High-density Electromyography for Effective Gesture-based Control of Physically Assistive Mobile Manipulators

要約

頸髄の損傷は四肢麻痺を引き起こす可能性があり、四肢すべての筋肉機能が損なわれます。
手の機能や運動能力に障害のある人は、必要なセルフケアや家事を行うのに大きな困難に直面します。
神経駆動が障害されているにもかかわらず、意志的な筋電活動は部分的に保たれていることがよくあります。
高密度筋電図検査 (HDEMG) はこの筋電活動を検出でき、補助装置への制御入力として機能します。
これまでの HDEMG 制御のロボット インターフェイスは、主にテーブルに取り付けられたロボット アームの制御に限定されていました。
これらの到達能力には制限があります。
その代わりに、そのような作業スペースの制約がないモバイルマニピュレーターを制御できるようになれば、四肢麻痺を持つ人がより多様な補助作業を実行できるようになり、その結果、独立性が回復され、介護者の負担が軽減される可能性がある。
この研究では、リアルタイムの筋電ハンドジェスチャ認識を備えた非侵襲的なウェアラブル HDEMG インターフェイスを導入し、8 自由度のモバイルマニピュレーターの複雑な可動性と操作機能の粗制御と微制御の両方を可能にします。
困難なセルフケアおよび家事活動に従事する 13 人の参加者を対象とした私たちの評価は、モバイルマニピュレーターの非侵襲的制御を可能にすることでユーザーの独立性を大幅に強化するウェアラブル HDEMG システムの可能性を示しています。

要約(オリジナル)

Injury to the cervical spinal cord can cause quadriplegia, impairing muscle function in all four limbs. People with impaired hand function and mobility encounter significant difficulties in carrying out essential self-care and household tasks. Despite the impairment of their neural drive, their volitional myoelectric activity is often partially preserved. High-density electromyography (HDEMG) can detect this myoelectric activity, which can serve as control inputs to assistive devices. Previous HDEMG-controlled robotic interfaces have primarily been limited to controlling table-mounted robot arms. These have constrained reach capabilities. Instead, the ability to control mobile manipulators, which have no such workspace constraints, could allow individuals with quadriplegia to perform a greater variety of assistive tasks, thus restoring independence and reducing caregiver workload. In this study, we introduce a non-invasive wearable HDEMG interface with real-time myoelectric hand gesture recognition, enabling both coarse and fine control over the intricate mobility and manipulation functionalities of an 8 degree-of-freedom mobile manipulator. Our evaluation, involving 13 participants engaging in challenging self-care and household activities, demonstrates the potential of our wearable HDEMG system to profoundly enhance user independence by enabling non-invasive control of a mobile manipulator.

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