Robotica

Detección de Señales Mioeléctricas y su análisis con Redes Neuronales
Ing. Jaime Alberto Aguilar Zambrano, Bernardo José Aristizabal Rivera y Marcial Enrique Quiñones
Angulo
Facultad de Ingeniería, Pontificia Universidad Javeriana

Resumen. - Este documento describe el sistema
desarrollado en la Universidad Javeriana de Cali
para la adquisición de EMGs y su análisis con
RNAs para laclasificación de movimientos de la
mano. El sistema permite realizar exámenes
médicos y rehabilitar pacientes con amputación o
problemas musculares utilizando para ello una
prótesis virtual.
Abstract. - This document contains information
about the system developed at the Javeriana
University in Cali to acquire and analyze EMGs
using ANNs to classify hand movements. The
system provides a toolfor medical examination and
patients rehabilitation.

adquisición de datos en un computador. Con el
uso de software se realizan diferentes procesos a
la señal adquirida y l s resultados obtenidos le
o
entregan a una red neuronal para la clasificación
del movimiento que se esta realizando. Con la
salida de la red se maneja una prótesis virtual
con fines de rehabilitación y entrenamientodel
paciente.

Palabras Clave: EMGs (Electromiogramas), RNAs
(Redes Neuronales Artificiales), ANNs (Artificial
Neural Networks), Mioeléctricas.
I. INTRODUCCION

En la actualidad existen muchos estudios
enfocados al análisis de electromiogramas, los
cuales sin embargo, toman mucho tiempo entre
la adquisición de la señal y la clasificación del
movimiento a realizar por la prótesis por locual
su implementación para el control de
dispositivos reales se hace inaceptable; otros
estudios, aunque clasifican mas rápido las
señales, prótesis implementadas con estos
métodos requieren de largas jornadas de
entrenamiento por parte del paciente para
aprender a manejarlas, pues éste debe aprender a
generar contracciones musculares nunca antes
utilizadas para el manejo de su miembronatural.
El presente trabajo busca obtener una rápida
clasificación del electromiograma y hacer uso de
ésta en el control de una prótesis virtual con el
menor esfuerzo posible por parte del paciente,
para ello, la persona discapacitada genera
contracciones que son clasificadas por una red
neuronal entrenada para saber que movimiento
de la prótesis se quiere realizar.
La figura 1 muestra elprincipio de
funcionamiento del sistema.
El EMG es
adquirido del miembro amputado por medio de
electrodos conectados a un amplificador
diferencial cuya salida va a una tarjeta de

Figura 1. Sistema de adquisición y análisis de EMGs

II. ADQUISICIÓN DEL EMG

La figura 2 ilustra la forma de adquisición de
Señales utilizada en la cual se colocan 2
electrodos para tomar las Señales y otrode
referencia.

Figura 2. Metodología para la adquisición de Señales
mioeléctricas

La salida del amplificador diferencial es
digitalizada a 4 Khz y entregada al computador
en grupos de 256 puntos cada vez.
La
metodología de adquisición toma como punto de
partida la utilizada por Kelly para la adquisición
de electromiogramas[ 1 ].

III. CLASIFICACION DE ELECTGROMIOGRAMASUTILIZANDO REDES NEURONALES

Luego de la digitalización, la señal es filtrada,
por debajo de 2Khz y suprimiéndole la
frecuencia de 60 Hz y se le calcula el valor RMS
utilizando para ello los algoritmos de las librerías
de procesamiento de Señales de Lab Windows.

Para la clasificación de los movimientos se
utilizo la forma que presenta el valor RMS de la
señal electromiográfica, sin contraccionesmusculares este permanece constante y
dependiendo de la contracción que se realice
presenta diferentes formas. La figura 21 ilustra 4
formas del valor RMS asociadas con diferentes
estados musculares asociados con movimientos
realizados por la mano de una persona sin
amputación y con un par de electrodos ubicados
en la parte superior e inferior del antebrazo. Para
la obtención de la...