SISTEMA DE CONTROL DE MANO ROBÓTICA POR MEDIO DE UNA RASPBERRY PI Y UNA INTERFAZ EN PYTHON (ROBOTIC HAND CONTROL SYSTEM BY MEANS OF A RASPBERRY PI AND A PYTHON INTERFACE)
Resumen
El cuerpo humano produce señales eléctricas que conducen a redes de comunicación con los diferentes sistemas que lo conforman. A su vez, posee una conexión eléctrica entre las células a través de la transmisión de impulsos nerviosos, que por medio de los músculos se establece un proceso de recepción para la emisión de estímulos motores. En el presente trabajo se plantea la creación de un prototipo no invasivo de prótesis de mano basado en la programación de una Raspberry Pi con una interfaz en Python, asociando un sistema de control para detectar impulsos eléctricos provenientes del brazo humano, capturando las señales de voltaje por medio de sensores mioeléctricos y la aplicación de servomotores para la reproducción de seis movimientos diferentes. Las señales obtenidas son procesadas para la generación de espectrogramas que actúan como entradas para el entrenamiento de una red neuronal, la cual da un resultado de precisión del 99.7%.
Palabras clave: Espectrogramas, Impulsos eléctricos, Prototipo no invasivo, Python, Señales EMG.
Abstract
The human body produces electrical signals that lead to networks of
communication with the different systems that make it up. At the same time, it has an electrical connection between the cells through the transmission of nervous impulses, which through the m
muscles a reception process is established for the emission of motor stimuli. In the present work, the creation of a non-invasive prototype of a hand prosthesis is proposed based on the programming of a Raspberry Pi with an interface in Python, associating a control system to detect electrical impulses coming from the human arm, capturing the voltage signals. through myoelectric sensors and the application of servomotors for the reproduction of six different movements. The signals obtained are processed to generate spectrograms that act as inputs for the training of a neural network, which gives an accuracy result of 99.7%.
Keywords: Electrical impulses, EMG signals, Non-invasive prototype, Python, Spectrograms.
Texto completo:
681-696 PDFReferencias
Cha, H., An, S., Choi, S., Yang, S., Park, S., (2022). Study on Intention Recognition and Sensory Feedback: Control of Robotic Prosthetic Hand Through EMG Classification and Proprioceptive Feedback Using Rule-based Haptic Device. IEEE Trans Haptics, Vol. 15 (3), pp. 560-571. doi: 10.1109/TOH.2022.3177714. Epub 2022 Sep 27. PMID: 35622790.
Cults3D, (2023). Diseño de la mano 3D de “BQ 3D”. Fecha revisión 28 julio 2023 plataforma Cults3D. Disponible en: https://cults3d.com/es/modelo-3d/variado/jointed-hand.
Cutipa, P. D. R., Coaguila, Q. C. G., Yanyachi, P. R., (2023). A low-cost robotic hand prosthesis with apparent haptic sense controlled by electroencephalographic signals, HardwareX. doi: 10.1016/j.ohx.2023.e00439. PMID: 37323804; PMCID: PMC10267598.
Fang, B., Wang, C., Sun, F., Chen, Z., Shan, J., Liu, H., Ding, W., Liang, W., (2022). Simultaneous sEMG Recognition of Gestures and Force Levels for Interaction With Prosthetic Hand. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng, Vol. 30, pp. 2426-2436. doi: 10.1109/TNSRE.2022.3199809. Epub 2022 Sep 1. PMID: 35981072.
Sánchez, C. E. N., Alanís, G. A. Y., Redes neuronales. Conceptos fundamentales y aplicaciones a control automático. Pearson Prentice Hall S.A., 1ra edición, 2006.
Sapsanis, C., Georgoulas, G., Tzes, A., Lymberopoulos, D., (2013). Improving EMG based classification of basic hand movements using EMD, 2013 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), Osaka, Japan, pp. 5754-5757, doi: 10.1109/EMBC.2013.6610858.
Urbas, J. V., Neural Networks. Salem Press Encyclopedia of Science, 2022.
Véliz, C., Aprendizaje automático. Introducción al aprendizaje profundo. Fondo Editorial de la Pontificia Universidad Católica de Perú, 1ra Edición, 2020.
Too, J., Abdullah, A. R., Ali, N. M., Zawawi, T. N. S. T., & Saad, N. M., (2019). Classification of myoelectric signal using spectrogram-based window selection. International Journal of Integrated Engineering, Vol. 11(4), pp. 192-199–199. https://doi.uam.elogim.com/10.30880/ijie.2019.11.04.021.
Villarejo, M. J. J., Costa, R. M., Frizera-Neto, A., & Bastos, T. F., (2017). Decodificación de Movimientos Individuales de los Dedos y Agarre a Partir de Señales Mioeléctricas de Baja Densidad. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, Vol. 14(2), pp. 184–192. https://doi.uam.elogim.com/10.1016/j.riai.2017.02.001.
URL de la licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.es
Pistas Educativas está bajo la Licencia Creative Commons Atribución 3.0 No portada.
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO / INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CELAYA
Antonio García Cubas Pte #600 esq. Av. Tecnológico, Celaya, Gto. México
Tel. 461 61 17575 Ext 5450 y 5146
pistaseducativas@itcelaya.edu.mx