Método de estimativa de torque da articulação do joelho baseada em EMG

Abstract

Este trabajo presenta un método de estimación de torque de la articulación de la rodilla basado en señales electromiográficas (EMG) durante la terapia de rehabilitación robótica. Las EMG, adquiridos de cinco músculos relacionados al movimiento de flexión y extensión de la rodilla, son procesados para encontrar las activaciones musculares. En seguida, mediante un modelo simple de contracción muscular, son calculadas las fuerzas y, usando la geometría de la articulación, el torque de la articulación de la rodilla. Las funciones de activación y contracción muscular poseen parámetros limitados que deben ser calibrados para cada usuario, siendo el ajuste hecho mediante la minimización de error entre el torque estimado y el torque medido en la articulación usando dinámica inversa. Dos métodos iterativos, usados para funciones no lineales, son comparados como técnicas de optimización restringida para la calibración de los parámetros: Gradiente descendiente y Quasi- Newton. El procesamiento de señales, calibración de parámetros y cálculo de torque estimado fueron desarrollados en el software MATLAB; el cálculo de torque medido fue realizado en el software OpenSim con la herramienta dinámica inversa.

Este trabalho apresenta um método de estimativa de torque do joelho baseado em sinais eletromiográficos (EMG) durante terapia de reabilitação robótica. Os EMGs, adquiridos de cinco músculos envolvidos no movimento de flexão e extensão do joelho, são processados para encontrar as ativações musculares. Em seguida, mediante um modelo simples de contração muscular, são calculadas as forças e, usando a geometria da articulação, o torque do joelho. As funções de ativação e contração musculares possuem parâmetros limitados que devem ser calibrados para cada usuário, sendo o ajuste feito mediante a minimização do erro entre o torque estimado e o torque medido na articulação usando a dinâmica inversa. São comparados dois métodos iterativos para funções não-lineares como técnicas de otimização restrita para a calibração dos parâmetros: Gradiente Descendente e Quasi-Newton. O processamento de sinais, calibração de parâmetros e cálculo de torque estimado foram desenvolvidos no software MATLAB®; o cálculo de torque medido foi feito no software OpenSim com sua ferramenta de dinâmica inversa.