Математична модель та метод опрацювання поверхневих електроміографічних сигналів для задачі біопротезування

Abstract

В роботі проведено моделювання поверхневих ЕМГ сигналів для задачі керування біопротезами. Розглянуто загальні принципи протезування кінцівок та показано основні напрявки розроблення біопротезів із активним керуванням на основі опрацювання різних типів біосигналів, зокрема електроміографічних. Проаналізовано природу саких сигналів, їх структуру, поняття потенціалу дії та рухової одиниці. Розглянуто підходи та методи аналізу електроміографічних сигналів, їх часові, частотні та енергетичні параметри, а також типи структурних артефактів. Обґрунтовано спосіб математичного подання таких біосигналів як кусковостаціонарного процесу. Обгрунтовано метод статистичного аналізу до опрацювання таких сигналів для керування біопротезом.

The paper presents the modeling of surface EMG signals for the task of bioprostheses controlling. The general principles of limb prosthetics are considered and the main directions of developing bioprostheses with active control based on the processing of various types of biosignals, in particular electromyographic ones, are shown. The nature of such signals, their structure, the concepts of action potential and motor unit are analyzed. The approaches and methods of analyzing electromyographic signals, their time, frequency and energy parameters, as well as types of structural artifacts are considered. The method of mathematical representation of such biosignals as a piecewise stationary process is substantiated. The method of statistical analysis for processing such signals for controlling a bioprosthesis is substantiated.