Control inteligente de una prótesis mioeléctrica de miembro superior basado en redes neuronales

Actualmente en nuestro país vivimos un conflicto armado en el cual cada segundo miles de inocentes pierden partes de su cuerpo e incluso su vida. Basado en estos hechos empresas nacionales como BIONIX, especializadas en el área de la bioelectrónica buscan trabajar innovando tecnología para brindar s...

Full description

Autores:
Díaz Gómez, Laura Patricia
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2006
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/1517
Palabra clave:
Neural Networks (Computer)
Artificial intelligence
Bioelectric Pró
Mechatronic Engineering
Research
Innovation
Biomedical prostheses
Artificial neural networks
Redes neurales (Computador)
Inteligencia artificial
Pró bioeléctrica
Ingeniería mecatrónica
Investigaciones
Innovación
Prótesis biomédicas
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Basado en estos hechos empresas nacionales como BIONIX, especializadas en el área de la bioelectrónica buscan trabajar innovando tecnología para brindar solución a dichos problemas. Con el fin de ayudar a una gran mayoría de discapacitados BIONIX desarrolla prótesis mioeléctricas de miembro superior y viendo la necesidad de continuar en una constante investigación, la empresa ofrece una posibilidad a estudiantes de practica académica para que se involucren y brinden soluciones a la constante evolución que requiere este tipo de tecnología. Bionix está conformado por egresados de la facultad, quienes desarrollaron como proyecto de grado una prótesis mioeléctrica a nivel didáctico, aunque la nueva y moderna prótesis que ellos desarrollan tuvo su base en el anterior proyecto, este proyecto es aplicado a la nueva prótesis, por su sistema de mecanismo y actuadores1 modernos y por el tipo de procesador en el que voy a aplicar el control inteligente de la prótesis. Las prótesis que BIONIX desarrolla al igual que muchas prótesis del mundo no ofrecen un nivel de entrenamiento en los pacientes para que sus señales electromiográficas2 sean mejor implementadas en el mecanismo, para lo cual la empresa propuso el desarrollo de un algoritmo inteligente basado en redes neuronales que de una solución más eficiente de adaptación de aparatos protésicos a un problema social como son los discapacitados en Colombia.OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS INTRODUCCIÓN 1 ESTADO DEL ARTE 2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3 MARCO TEÓRICO 3.1 ELECTROMIOGRAFÍA 3.1.1 Equipo Electromiográfico 3.2 LA SEÑAL EMG PARA EL CONTROL DE PRÓTESIS 3.2.1 Electrodos Para Electromiografía 3.2.2 Cable Blindado, Conector De Electrodos 3.3 EQUIPO PARA EL ESTUDIO DE BIOSEÑALES 3.3.1 Biopac Research 3.4 INTELIGENCIA ARTIFICIAL 3.4.1 Las Redes Neuronales Artificiales (RNAs) 3.4.2 Los Sistemas Difusos o Lógica Borrosa (fuzzy logic) 3.4.3 Los algoritmos genéticos (AGs) 3.5 LAS REDES NEURONALES ARTIFICIALES 3.5.1 Ventajas de las Redes Neuronales Artificiales 3.5.2 Aplicaciones: 3.5.3 La Neurona Biológica: 3.5.4 Modelo de una Neurona Artificial: 3.6 ELEMENTOS BÁSICOS QUE COMPONEN UNA RED NEURONAL 3.6.1 Función De Entrada (input function): 3.6.2 Función De Activación (activation function): 3.6.3 Función De Salida (output function): 3.7 MECANISMOS DE APRENDIZAJE 3.7.1 Aprendizaje supervisado: 3.7.1.1 Aprendizaje por corrección de error: 3.7.1.2 Aprendizaje por refuerzo: 3.7.1.3 Aprendizaje estocástico: 3.7.2 Aprendizaje no supervisado: 3.7.2.1 Aprendizaje hebbiano 3.7.2.2 Aprendizaje competitivo y comparativo: 3.7.3 Cuestiones A Resolver Al Trabajar Con Una Red Neuronal 3.8 PRINCIPALES TOPOLOGÍAS 3.8.1 Topología de las redes neuronales: 3.8.2 Redes monocapa 3.8.3 Redes multicapa 3.8.4 Conexión entre neuronas 3.8.5 Redes de propagación hacia atrás (backpropagation) 3.8.6 Estructura de la Red Hopfield 3.8.7 Simulated Annealing aplicada a una Red Hopfield 3.8.8 Asociaciones entre la información de entrada y salida 3.8.9 Redes heteroasociativas 3.8.9.1 Redes autoasociativas 4 DISEÑO DEL SISTEMA 4.1 SEÑAL EMG 4.1.1 Sesión toma de señales y análisis de los resultados: 4.1.2 Configuración de electrodos: 4.1.2.1 Respuesta de Adquisición con una configuración determinada de electrodos: 4.2 ACONDICIONAMIENTO DE LA SEÑAL EMG 4.2.1 Tratamiento de la señal de entrada 4.2.1.1 Rectificador de onda completa de alta precisión: 4.2.1.2 Circuito integrador: 4.3 CARACTERIZACIÓN DE LA SEÑAL 4.4 DIAGRAMA GENERAL DEL ALGORITMO DE CONTROL 4.5 SELECCIÓN DE TIPO DE RED 4.5.1 Estructura de la red 4.6 ENTRENAMIENTO DE LA RED 4.6.1 Elección de los pesos iniciales 4.6.2 Función de activación de las neuronas ocultas y de salida 4.7. ETAPA DE ENTRENAMIENTO DISEÑADO EN MATLAB 4.7.1 Datos de entrada a la red 4.7.2 