Desarrollo de algoritmo de reconocimiento de movimientos de la mano basado en aprendizaje automático

dc.contributor.advisorCalderón Chávez, Juan Manuel
dc.contributor.authorBejarano Miranda, Luisa Fernanda
dc.contributor.corporatenameUniversidad Santo Tomásspa
dc.contributor.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000380938
dc.contributor.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4471-3980
dc.date.accessioned2021-07-03T06:06:43Z
dc.date.available2021-07-03T06:06:43Z
dc.date.issued2021-07-02
dc.descriptionEn el campo de la biónica se han llevado a cabo proyectos que, usando algoritmos de aprendizaje automático, pueden realizar clasificación de señales, mostrar estadísticas o controlar prótesis. El trabajo desarrollado es un aporte al área de rehabilitación de miembros, se trata de un algoritmo capaz de aprender y reconocer el movimiento de los dedos de la mano de forma individual (menique, anular, corazón, índice y pulgar). El artículo presenta el diseño del algoritmo que a través un sensor electromiográfico (Myo desarrollado por Thalmic Labs), procesa las señales generadas por los miembros superiores. Para esto se realiza el diseño de una etapa de filtrado, una etapa de entrenamiento y una interfaz gráfica que le permita al usuario interactuar con las señales obtenidas. El desarrollo propone el uso de una red neuronal artificial tipo perceptrón multicapa usando las herramientas que proporciona el software de MATLAB como las librerías Multi-Layer Perceptron y el Add-On MinGW-w64. Los resultados de este desarrollo muestran cómo el algoritmo identifica las diferencias entre las características principales de las señales de cada dedo con una exactitud del 75.71% y utiliza la información recopilada para identificar nuevas muestras. Los resultados de este desarrollo muestran las fortalezas y debilidades del algoritmo, y permiten concluir que los algoritmos de aprendizaje automático ofrecen una solución escalable para el control de prótesis de brazo.spa
dc.description.abstractIn the field of bionics, projects have been carried out that can perform signal classification, display statistics or control prostheses using machine learning algorithms. The work developed is a contribution to the area of ​​limb rehabilitation, it is an algorithm capable of learning and recognizing the movement of the fingers of the hand individually (little, ring, heart, index and thumb). This article presents the design of the algorithm that processes the signals generated by the arms through an electromyographic sensor (Myo developed by Thalmic Labs). It contains the design of a filtering stage, a training stage and a graphical interface that allows the user to interact with the obtained signals. The project proposes the use of an artificial neural network (multilayer perceptron) using the tools provided by MATLAB software such as the Multi-Layer Perceptron library and the MinGW-w64 Add-On. The results of this development show how the algorithm identifies the differences between the main characteristics of the signals of each finger with an accuracy of 75.71% and uses the collected information to identify new samples. The results of this development show the strengths and weaknesses of the algorithm, and allow to conclude that machine learning algorithms offer a scalable solution for the control of arm prostheses.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.degreenameIngeniero Electronicospa
dc.description.domainhttp://unidadinvestigacion.usta.edu.cospa
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.citationBejarano Miranda, L. F. (2021). Desarrollo de algoritmo de reconocimiento de movimientos de la mano basado en aprendizaje automático. [Trabajo de pregrado, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional.spa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Santo Tomásspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional Universidad Santo Tomásspa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.usta.edu.cospa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11634/34737
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Santo Tomásspa
dc.publisher.branchCRAI-USTA Bogotáspa
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeniería Electrónicaspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Electrónicaspa
dc.relation.referencesJ. Kimura, Electrodiagnosis in Diseases of Nerve and Muscle : Principles and Practice, New York: Oxford University Press, 2013.spa
dc.relation.referencesJ. A. L. S. Eduardo Francisco Caicedo Bravo, Una aproximación práctica a las redes neuronales artificiales, Cali, Colombia: Programa Editorial Universidad del Valle, 2009.spa
dc.relation.referencesC. F. Valencia, J. A. Suarez, A. Cogollos, R. A. Uribe y G. C. Flores, «Heridos en combate, experiencia del Grupo de Trauma del Hospital Militar Central de Bogotá,» Revista Colombiana de Cirugía, vol. 30, nº 1, pp. 18-23, 2015.spa
