高性能可穿戴超声波作为人机接口用于手腕和手动力学跟踪

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 人与计算机的交互
• 可穿戴技术可穿戴技术

背景情况:

• 非侵入性人机界面 (HMI) 对于医疗,娱乐和工业应用至关重要.
• 表面电肌图 (sEMG) 传统上追踪肌肉活动的运动意图,但超声波 (美国) 提供了一个有希望的替代方案.
• 现有的美国HMI需要进一步开发才能得到广泛采用.

研究的目的:

• 开发和评估一个便携式的,多通道超声波 (US) 腕带系统来解码运动意图.
• 为了比较发达的美国系统与传统的基于sEMG的HMI的性能.
• 评估美国人机界面系统的实时控制能力.

主要方法:

• 开发了一种便携式24通道超声波腕带系统,具有多个接收器的方法.
• 参与者进行了四个自由度 (DoFs) 的手腕和手臂运动.
• 线性回归模型从US和sEMG特征中预测了手动力学,并对3DoF任务进行实时验证.

主要成果:

• 可穿戴的美国系统实现了四个DoF的高预测准确性 (R2=0.94),显著超过sEMG (R2=0.60).
• 在实时控制中,参与者成功完成了3个DoF任务中的93%的目标.
• 美国系统证明了对多个国防部的强有力的比例和同时控制.

结论:

• 开发的超声波A模式系统和处理管道有效解码手动力学HMI在线下线设置.
• 这种可穿戴的美国技术提供了新一代的HMI,利用肌肉变形来估计四肢运动.
• 该系统的性能与现有的接口相当或超过,为先进的HMI应用铺平了道路.