Широкую популярность получило направление бионического протезирования. В этой связи особую роль играют методы разработки программного обеспечения такими бионическими протезами. Однако, такие методы должны полностью основываться на изучении работы конечностей человека. которые были созданы природой и эволюционировали по мере адаптации к социальной среде.
Ниже приводится краткая аннотация научного исследования, связанного с одновременной регистрацией электромиограммы (ЭМГ) и электрической стимуляции с обратной связью (ЭС). Такая комбинация может обеспечить интерактивную тренировку мышц, моторную реабилитацию и кинестетическую обратную связь.
Современные системы часто страдают от несоответствия между устройством и поверхностью кожи, плохой переносимости и анатомическими различиями у разных пользователей, что снижает точность сигнала и стимуляции.
Разработана полностью беспроводная платформа для электронных «татуировок», интегрированная в кожу, которая регистрирует высококачественную ЭМГ и обеспечивает электрическую стимуляцию с обратной связью через электроды, нанесенные на кожу, с высокой адгезией и пространственной точностью.
Система поддерживает замкнутую мышечную связь между различными частями тела и даже между разными людьми.
Модели машинного обучения с точностью более 90 % классифицируют паттерны электромиограммы, соответствующие различным движениям рук, и адаптируют параметры электростимуляции для стимуляции определенных групп мышц.
Так при выполнении задачи по удержанию тяжелого предмета пользователи достигали требуемого положения кисти значительно быстрее, чем при использовании обычных средств, что свидетельствует о повышении нервно-мышечной эффективности.
Предложенная система с замкнутым контуром не только обеспечивает индивидуальный контроль над мышцами, но и поддерживает их скоординированную активацию на нескольких участках тела или у нескольких пользователей, открывая возможности для интерактивной тренировки моторики, дистанционной реабилитации и использования виртуальной реальности.
Вся система состоит из двух основных компонентов: модуля регистрации электромиограммы и модуля ES. Эти модули обмениваются данными с хост-устройством по беспроводной связи через Bluetooth с низким энергопотреблением.
В модуле регистрации электромиограммы используется аналоговый входной модуль (AFE, ADS1299, TI), способный одновременно принимать восемь 24-битных сигналов электромиограммы.
Микроконтроллер (MCU; CC2640R2F, TI) обрабатывает эти сигналы, упаковывает их и в режиме реального времени передает на ведущее устройство по Bluetooth.
Получив инструкции от основного устройства, микроконтроллер генерирует различные формы сигналов широтно-импульсной модуляции, соответствующие разным схемам движения, на соответствующих каналах, что позволяет целенаправленно стимулировать мышцы для выполнения заданных движений.
Сигналы электромиографии, полученные с помощью носимого устройства, передаются на ПК через Bluetooth.
Сервер передает результаты прогнозирования и сигналы с пониженной дискретизацией в мобильное приложение сразу после их получения и отправляет команду через Bluetooth обратно на устройство для управления ES. Таким образом, результаты и данные можно визуализировать в мобильном приложении в режиме реального времени.
Источник https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aed7673