dc.relation.referencesZ.-G. Kathryn, J. Ellen, L. Patti, G. Thomas y B. Ron, «Estimating the Prevalence of Limb Loss in the United States: 2005 to 2050,» Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, vol. 89, nº 3, pp. 422-429, 2008.spa
dc.relation.referencesC. D. Aguila, Electromedicina, 2 ed., Buenos Aires: Presencia Ltda, 1994, pp. 225-238.spa
dc.relation.referencesJ. Moore y G. Zouridakis, Biomedical Technology and Devices Handbook, United States of America: CRC Press, 2004.spa
dc.relation.referencesL. Bi, C. Guan y G. Feleke, «A review on EMG-based motor intention prediction of continuous human upper limb motion for human-robot collaboration,» Biomedical Signal Processing and Control, vol. 51, pp. 113-127, 2018.spa
dc.relation.referencesJ. Mads, W. Asim y K. Ernest Nlandu, «The effect of arm position on classification of hand gestures with intramuscular EMG,» Biomedical Signal Processing and Control, vol. 43, pp. 1-8, 2018.spa
dc.relation.referencesN. Emiliano, B. Alberto Dellacasa, C. Anna Lisa, S. Rinaldo, D. Angelo, G. Eugenio y Z. Loredana, «EMG and ENG-envelope pattern recognition for prosthetic hand control,» Journal of Neuroscience Methods, vol. 311, pp. 38-46, 2019.spa
dc.relation.referencesD. B. Alberto, G. Emanuele, C. Giorgio, D. Angelo, S. Rinaldo, G. Eugenio y Z. Loredana, «NLR, MLP, SVM, and LDA: a comparative analysis on EMG data from people with trans-radial amputation,» Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 2017.spa
dc.relation.referencesA. Ciancio, R. Barone, L. Zollo, G. Carpino, A. Davalli, R. Sacchetti y E. Guglielmelli, «A bio-inspired force control for cyclic manipulation of prosthetic hands,» 2015 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), pp. 4824-4827, 2015.spa
dc.relation.referencesN. Chaiyaratana, Zalzala y D. Datta, «Myoelectric Signals Pattern Recognition for Intelligent Functional Operation of Upper-Limb Prosthesis,» White Rose, nº 621, 1996.spa
dc.relation.referencesB. Roberto, A. L. Ciancio, R. A. Romeo, A. Davall, R. S. E. Guglielmelli y L. Zollo, «Multilevel control of an anthropomorphic prosthetic hand for grasp and slip prevention,» Advances in Mechanical Engineering, vol. 8, nº 9, 2016.spa
dc.relation.referencesJ. P. T. Portillo, Introducción a las señales y sistemas, Barranquilla: Universidad del Norte, 2017.spa
dc.relation.referencesL. Tan, Digital Signal Processing : Fundamentals and Applications, Amsterdam: Academic Press, 2008.spa
dc.relation.referencesN. Y. M. F. Christian Kanzow, «Levenberg–Marquardt methods with strong local convergence properties for solving nonlinear equations with convex constraints,» Journal of Computational and Applied Mathematics, vol. 172, nº 2, pp. 375-397, 2004.spa
dc.relation.referencesNORTH, «Downloads Myo Support,» [En línea]. Available: https://support.getmyo.com/hc/en-us/articles/360018409792-Myo-Connect-SDK-and-firmware-downloads.spa
dc.relation.referencesB. M. Kte’pi, «MATLAB (matrix laboratory).,» Salem Press Encyclopedia of Science, p. 1, 2020.spa
dc.relation.referencesM. B. Velasco, F. C. Roldán, R. J. Martínez y J. S. Landete, Tratamiento Digital de Señales, Universidad de Alcalá, 2013.spa
dc.relation.referencesE. Ogier, Multi-layer perceptron, MATLAB Central File Exchange, 2018.spa
dc.relation.referencesA. Reyes, E. Camacho, A. Mateus y J. M. Calderón, «LSTM based brain-machine interface tool for text generation through eyes blinking detection,» IEEE 18th Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC), pp. 1-6, 2021.spa
dc.rightsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/restrictedAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_16ec
dc.rights.localAcceso restringidospa
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/
dc.subject.keywordMachine learningspa
dc.subject.keywordBionicspa
dc.subject.keywordElectromyographyspa
dc.subject.keywordMultilayer Perceptronspa
dc.subject.keywordNeural Networksspa
dc.subject.keywordArtificial intelligencespa
dc.subject.lembAprendizaje automáticospa
dc.subject.lembElectromiografíaspa
dc.subject.lembInteligencia artificialspa
dc.subject.proposalBiónicaspa
dc.subject.proposalPerceptrón Multicapaspa
dc.subject.proposalRedes Neuronalesspa
dc.titleDesarrollo de algoritmo de reconocimiento de movimientos de la mano basado en aprendizaje automáticospa
dc.typebachelor thesis
dc.type.categoryFormación de Recurso Humano para la Ctel: Trabajo de grado de Pregradospa
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.coarversionhttp://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa
dc.type.driveinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.localTesis de pregradospa
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