ЗАСТОСУВАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ ДЛЯ КЕРУВАННЯ РУХАМИ ПАЛЬЦІВ БІОПРОТЕЗУ

Анотація

Дана робота присвячена розробці системи керування біонічного протезу руки, яка використовує нейрону мережу для управління рухами пальців протезів, шляхом навчання нейронної мережі у процесі зчитування електроміографічних (ЕМГ) сигналів зі здорової руки та їх синхронізації з ЕМГ-сигналами у культі пацієнта. Такий підхід дає змогу пацієнтам швидше звикнути до протеза і ефективніше керувати ним під час використання. Крім того, застосування дешевих і вітчизняних складників дозволить зробити такі протези більш доступними для пацієнтів. Макетний зразок системи керування протезом має вигляд простого захоплюючого механізму, для керування яким використано один датчик, що приймає сигнали з відповідного м’язу здорової руки. Наприклад, для відтворення рухів згинання вказівного пальця обрано поверхневий м’яз згинання пальців (musculus flexor digitorum superficialis) як м’яз поверхневого шару м’язів передпліччя, який знаходиться в оточенні м’язів синергістів. Модель нейронної мереж має два прихованих шари та простий класифікатор: два прихованих шари по 200 нейронів, вхідний шар на 3 нейрони, і  вихідний шар на 1 нейрон. Максимальне відхилення від точності 1.000 під час навчання нейронної мережі складає 0.013, що обумовлює достовірний результат за 100 епох. Після того, як нейронна мережа робить передбачення на основі рухів здорової руки, система керування протезом на основі мікроконтролера Arduino подає класифіковану подію на виконуючий двигун у вигляді коду: 0 – розкриття кисті, 1 – стискання кисті. Таким чином, у розробленій системі керування біонічним протезом руки увага зосереджена на забезпеченні легкого та швидкого процесу реабілітації та використання протезу