Suppr超能文献

基于自校准随机森林的姿势不变肌电控制

Posture-invariant myoelectric control with self-calibrating random forests.

作者信息

Jiang Xinyu, Ma Chenfei, Nazarpour Kianoush

机构信息

School of Informatics, The University of Edinburgh, Edinburgh, United Kingdom.

出版信息

Front Neurorobot. 2024 Dec 4;18:1462023. doi: 10.3389/fnbot.2024.1462023. eCollection 2024.

Abstract

INTRODUCTION

Myoelectric control systems translate different patterns of electromyographic (EMG) signals into the control commands of diverse human-machine interfaces via hand gesture recognition, enabling intuitive control of prosthesis and immersive interactions in the metaverse. The effect of arm position is a confounding factor leading to the variability of EMG characteristics. Developing a model with its characteristics and performance invariant across postures, could largely promote the translation of myoelectric control into real world practice.

METHODS

Here we propose a self-calibrating random forest (RF) model which can (1) be pre-trained on data from many users, then one-shot calibrated on a new user and (2) self-calibrate in an unsupervised and autonomous way to adapt to varying arm positions.

RESULTS

Analyses on data from 86 participants (66 for pre-training and 20 in real-time evaluation experiments) demonstrate the high generalisability of the proposed RF architecture to varying arm positions.

DISCUSSION

Our work promotes the use of simple, explainable, efficient and parallelisable model for posture-invariant myoelectric control.

摘要

引言

肌电控制系统通过手势识别将不同模式的肌电(EMG)信号转换为各种人机接口的控制命令,从而实现对假肢的直观控制以及在元宇宙中的沉浸式交互。手臂位置的影响是导致肌电特征变异性的一个混杂因素。开发一种其特征和性能在不同姿势下保持不变的模型,能够极大地推动肌电控制在现实世界中的应用。

方法

在此,我们提出一种自校准随机森林(RF)模型,该模型能够(1)在来自众多用户的数据上进行预训练,然后在新用户上进行一次性校准,以及(2)以无监督和自主的方式进行自校准,以适应不同的手臂位置。

结果

对来自86名参与者的数据(66名用于预训练,20名用于实时评估实验)进行的分析表明,所提出的RF架构对不同手臂位置具有高度的通用性。

讨论

我们的工作推动了使用简单、可解释、高效且可并行化的模型进行姿势不变的肌电控制。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/e299/11652494/f74b8469a2c2/fnbot-18-1462023-g0001.jpg

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