کنترل مایوالکتریک تناسبی و برخط درجات آزادی شانه یک ربات انسان نما با استفاده از سیگنال های الکترومایوگرام

در این مقاله یک الگوریتم دو مرحله ای برای کنترل مایوالکتریک تناسبی بازوی ربات انسان نمای سورنا ۳ ارائه می شود که از ترکیب نقاط قوت روش های کنترلی مطرح در این حوزه یعنی کنترل الگو محور و کنترل همزمان تناسبی برای افزایش دقت تخمین ها استفاده می کند. هدف از این تحقیق، ارائه یک واسط کاربری انسان-ربات می باشد که بین فعالیت های الکتریکی ماهیچه ای که به سیگنال های الکترومایوگرام معروف هستند و زوایای درجات آزادی مفصل شانه متناظر با این ماهیچه ها نگاشتی ایجاد کند. در مرحله اول از این الگوریتم، با استفاده از الگوریتم آنالیز تفکیک مربعی و الگوریتم رای اکثریت، درجه آزادی فعال در هر لحظه شناسایی می شود. در این مقاله الگوریتم های طبقه بندی معروف در حوزه کنترل مایوالکتریک به همراه بردار مشخصه هایی متشکل از مشخصه های حوزه های زمان و فرکانس برای رسیدن به روش طبقه بندی آنالیز تفکیک مربعی با دقت بالای ۹۷% و یک بردار مشخصه برتر بررسی شده اند. در مرحله دوم، با استفاده از نتیجه مرحله اول، یک شبکه عصبی با تاخیر زمانی در ورودی از بین چهار شبکه آموزش دیده برای هر چهار کلاس حرکتی مفصل شانه انتخاب می شود. این شبکه برای تخمین زاویه متناظر با سیگنال الکترومایوگرام همان درجه آزادی بکار می رود. مدل شبکه عصبی و آنالیز تفکیک در ابتدا با استفاده از داده های خارج ازخط آموزش می بینند و با استفاده از داده های برخط تست می شوند. دقت بدست آمده از تخمین زوایا مفاصل در حالت خارج ازخط و برخط و شبیه سازی مقاومت این روش در برابر تعدادی اغتشاش خارجی، حاکی از پیشرفت چشمگیری در این حوزه می باشد.

کلیدواژه ها:

Human-Robot Interaction ، Upper limb proportional myoelectric control ، Quadratic Discriminant Analysis ، Time delayed Artificial Neural Network ، رابط کاربری انسان-ربات ، کنترل مایوالکتریک تناسبی بالاتنه ، آنالیز تفکیک مربعی ، شبکه عصبی با تاخیر زمانی در ورودی