Comparación de modelos de redes neuronales profundas y efectividad de los valores de características de la señal EMG para estimar la dorsiflexión
Autores: Zaffir, Muhammad Akmal Bin Mohammed; Nuwantha, Praveen; Arase, Daiki; Sakurai, Keiko; Tamura, Hiroki
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Comparación de modelos de redes neuronales profundas y efectividad de los valores de características de la señal EMG para estimar la dorsiflexión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
órtesis robóticas tobillo-pie
Rehabilitación de la marcha
Modelos de redes neuronales
Valor de características de la señal de EMG
LSTM
Redes de series temporales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Los ortesis robóticos para tobillo-pie (AFO) se utilizan a menudo para la rehabilitación de la marcha. Nuestra investigación se centra en el diseño y desarrollo de un AFO robótico con el mínimo número de entradas de sensor. Sin embargo, esto conlleva a una degradación de la precisión de la estimación de la marcha. Para prevenir la degradación de la precisión, comparamos algunos modelos de redes neuronales para determinar la mejor red cuando solo se utilizan dos canales de entrada. Además, el valor de la característica de la señal EMG del promedio de la tasa de cambio se utilizó como entrada. LSTM mostró la mayor precisión. Sin embargo, MLP con un pequeño número de capas ocultas mostró resultados similares a LSTM. Además, la precisión de todos los modelos, con la excepción de LSTM para un sujeto (SD), aumentó con la adición del valor de la característica (promedio de la tasa de cambio) como entrada. En conclusión, las redes de series temporales funcionan mejor con un pequeño número de entradas de sensor. Sin embargo, dependiendo del optimizador utilizado, incluso una red simple puede superar a una red de aprendizaje profundo. Además, nuestros resultados muestran que la aplicación del valor de la característica de la señal EMG como entrada tiende a aumentar la precisión de estimación de la red.
Descripción
Los ortesis robóticos para tobillo-pie (AFO) se utilizan a menudo para la rehabilitación de la marcha. Nuestra investigación se centra en el diseño y desarrollo de un AFO robótico con el mínimo número de entradas de sensor. Sin embargo, esto conlleva a una degradación de la precisión de la estimación de la marcha. Para prevenir la degradación de la precisión, comparamos algunos modelos de redes neuronales para determinar la mejor red cuando solo se utilizan dos canales de entrada. Además, el valor de la característica de la señal EMG del promedio de la tasa de cambio se utilizó como entrada. LSTM mostró la mayor precisión. Sin embargo, MLP con un pequeño número de capas ocultas mostró resultados similares a LSTM. Además, la precisión de todos los modelos, con la excepción de LSTM para un sujeto (SD), aumentó con la adición del valor de la característica (promedio de la tasa de cambio) como entrada. En conclusión, las redes de series temporales funcionan mejor con un pequeño número de entradas de sensor. Sin embargo, dependiendo del optimizador utilizado, incluso una red simple puede superar a una red de aprendizaje profundo. Además, nuestros resultados muestran que la aplicación del valor de la característica de la señal EMG como entrada tiende a aumentar la precisión de estimación de la red.