Введение 3 1. Аналитический обзор литературы 8 1.1. Основные понятия 8 1.2. Классификация биоэлектрических систем управления 9 1.3. Проблемы биопротезирования 15 1.4. Проблемы формирования и получения сигналов 16 2. Биофизические механизмы формирования сигналов 19 2.1. Выбор мест отведения командных сигналов 19 2.2. Методы ЭМГ 21 2.3. Методы ЭНГ 28 Заключение 32 Список использованной литературы 34

Биофизические механизмы формирования сигналов ЭМГ и ЭНГ при решении задач управления бионическими протезами

курсовая работа
Механика
35 страниц
65% уникальность
2020 год
61 просмотров
Ананьева Л.
Эксперт по предмету «Механика»
Узнать стоимость консультации
Это бесплатно и займет 1 минуту
Оглавление
Введение
Заключение
Список литературы
Введение 3 1. Аналитический обзор литературы 8 1.1. Основные понятия 8 1.2. Классификация биоэлектрических систем управления 9 1.3. Проблемы биопротезирования 15 1.4. Проблемы формирования и получения сигналов 16 2. Биофизические механизмы формирования сигналов 19 2.1. Выбор мест отведения командных сигналов 19 2.2. Методы ЭМГ 21 2.3. Методы ЭНГ 28 Заключение 32 Список использованной литературы 34
Читать дальше
Объектом исследовательской работы выступают бионические протезы конечностей, максимально приближенные по конструкции к ампутированным конечностям, для управления которыми используются биоэлектрические сигналы, возникающие в мышечных клетках и головном мозге. В данной работе будут исследованы биотехнические системы, в которых взаимодействие живого организма с техническими устройствами осуществляется посредством биоэлектрических командных сигналов либо биоэлектрических сигналов, циркулирующих в контуре обратной связи, можно выделить в особый подкласс - биоэлектрические системы управления. Предметом исследовательской работы методы и алгоритмы управления протезом конечностей. Методы: 1. структурного и функционального анализа; 2. основных положений теории автоматического управления; 3. расширенной обратной связи; 4.


Где купить дипломную работу на заказ в Краснодаре ? Естественно Work5.


