تخمین نیروی عضلانی در انقباض حالت ثابت با استفاده از سیگنال الکترومایوگرام سطحی

سیگنال الکترومایوگرام یا سیگنال الکتریکی عضله، مقدار فعالیت عضلات اسکلتی را منعکس می کند. این سیگنال با نیروی عضلانی همبستگی دارد و برای سنجش وقایع بیوالکتریکی که در ارتباط با انقباض فیبرهای عضلانی هستند به کار می رود. هدف این پژوهش، تخمین نیرو یا گشتاور از روی سیگنال های الکترومایوگرام سطحی عضلات دو سر بازویی، براکیورادیالیس، و سه سر بازویی است. از مهم ترین کاربردهای این تخمین، در پروتز، بیومکانیک، ارگونومی، و توان بخشی می باشد. در این پژوهش، تخمین گشتاور آرنج، در دو مرحله انجام گرفت. مرحله اول، تخمین دامنه سیگنال های الکترومایوگرام، و مرحله بعدی یافتن مدلی بود که نشان دهنده رابطه بین دامنه سیگنال ها و سیگنال گشتاور باشد. تا کنون مدل های خطی و غیرخطی بسیاری در مدل سازی این رابطه استفاده شده اند. در این پژوهش، با به کار گیری مدل فازی، علاوه بر کاهش خطای تخمین، تفسیرپذیری و عمومیت مدل هدف قرار داده شده اند. در نتیجه، تعداد قواعد فازی نیز اهمیت دارد. روش خوشه بندی کاهشی با شبکه anfis، و یک روش فازی- عصبی دیگر با امکان انتخاب ساختار و تعداد قواعد مورد بررسی قرار گرفتند. کارایی روش های مختلف، با اندازه گیری خطای نسبی و درصد vaf، با در نظر گرفتن تعداد قواعد فازی تعیین شده است. تحلیل حساسیت بر روش خوشه بندی کاهشی، شعاع 0/4 را پیشنهاد داد و با به کار گیری این روش با این شعاع، خطای نسبی برای همه تخمین ها، 0/154±0/242 (انحراف معیار±میانگین)، و درصد vaf، 12/10±92/56 نتیجه شد. در مورد روش فازی- عصبی با امکان انتخاب تعداد قواعد بهینه، خطای نسبی برای همه تخمین ها 0/080±0/183، و درصد vaf،3/38±96/40 به دست آمد. همچنین، برای هر دو روش این نتیجه حاصل شد که تعداد قواعد فازی 1±5 قاعده، بهترین تخمین را ایجاد می کند. خطا و vaf به دست آمده، با نتایج حاصل از پیاده سازی یک مقاله اخیر با استفاده از داده های این پژوهش مقایسه شد و بهبود کارایی روش پیشنهادی مشخص شد.