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Updated: Jul 25, 2025
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Published on: August 14, 2017
一只3D打印的生物手,由EMG信号提供动力,并由在线神经网络控制
Karla Avilés-Mendoza1, Neil George Gaibor-León1, Víctor Asanza2
1Neuroimaging and Bioengineering Laboratory (LNB), Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción, Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL), Campus Gustavo Galindo km 30.5 Vía Perimetral, Guayaquil 090903, Ecuador.
这项研究介绍了一种负担得起的3D打印假肢手,由电肌图 (EMG) 信号和人工智能控制. 低成本的设计旨在通过实时控制肢体来改善截肢者的就业.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 人工智能的人工智能
- 康复技术 康复技术 康复技术
背景情况:
- 厄瓜多尔约有8%的人口经历肢体截肢,因高额假肢成本和低平均工资而面临重大就业障碍.
- 对于负担得起和功能性的假肢设备的有限访问加剧了截肢者的劳动劣势,只有17%的受雇者.
研究的目的:
- 设计和开发一个经济可用的3D打印手假肢.
- 通过使用电肌图 (EMG) 信号和人工智能 (AI) 实现对假肢的实时控制.
主要方法:
- 开发了一种实验方法来记录上肢肌肉活动,使用三个表面EMG传感器进行特定任务.
- 使用记录的EMG数据训练了五层神经网络,并使用TensorflowLite压缩了模型.
- 使用Fusion 360设计了一种3D打印的手假肢,配有抓手和旋转底座,集成ESP32开发板,用于实时EMG信号处理和执行.
主要成果:
- 创建了一个数据库,包含来自三个不同的肌肉任务的60个电肌图学活动记录.
- 在分类肌肉任务时达到78.67%的准确性,反应时间为80毫秒.
- 这种3D打印的假肢能够承受500克的重量,安全系数为15.
结论:
- 开发的系统提供了一个可行的,低成本的解决方案,用于假肢手的控制.
- 在3D打印的假肢中集成EMG信号和AI可以显著提高截肢者的功能和可访问性.
- 这项技术有可能减少肢体截肢患者面临的劳动不便.
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