. адаптивные. Целью работы выступает изучение биофизических механизмов формирования сигналов ЭМГ и ЭНГ при решении задач управления бионическими протезами. В соответствии с целью ставятся следующие вопросы для дальнейшего изучения, а именно: - определить основные понятия, необходимы для целостности всей исследовательской работы; - произвести и обосновать классификацию биоэлектрических систем управления; - произвести описание проблематики в области биопротезировании; - произвести описание проблематики в области формирования и получения сигналов; - произвести описание методов получения ЭМГ; - произвести описание методов получения ЭНГ. Актуальность данной исследовательской работы заключается в том, что будут рассмотрены наиболее востребованные методы с их практическим применением в жизни. В первой главе описывается такие понятия, как: 1. электронейрография; 2. электромиограмма. Дается их качественное и количественное определения, раскрываются особенности того или иного, а также производится некоторая классификация. Затем производится классификация биоэлектрических систем управления: 1. По характеру: 1.2. Съемные. 1.3. Несъемные. 2. По назначению: 2.1. Верхние: 2.1.1. Активные. 2.1.2. Пассивные. 2.2. Нижние: 2.2.1. Протез стопы. 2.2.2. Протез голени. 2.2.3. Протез бедра. 2.2.4. Протез всей нижней конечности, который используется при ампутации с вычленением тазобедренного сустава. В данной главе также были приведены общие характерные виды, с позиции внешнего устройства для съемных протезов верхних и нижних конечностей. Были приведены некоторые технические особенности протезов нижних конечностей. Наряду с этим были рассмотрены и описаны основные проблемы при получении, формировании и снятии сигналов ЭМГ и ЭНГ. Были описаны проблемы, связанные: 1. со структурными особенностями самого протеза; 2. с биологической совместимости с вживленными электродами; 3. с особенностями формирования электрических сигналов; 4. с особенностями датчиков, принимающих сигналы; 5. извлечение информации о командах ЭМГ, поступившая к мышце из ЦНС; 6. при поверхностном отведении биоэлектрической активности трудно идентифицировать изолированные ЭМГ - сигналы от большого количества мышц; 7. выделение усредненной величины времени, в течении которого биоэлектрический сигнал превышает наперед установленный порог; 8. превышение пороговой амплитуды; 9. превышение пороговых аберраций по частоте. Было выделено и описано основные проблемы на пути биопротезирования, а именно: 1. создание самого протеза; 2. создание механизма управления им. С последующим описанием возможных путей решения и развития данной проблематики. Во второй главе было произведено описание на основании вышенаписанного выбора мест отведения сигналов для формирования методик измерения ЭМГ и ЭНГ в первом пункте, в дальнейшем производилось описание методик измерения сигналов. Причем, в ходе анализа было выявлено, что наиболее эффективным механизмом измерения выступает нервный импульс, направленный в мышцу, а именно в мышечные волокна, так называемые двигательные единицы. Таким образом строился дальнейший анализ методик получения сигналов ЭМГ, а также ЭНГ. Опираясь на вышеописанное, можно также сказать, что в были рассмотрены некоторые методики получения ЭМГ и ЭНГ, с помощью научных статей, результаты которых были апробированы на практике и получена положительная динамика. Так были рассмотрены некоторые методики получения ЭМГ сигналов, а именно: 1. методы графического интерфейса, содержащие модуль с жидкокристаллическим дисплеем (LCD-модуль) и встроенными командами управления; метод огибающей МНК с применением СКО; 2. метод мышечной синергии; 3. метод с применением нейроинтерфесов; 4. неадаптивный метод связи; метод с биологической обратной связью. Как выяснилось один из методов (метод огибающей МНК с применением СКО) оказался наиболее эффективным в апробации на практике. Так, для него была приведена блок схема устройства и полученный ЭМГ сигнал, а также, приведена математическая модель и характерные частотные диапазоны. Затем, был описан один из методов получения ЭНГ при помощи специально разработанного прибора, с последующей электростимуляцией мышечной ткани. Приведена блок схема прибора и записанные регистрируемые биопотенциалы для ЭКГ, ЭНГ, ЭМГ при помощи осциллографа, а также приведены характерные частотные диапазоны. Данная работа состоит из трех глав, введения, заключения и списка литературы. Всего 35 страниц, список литературы из 13 пунктов. Сокращения, используемые в работе: ЭМГ – электромиограмма. ЭНГ – электронейрография. ЭЭГ– электроэнцефалографии. ОС – оптическая система. МУ – математические уравнения. НМИ – нейромашинный интерфейс. БЭСУ – биоэлектрические системы управления. ЦНС – центральная нервная система.

