Predicción del Ángulo de la Articulación de la Extremidad Inferior Basada en Señalización Multistream y Regresión Cuantílica, Red Neuronal de Convolución Temporal-Red Neuronal de Memoria a Largo Plazo Bidireccional
Autores: Wang, Leilei; Wang, Yunxue; Guo, Fei; Yan, Hao; Zhao, Feifei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Predicción del Ángulo de la Articulación de la Extremidad Inferior Basada en Señalización Multistream y Regresión Cuantílica, Red Neuronal de Convolución Temporal-Red Neuronal de Memoria a Largo Plazo Bidireccional
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Pacientes
Lesiones de la médula espinal
Robots exoesqueléticos asistidos en rehabilitación
Intenciones de movimiento humano
Modelo de predicción de red neuronal
Señales de sEMG
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
En los últimos años, el aumento del número de pacientes con lesiones de la médula espinal, accidentes cerebrovasculares y discapacidades en las extremidades inferiores ha llevado al desarrollo gradual de robots exoesqueletos asistidos en rehabilitación. Un aspecto crítico de estos robots es su capacidad para detectar con precisión las intenciones de movimiento humano para lograr un control suave y natural. Este documento describe la investigación realizada sobre la predicción de los ángulos de movimiento de las articulaciones de las extremidades inferiores humanas. Basado en el diseño de un sistema de adquisición de señales para señales musculares fisiológicas y datos de unidades de medida inercial (IMU), se construyó un modelo de predicción de red neuronal híbrido (QRTCN-BiLSTM) y un modelo de predicción de red neuronal simple (QRBiLSTM) utilizando regresión cuantílica, red de convolución temporal (TCN) y red de memoria a largo y corto plazo bidireccional (BiLSTM), respectivamente. Al mismo tiempo, se recopilaron señales electromiográficas de superficie de 7 canales (sEMG) y datos de IMU de 12 canales de las articulaciones de la cadera y la rodilla, que se introdujeron en los modelos QRBiLSTM y QRTCN-BiLSTM para desplegar el entrenamiento y analizar la comparación. Los resultados muestran que el modelo QRTCN-BiLSTM puede inferir con mayor precisión la intención de movimiento humano y proporcionar una herramienta de predicción más confiable y precisa para la investigación de interacción humano-robot en robótica de rehabilitación.
Descripción
En los últimos años, el aumento del número de pacientes con lesiones de la médula espinal, accidentes cerebrovasculares y discapacidades en las extremidades inferiores ha llevado al desarrollo gradual de robots exoesqueletos asistidos en rehabilitación. Un aspecto crítico de estos robots es su capacidad para detectar con precisión las intenciones de movimiento humano para lograr un control suave y natural. Este documento describe la investigación realizada sobre la predicción de los ángulos de movimiento de las articulaciones de las extremidades inferiores humanas. Basado en el diseño de un sistema de adquisición de señales para señales musculares fisiológicas y datos de unidades de medida inercial (IMU), se construyó un modelo de predicción de red neuronal híbrido (QRTCN-BiLSTM) y un modelo de predicción de red neuronal simple (QRBiLSTM) utilizando regresión cuantílica, red de convolución temporal (TCN) y red de memoria a largo y corto plazo bidireccional (BiLSTM), respectivamente. Al mismo tiempo, se recopilaron señales electromiográficas de superficie de 7 canales (sEMG) y datos de IMU de 12 canales de las articulaciones de la cadera y la rodilla, que se introdujeron en los modelos QRBiLSTM y QRTCN-BiLSTM para desplegar el entrenamiento y analizar la comparación. Los resultados muestran que el modelo QRTCN-BiLSTM puede inferir con mayor precisión la intención de movimiento humano y proporcionar una herramienta de predicción más confiable y precisa para la investigación de interacción humano-robot en robótica de rehabilitación.