Normalización de los datos de entrada a la red 4.7.3 Salidas deseadas de los datos ya normalizados 4.7.4 Resultados Matlab 4.8 EJECUCIÓN DE LA RED NEURONAL EN EL MICROCONTROLADOR 4.8.1 Características del microcontrolador PIC18F6722 4.8.2 Requerimientos de software para la programación 4.8.3 Emulación del sistema 4.9 METODOLOGÍA DEL FUNCIONAMIENTO 4.9.1 Modo Train (Entrenamiento) 4.9.2 Modo Run (Ejecución) 5 CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOSPregradoCurrently in our country we live an armed conflict in which every second thousands of innocents lose parts of their bodies and even their lives. Based on these facts, national companies such as BIONIX, specialized in the bioelectronics area, seek to work innovating technology to provide solutions to these problems. In order to help a large majority of disabled people, BIONIX develops myoelectric prostheses of the upper limb and seeing the need to continue in constant research, the company offers a possibility to students of academic practice to get involved and provide solutions to the constant evolution that requires this type of technology. Bionix is ​​made up of graduates of the faculty, who developed as a degree project a myoelectric prosthesis at a didactic level, although the new and modern prosthesis that they develop was based on the previous project, this project is applied to the new prosthesis, due to its system of modern mechanism and actuators1 and by the type of processor in which I am going to apply the intelligent control of the prosthesis. The prostheses that BIONIX develops like many prostheses in the world do not offer a level of training in patients so that their electromyographic signals2 are better implemented in the mechanism, for which the company proposed the development of an intelligent algorithm based on networks neuronal problems than a more efficient solution for adapting prosthetic devices to a social problem such as the disabled in Colombia.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaControl inteligente de una prótesis mioeléctrica de miembro superior basado en redes neuronalesIntelligent control of an upper limb myoelectric prosthesis based on neural networksIngeniero MecatrónicoBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPNeural Networks (Computer)Artificial intelligenceBioelectric PróMechatronic EngineeringResearchInnovationBiomedical prosthesesArtificial neural networksRedes neurales (Computador)Inteligencia artificialPró bioeléctricaIngeniería mecatrónicaInvestigacionesInnovaciónPrótesis biomédicasRedes neuronales artificialesDíaz Gómez, Laura Patricia, Muñoz Moner, Antonio Faustino (2006). Control inteligente de una prótesis mioeléctrica de miembro superior basado en redes neuronales. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABPDF Redes neuronales. Conceptos básicos y aplicaciones. Grupo de Investigación Aplicada a la Ingeniería Química (GIAIQ). Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario. Departamento de Ingeniería Química.Http://personales.ya.com/emgnm/emg.htmBarea navarro, Rafael. Instrumentación Biomédica. Departamento electrónica. Unviversidad Alcalá.http://www.teoloyucan.com/biopac_pri.htmlkendall medical Electrodos. www.kendall-ltp.com/pdf/acage.pdfSurface electromyography systems, EMG electrode. www.delsys.comDelgado, Alberto. Inteligencia Artificial y Minirobots. ECOE Ediciones. Santa Fe de Bogota, 1998.Martín del Brío, B. y Sanz, A. Redes Neuronales y Sistemas Difusos. RA-MA. 2ª edición, Madrid, 2000.Peñaloza, Jaime. Gómez, Jaime. 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Edit, IEEE Press Series in Biomedical Engineering. 2004Angulo Usatergui, José María. Microcontroladores PIC. Diseño practico y aplicaciones. Edición, Mc Graw Hill. 2000.Freeman, James. Skapura, David. Redes Neuronales. Algoritmos, aplicaciones, y tecnicas de programación. 1991.Martín del Brio. Bonifacio. Redes Neuronales y sistemas difusos. Segunda Edición Ampliada y revizada. 2005.ORIGINAL2006_Tesis_Cruz_Ballesteros_Andres.pdf2006_Tesis_Cruz_Ballesteros_Andres.pdfTesisapplication/pdf1432291https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1517/1/2006_Tesis_Cruz_Ballesteros_Andres.pdf41e2246c0a74b2f447c5067756d8577bMD51open accessTHUMBNAIL2006_Tesis_Cruz_Ballesteros_Andres.pdf.jpg2006_Tesis_Cruz_Ballesteros_Andres.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4763https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1517/2/2006_Tesis_Cruz_Ballesteros_Andres.pdf.jpg7b352a8e2ca9c2efe6ba1840821d2c1cMD52open access20.500.12749/1517oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/15172024-01-21 11:00:08.706open accessRepositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.co

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