کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6883254 1444169 2018 10 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Muscle fatigue compensation of the electromyography signal for elbow joint angle estimation using adaptive feature
ترجمه فارسی عنوان
جبران خستگی ماهیچه با سیگنال برق‌نگاری ماهیچه برای برآورد زاویه مفصل زانو با استفاده از ویژگی انطباقی
کلمات کلیدی
EMG، WAMP، فیلتر کالمان، برآورد زاویه مفصل زانو، خستگی ماهیچه
فهرست مطالب مقاله
چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

شکل 1. مقایسه پروتکل آزمایش بین روش استاندارد و پیشنهادی

2.مطالب و روش‌ها

1.2. شرکت‌کنندگان 

2.2.پروتکل آزمایش

شکل 2. پردازش داده‌های سیگنال EMG با استفاده از استخراج ویژگی و فیلترینگ کالمان.

3.2. پردازش داده‌ها 

شکل 3. فلوچارت فیلترینگ کالمان.

شکل 4. (a) داده‌های خام سیگنال EMG، گردآوری شده از عضله دوسر در طی چرخه مستمر خمش و کشش. (b) یکسوسازی موج کامل سیگنال EMG با استفاده از تابع مطلق. (c) ویژگی EMG (NORM) که با استفاده از دامنه ویلسون استخراج شد. این ویژگی‌ها برای هر 100 نمونه استخراج شد. (d) نمایش معمول زاویه مفصل زانو. خط قرمز نمایشگر زاویه اندازه‌گیری شده با استفاده از حسگرهای پتانسیل‌سنج خطی و خط سیاه نمایشگر سیگنال EMG، ویژگی‌ها و زاویه برآوردی است. (برای تفسیر ارجاع به رنگ در این شکل، خواننده بایستی به نسخه وب این مقاله مراجعه کند).

4.2. تحلیل آماری و ارزیابی 

3.نتایج

1.3. سیگنال EMG و استخراج ویژگی‌ها

شکل 5. مقایسه برآورد زاویه مفصل زانو در (a) شرایط بدون خستگی و (b) شرایط خستگی، هردو از WAMP (W) و ویژگی WAMP اصلاح شده (WM).

شکل 6. پارامترهای طیفی سیگنال EMG از شرایط بدون خستگی تا خستگی، که با استفاده از حوزه فرکانس (a) کاهش فرکانس میانگین (MNF) سیگنال EMG، (b) افزایش فرکانس توان میانگین (MPF) سیگنال EMG تحلیل شد. ارزیابی خستگی ماهیچه تا 15 دقیقه انجام شد. خط قرمز خط روند خطی است. خط سیاه ویژگی‌های (a) MNF و (b) MPF است. این شکل نمایشگر ویژگی‌های MNF و MPF آزمودنی A است. (برای تفسیر ارجاع‌ها به رنگ در این شکل، خواننده بایستی به نسخه وب این مقاله مراجعه کند).

شکل 7. (a) مقایسه RMSE بین روش استاندارد (W) و روش پیشنهادی (WM) در شرایط خستگی (_F) و بدون خستگی (_NF). RMSE واحد درجه است. (b) مقایسه ضرائب همبستگی پیرسون بین روش استاندارد (W) و روش پیشنهادی (WM) در شرایط خستگی (_F) و بدون خستگی (_NF). W_NF نمایشگر برآورد با استفاده از دامنه ویلسون در شرایط بدون خستگی است، W_F نمایشگر برآورد با استفاده از دامنه ویلسون در شرایط خستگی است، WM_NF نمایشگر برآورد با استفاده از دامنه اصلاح شده ویلسون (روش پیشنهادی) در شرایط بدون خستگی است، WM_F نمایشگر برآورد با استفاده از دامنه اصلاح شده ویلسون (روش پیشنهادی) در شرایط خستگی است.

جدول 1.RMSE (میانگین +/- انحراف استاندارد) برآورد زاویه مفصل زانو بین ویژگی استاندارد و اصلاح شده WAMP برای شرایط خستگی و بدون خستگی  

2.3. عملکرد و تحلیل آماری

4.بحث

جدول 2. ضرائب همبستگی پیرسون (میانگین +/- انحراف استاندارد) برآورد زاویه مفصل زانو بین ویژگی استاندارد و اصلاح یافته WAMP برای شرایط بدون خستگی و خستگی  .

5.نتیجه‌گیری 

 
ترجمه چکیده
هدف این تحقیق توسعه و ارزیابی ویژگی انطباقی برای جبران اثر خستگی ماهیچه در برآورد زاویه مفصل زانو است. در پروتکل آزمایشی، از آزمودنی‌ها خواسته شد زانو را به صورت خم و کشیده به مدت 15 دقیقه حرکت دهند. سیگنال برق‌نگاری ماهیچه (EMG) گردآوری شده از دوسر بازو با استفاده از دامنه ویلسون (WAMP) و ویژگی‌های اصلاح شده WAMP استخراج شد. ویژگی اصلاح شده WAMP مشتمل بر ویژگی استاندارد WAMP و آستانه انطباقی است؛ برای هموارسازی ویژگی‌ها، فیلتر کالمان اجرا شد. این نتایج اثبات کردند که خستگی ماهیچه بر سیگنال EMG تاثیرگذار است. RMSE منتج از ویژگی استاندارد WAMP در شرایط خستگی و غیرخستگی به ترتیب عبارتند از 12.41° ± 5.16° و 18.17° ± 5.53°. RMSEهای منتج از ویژگی اصلاح شده WAMP در شرایط خستگی و غیرخستگی به ترتیب عبارتند از 12.63° ± 5.22° و 13.86° ± 4.7°. این روش پیشنهادی قادر به جبران اثر خستگی ماهیچه بر برآورد زاویه مفصل زانو است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی کامپیوتر شبکه های کامپیوتری و ارتباطات
پیش نمایش مقاله
جبران خستگی ماهیچه با سیگنال برق‌نگاری ماهیچه برای برآورد زاویه مفصل زانو با استفاده از ویژگی انطباقی
چکیده انگلیسی
The purpose of this study is to develop and evaluate an adaptive feature to compensate the effect of muscle fatigue in the elbow joint angle estimation. In the experiment protocol, subjects are asked to move the elbow in flexion and extension for 15 min. The electromyography (EMG) signal collected from biceps was extracted using the Wilson amplitude (WAMP) and modified WAMP features. A modified WAMP feature consists of the standard WAMP feature and an adaptive threshold; to smooth the features, the Kalman filter was applied. The results prove that muscle fatigue affects the EMG signal. The RMSEs resulting from the standard WAMP feature in the non-fatigue and fatigue conditions are 12.41° ± 5.16° and 18.17° ± 5.53°, respectively. The RMSEs resulting from modified WAMP feature in the non-fatigue and fatigue conditions are 12.63° ± 5.22° and 13.86° ± 4.7°, respectively. This proposed method is able to compensate the effect of muscle fatigue on the elbow joint angle estimation.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Computers & Electrical Engineering - Volume 71, October 2018, Pages 284-293
نویسندگان
, , , ,