Читать дальше
В ходе написания работы была достигнута поставленная цель, а именно были изучены биофизические механизмы формирования сигналов ЭМГ и ЭНГ при решении задач управления бионическими протезами. В соответствии с целью были решены заданные вопросы для изучения, а именно: - были определены основные понятия, необходимы для целостности всей исследовательской работы; - была произведена и обоснована классификация биоэлектрических систем управления; - было произведено описание проблематики в области биопротезировании; - было произведено описание проблематики в области формирования и получения сигналов; - было произведено описание методов получения ЭМГ; - было произведено описание методов получения ЭНГ. Как уже было сказано, в настоящий момент существует множество различных биоэлектрических систем управления, так, в данной работе не было рассмотрено получение многих видов сигналов, таких, как например ЭЭГ – электроэнцефалограмма. На основании проделанной аналитической работы, описанной выше, можно произвести оценку методов. Наиболее эффективным выступает метод комбинации ЭМГ и ЭНГ, т.к. они направлены на получение нервных импульсов с мышечных тканей. В дальнейшем планируется разработка методов соединения ЭМГ и ЭНГ, с последующей разработкой характерной математической модели. Возможно, за основу будет взят метод МНК с огибающей для ЭМГ, описанный ранее. Далее, при благоприятном исходе разработанной модели, планируется ее интеграция в жизнь, на базе исследовательского медицинского университета. Также, дальнейшее развитие данной исследовательской работы состоит в применение других методов получения сигналов, и получение общеизвестных, но неописанных в данной работе сигналов, с последующей их интеграцией в жизнь. Таким образом, при производстве биоэлектрических систем управления, появляется возможность формирования доступной среды для различных людей с наличием патологии верхних или нижних конечностей.
Читать дальше
1. Белецкий В.В. Двуногая ходьба: модельные задачи динамики и управления / В. В. Белецкий. Москва: Наука. 1982. 432 c. 2. Витензон А.С. От естественного к искусственному управлению локомоцией / А. С. Витензон, К. А. Петрушанская. Москва: МБН 2003. 448 с. 3. Горохова Н.М., Головин М.А., Чежин М.С. Методы управления протезами верхних конечностей // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 2. С. 314–325. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-2-314-325 4. Дубровский В.И. Биомеханика: учеб. для сред, и высш. учеб, заведений. / В. И. Дубровский, В. Н. Федорова. Москва: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС. 2003. 672 с.: ил. ISBN 5-305-00101-3. 5. Зименко К.А. Анализ и обработка сигналов электромиограммы /К.А. Зименко, А.С. Боргуль, А.А. Маргун. //Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. № 1. В 83. 2013. с. 41-43. УДК 681.51. 6. Сафин Д. Р. Оценка эффективности различных конструкций электродов и усилителей биосигналов в системах управления протезами / Д.Р. Сафин, И.С. Пильщиков, В. Г. Гусев, М.А. Ураксеев. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. № 2. В. 10. 2009. С. 88-101. УДК 621.38. 7. Солодимова Г.А. Информационно-измерительная система бионического протеза нижней конечности / Г. А. Солодимова, А. Н. Спиркин. // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. № 1. В. 23. 2018. С. 57-65. DOI 10.21685/2307-5538-2018-1-9. УДК 681.51:616-77. 8. Турушев Н.В. Электронейромиограф /Н.В. Турушев, Кашуба И.В., Южаков М.М. // Информационно-измерительная техника и технологии материалы IV Научно-практической конференции. Томск: Изд-во ТПУ. 2013 . С. 123-126. УДК 616-71. 9. Формальский А. М. Перемещение антропоморфных механизмов / А. М. Формальский. Москва: Наука. 1982. 366 с. 10. Фролова С.С. Разработка алгоритма обработки ЭМГ для использования в биоэлектрическом протезе нижней конечности/ С.С. Фролова. // Вестник науки и образования. № 4. В. 40. 2018. С. 35-39. УДК: 616-77. 11. Щукин С.И. Способ бионического управления техническими устройствами: патент. / С.И. Щукин, А.В. Кобелев, И.К. Сергеев, О.С. Нарайкин. // Заявка: 2016109214, 15.03.2016 (24). 2017. 12 с. 12. Uustal H. Essential Physical Medicine and Rehabilitation / H. Uustal, G. Cooper. New Jersey : Humana Press. 2006. p. 363-352. ISBN : 978-1-58829-618-4/ 13. Farry K.A. Myoelectric teleoperation of a complex robotic hand / K. A. Farry // IEEE Transactions on Robotics and Automation Vol. 12. 1996. P. 775-788. DOI: 10.1109/70.538982.
Читать дальше
Поможем с написанием такой-же работы от 500 р.
Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

Похожие работы

курсовая работа
Субъект преступления: понятие, признаки, виды.
Количество страниц:
24
Оригинальность:
78%
Год сдачи:
2020
Предмет:
Уголовное право
курсовая работа
Структура управления унитарными предприятиями
Количество страниц:
28
Оригинальность:
92%
Год сдачи:
2020
Предмет:
Государственное и муниципальное управление
курсовая работа
Учет затрат на техническое обслуживание и восстановление объектов основных средств
Количество страниц:
29
Оригинальность:
51%
Год сдачи:
2020
Предмет:
Финансовая отчетность
дипломная работа
"Радио России": история становления, редакционная политика, аудитория. (Имеется в виду радиостанция "Радио России")
Количество страниц:
70
Оригинальность:
61%
Год сдачи:
2015
Предмет:
История журналистики
курсовая работа
26. Центральное (всесоюзное) радиовещание: история создания и развития.
Количество страниц:
25
Оригинальность:
84%
Год сдачи:
2016
Предмет:
История журналистики

Поможем с работой
любого уровня сложности!

Это бесплатно и займет 1 минуту
image