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Stima della mappatura tra segnale EMG e caratteristiche dinamiche dell'arto superiore = Estimation of the mapping between EMG signal and dynamic characteristics of the upper limb

Maria Cristina Panettieri

Stima della mappatura tra segnale EMG e caratteristiche dinamiche dell'arto superiore = Estimation of the mapping between EMG signal and dynamic characteristics of the upper limb.

Rel. Laura Gastaldi, Daniele Borzelli, Stefano Paolo Pastorelli. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica, 2020

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Abstract:

L’obiettivo della tesi è quello di stimare la mappatura tra segnale elettromiografico (EMG) e la forza esercitata dall’arto superiore tramite due algoritmi: uno basato su una regressione lineare priva di vincoli anatomici, implementata su MATLAB dalla funzione regress, e l’altro basato su una stima vincolata, eseguita tramite un modello muscoloscheletrico del braccio (MoBL-ARMS) implementato su OpenSim. Lo scopo è quello di capire quale dei due metodi presentati sia migliore per la stima della mappatura Forza – EMG. Si acquisiscono, durante un compito statico, i dati di forza e i segnali EMG di 12 muscoli di alcuni soggetti sani e si calcola la matrice H, cioè la matrice di regressione che lega linearmente la forza muscolare (f) al segnale EMG (m), tramite i due algoritmi. I dati dei soggetti vengono forniti a Matlab, che tramite la funzione regress calcolerà la matrice H. Quest’ultima verrà calcolata anche tramite software OpenSim, dopo aver scalato il modello in base alle caratteristiche antropometriche e muscolari dei soggetti considerati. Calcolate entrambe le matrici, si effettuerà un confronto tra le due e si andrà a valutare quale metodo stima la forza con un errore minore. Il confronto verrà eseguito a partire dai dati sperimentali già acquisiti, utilizzando il coefficiente di determinazione R2. L’ultima parte della tesi affronterà l’implementazione di un protocollo sperimentale, che confronti i modelli di stima della forza e della rigidezza, per cercare di capire quale dei due algoritmi risulta essere più naturale per il mio-controllo della forza. Per il mio - controllo della forza, si chiederà al soggetto di controllare un cursore virtuale, la cui posizione è proporzionale alla forza stimata a partire dalla sua attivazione muscolare. In blocchi sperimentali diversi, tale stima verrà effettuata tramite regressione lineare non vincolata o tramite un modello muscolo-scheletrico. Si chiederà al soggetto di muovere il cursore da una posizione iniziale di riposo ad un target, generando una forza isometrica sub-massimale e si confronterà la performance del soggetto, al fine di determinare con quale algoritmo sia possibile stimare una mappatura da EMG a forza.

Relators: Laura Gastaldi, Daniele Borzelli, Stefano Paolo Pastorelli
Academic year: 2020/21
Publication type: Electronic
Number of Pages: 110
Subjects:
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica
Classe di laurea: New organization > Master science > LM-21 - BIOMEDICAL ENGINEERING
Aziende collaboratrici: UNSPECIFIED
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/17022
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