуют не только клеточные элементы соединительной ткани, но и факторы, продуцируемые эндотелием [7]. При оперативных вмешательствах заполнение тканевого дефекта осуществляется грануляционной тканью, необходимым условием роста которой является развитие сети капилляров из эндотелиальных клеток (ангиогенез). ...