Исследование методов обработки электромиографических сигналов
Все системы управления бионическими протезами основываются на анализе электрических сигналов, идущих от мозга к мышцам ампутированной конечности, их обработке и преобразованию в команды для бионического устройства. Среди наиболее эффективных – методы прямого миоэлектрического управления и распознавания миоэлектрических моделей движения с инвазивными и неинвазивными датчиками, построенные на одном принципе получения сигнала с мышц – электромиографии. Для регистрации электромиографического сигнала используются различные типы электродов, выбор которых зависит от целей исследования и глубины расположения исследуемых мышц. В данной статье применялся метод биполярной неинвазивной регистрации, позволяющий отслеживать суммарную активность определенной мышцы. Регистрация биопотенциалов затруднена наличием различных помех, что требует применения различных методов предварительной обработки и фильтрации сигналов. Для избавления от наведенного напряжения использовался режекторный фильтр, а для обеспечения ограничения сигнала по частотам использовались фильтры верхних и нижних частот с регулируемыми частотами среза. Цифровая обработка сигналов – ключевой компонент в анализе и интерпретации электромиографических сигналов. С ее помощью можно автоматически сегментировать данные сигналы и обнаруживать события – такие, как начало и конец мышечных сокращений. В частности, были рассмотрены такие фильтры с конечной импульсной характеристикой, как фильтр скользящего среднего и медианный фильтр с настраиваемым окном фильтрации. При рассмотрении методов предварительной обработки и цифровой фильтрации электромиографических сигналов можно сделать вывод, что наилучшие результаты дает использование комбинированных методов обработки.
Авторы: Р. О. Семчугова, А. А. Ухов, Д. К. Кострин
Направление: Физика
Ключевые слова: бионический протез, электромиография, активность мышцы, фильтрация сигнала, режекторный фильтр, цифровая обработка, фильтр скользящего среднего, медианный фильтр
Открыть полный текст статьи