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Título : Modelado de las señales mioeléctricas producidas por las extremidades superiores, usando machine learning, para personas con niveles de amputación y/o malformación transradial.
Autor : Vaca Barahona, Alexis Bayardo
Paguay Badillo, Dayana Estefanía
Director(es): Isa Jara, Ramiro Fernando
Tribunal (Tesis): Moreno Montenegro, Franklin Geovanni
Palabras claves : SEÑALES MIOELÉCTRICAS;MYOWARE (HARDWARE);PYTHON (SOFTWARE);REDES NEURONALES CONVOLUCIONALES (CNN);MACHINE LEARNING;CLASIFICACIÓN
Fecha de publicación : 28-mar-2024
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Vaca Barahona, Alexis Bayardo; Paguay Badillo, Dayana Estefanía. (2024). Modelado de las señales mioeléctricas producidas por las extremidades superiores, usando machine learning, para personas con niveles de amputación y/o malformación transradial. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTFIYE;108T0528
Abstract : Currently, people who have some transradial amputation and/or malformation face mobility challenges through the use of mobile prostheses such as myoelectric ones. However, the precise control of these prostheses remains challenging due to the complexity of interpreting the signals generated in the muscles. Therefore, the present project describes the modeling of myolectric signals generated by the upper limbs during the execution of eight predefined activities to improve the results of the classification for prosthetic control for people with this disability: To do this, an ESP32S development board and three MyoWare sensors integrated into a wristband are used, which are placed on three different muscles: tensor, upper and lower biceps. The acquired myoelectric signal provides values from 0V to 5V, which are stored in CSV files for each channel. This allows for obtaining a database to train and validate the machine learning model using Google Colab. The data is normalized and standardized to train a convolutional neural network (CNN) to classify eight categories. The data was split into 80% for training and 20% for testing. The categorical network reached 100% accuracy in five categories: 98.6%, 98.8%, and 98.5% in the three remaining categories. The temporal prediction model achieves a correlation close to 98% in 95% of the signals concerning the original signal. CNNs identify complex patterns that classify different types of movements and predict their future behavior with high accuracy. Finally, the project highlights the potential of Machine Learning and neural networks in controlling functional prostheses, contributing to the advancement of physical rehabilitation for people with this disability.
Resumen : Actualmente, las personas que tienen algún tipo de amputación y/o malformación transradial se enfrentan a desafíos de movilidad mediante el uso de prótesis móviles como las mioeléctricas. Sin embargo, el control preciso de estas prótesis sigue siendo un desafío debido a la complejidad en la interpretación de las señales generadas en los músculos. Por tanto, el presente proyecto describe el modelado de señales mioeléctricas generadas por las extremidades superiores durante la ejecución de 8 actividades predefinidas, con el objetivo de mejorar los resultados de la clasificación para el control de prótesis para personas con esta discapacidad. Para ello, se usa una tarjeta de desarrollo ESP32S y tres sensores MyoWare integrados en una manilla que se ubican en tres músculos diferentes: tensor, bíceps superior e inferior. La señal mioeléctrica adquirida proporciona valores de 0V a 5V, los cuales se almacenan en archivos CSV de acuerdo con cada canal. Esto permite obtener una base de datos para entrenar y validar el modelo de Machine Learning usando Google Colab. Los datos son normalizados y estandarizados para el entrenamiento de una red neuronal convolucional (CNN) para clasificación de 8 categorías. La división de los datos fue del 80% para entrenamiento y del 20% para prueba. La red categórica alcanzó el 100% de precisión en cinco categorías y de 98,6%; 98,8% y 98,5% en las tres restantes. El modelo de predicción temporal logra una correlación cercana al 98% en el 95% de las señales con respecto a la señal original. Las CNNs identifican patrones complejos que permiten clasificar los diferentes tipos de movimientos y predecir su comportamiento futuro con una alta precisión. Finalmente, el proyecto destaca el potencial del Machine Learning y de las redes neuronales en el control de prótesis funcionales, contribuyendo al avance de la rehabilitación física para personas con esta discapacidad.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/21961
Aparece en las colecciones: Ingeniero en Electrónica, Control y Redes Industriales; Ingeniero/a en Electrónica y Automatización

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