МЕТОД ПРОТЕЗУВАННЯ ПЕРЕДПЛІЧЧЯ З ВИКОРИСТАННЯМ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ

Abstract

Втрата функціональності кінцівок завдає значного дискомфорту людині, відчутно впливає на якість її життя. На сьогодні удосконалення міоелектричних протезів, які нині є найсучаснішими, здатне усунути існуючі недоліки та покращити життя їх користувачів у цілому. У роботі запропоновано метод модифікації блоку обробки електроміографічних сигналів за допомогою нейронної мережі. Важливим аспектом рішення про використання нейронних мереж для протезів з біоелектричним управлінням є їх універсальність та спрощення навчання пацієнта використовувати протез в побутових справах. Нейронні мережі станом на 2021 рік дуже сильно розвилися та охопили кожну із сфер. Їх метод навчання є не надто складним завданням та не потребуються зайвого втручання. Однак, існує й протилежна сторона, яка полягає в зборі матеріалу для навчання цієї мережі. Вік, вага, зріст, розмір культі – всі ці аспекти впливають на значення вихідних електроміографічних сигналів, тому це потребує великої бази та опису кожного із сигналів. Міоелектричні протези на сьогодні вважаються найдосконалішими, вони перетворюють м'язову активність в інформацію, яку обробляє процесор та дає сигнал для електродвигунів, які в свою чергу використовують для управління рухами штучних кінцівок. Оскільки для роботи використовуються батарея і електронні двигуни, для роботи міоелектричного протезу не потрібно ніяких громіздких ременів або запряжки. Основними недоліками цього виду протезів в даний час є їх вага і вартість. Їх велика вага обумовлена перш за все тим, що міоелектричний протез містить батарею і електродвигуни, і, на відміну від протезів, що приводяться в дію тілом, не використовує ніяких джгутів для врівноваження ваги по всьому тілу. Іншим недоліком міоелектричних протезів є вартість. Хоча в даний час він дорожче, ніж інші види протезів, він також пропонує кращу якість як щодо косметики, так і функціональності. Пропонована система управління біоелектричним протезом з модулем пристрою позиційного сприйняття дозволяє фахівцям в природному режимі отримати інформацію про становище пальців кисті, про початок руху, закінчення руху і процес самого руху. Позитивний ефект методу полягає в наступному: забезпечується зручність користування протезом при самообслуговуванні, підвищується точність координації позиційного положення пальців і дозування зусилля, завдяки чому скорочується час виконання робочих операцій при виконанні цілеспрямованих дій. Так як система працює тільки для прийняття та обробки електроміографічного сигналу, основним модифікованим блоком буде являтися електронний блок управління переміщенням пальців штучної кисті. Саме він відповідає за прийняття рішень, які саме вхідні дані будуть приймати наступні елементи в схемі. Процес вибору найоптимальнішої відповіді складний, це означає, що основну частину ціни кінцевого продукту закріплює на собі алгоритм прийняття рішення. Саме тому застосування нейронної мережі в цьому блоці є розумним с точки зору ціни та доступності, бо алгоритм роботи та навчання мережі не буде різнитися від стану, віку та статі людини. Подальше навчання нейронної мережі можна поділити на декілька етапів, а саме знаходження результатів нейронів, підрахунок результату похибки за епоху, знаходження помилок в кожному шарі, зміна коефіцієнтів ваги між нейронами та наступне зберігання коефіцієнтів ваги у підключену базу даних. Таким чином, було розроблено метод, що допоможе вирішити сучасні недоліки активних міоелектричних протезів, а саме ціну та доступність для широких мас споживачів. Матеріали роботи можуть бути використані в практичній діяльності фахівців, які працюють в медичній та біомедичній галузях.