Geri Dön

Development of neural network based algorithm of active ankle prosthesis using gait analysis data

Yürüme analiz verileri kullanılarak aktif ayak bileği protezinin sinir ağı tabanlı algoritmasının geliştirilmesi

  1. Tez No: 480569
  2. Yazar: AHMET DOĞUKAN KELEŞ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CAN ALİ YÜCESOY
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyoteknoloji, Mekatronik Mühendisliği, Biotechnology, Mechatronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Biyo-Medikal Mühendislik Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 100

Özet

Hastalık, kaza veya travma nedeniyle, bir uzvun tamamının ya da bir kısmının kesilmesi işlemine ampütasyon denir ve oldukça sık uygulanmaktadır. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'nde her gün ortalama 500 insan en az bir uzvunu kaybederken, bunların yaklaşık olarak %65'i alt ekstremite ampütasyonlarından oluşur. Enerji tüketimi açısından aktif protezlerin maliyetleri yüksek olduğu için, ampüte insanlar tekerlekli sandalye veya pasif bir protezi kullanarak günlük yaşamlarına devam etmektedir. Bu çalışmanın amacı, aktif bir ayak bileği protezi için optimum sensör gereksinimlerini belirlemek ve bu sensör altyapısına uygun bir algoritma geliştirmektir. Uzun vadede, hem kullanımı kolay hem de mali açıdan uygulanabilir olan bir cihazın tasarlanması amaçlanmaktadır ve mevcut çalışma bu amaca yöneliktir. Bu kapsamda, ayak bileği hareketlerinin tahmin edilebilmesi için farklı girişlere sahip üç sinir ağı yapısı geliştirilmiş ve performansları değerlendirilmiştir. Sonuçlar, sadece elektromiyografi (EMG) sinyallerinin ağ girişi olarak kullanılması durumunda, kalça, diz ve bilek hareketlerinden sorumlu farklı kaslardan toplam 5 adet sinyalin toplanması gerektiği göstermiştir. Sonuçlar ayrıca, eğer daha az sayıda EMG sensörünün kullanılması tercih edilirse, sisteme bir kuvvet veya tork geribildirimi eklemek gerektiğini göstermiştir. Böyle bir uygulamada, tibialis anterior, soleus and gastrocnemius medialis kaslarından toplanan üç EMG sinyalinin yeterli olduğu gösterilmiştir. Bu bulgular, hastanın ampütasyon seviyesine ve mekanik tasarım esnekliğine göre, aktif bilek protezinin ihtiyaç duyduğu sensör miktarının ve sensör tiplerinin belirlenmesinde yol gösterici olmuştur.

Özet (Çeviri)

Amputation is the removal of a part or all of a limb due to disease, accident or trauma and it has a large incidence rate. For example, in the United States, an average of 500 people loses at least one limb every day, approximately 65% of which is comprised of lower limb amputations. Since energetically active prostheses are costly, amputees usually continue with their daily lives using a wheelchair or a passive prosthesis. The aim of this study is to determine the optimum sensor needs for an active ankle prosthesis and to develop an algorithm suitable for this sensor infrastructure. In the long run, design of a device that is both easy to use and financially feasible is aimed at and the present work is central to that aim. In this context, three neural networks structures with different inputs were developed to facilitate ankle movement and their performances were evaluated. The results show that if a device in which only EMG signals are to be used as network inputs, a total of 5 signals should be collected from different muscles that are responsible for hip, knee and ankle movements. The results also show that, if the use of a smaller number of EMG sensors is preferred, it is necessary to incorporate also a force or torque feedback into the system. In such application, three EMG signals collected from tibialis anterior, soleus and gastrocnemius medialis muscles were shown to suffice. These findings shed an important light to our understanding of the number and kind of sensor inputs necessary for an active ankle prosthesis requirements of which can be variable depending on the amputation level of the patient and the mechanical design flexibility.

Benzer Tezler

  1. Görüntü işlemede derin öğrenme tabanlı süper çözünürlük uygulamaları

    Deep learning based super resolution applications in image processing

    AHENK VURAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ENDER METE EKŞİOĞLU

  2. Designing and simulating neural networks for maximum power point tracking and active/reactive power control in grid-connected PV systems

    Şebeke bağlı PV sistemlerde maksimum güç noktası takibi ve aktif/reaktif güç kontrolü için sinir ağlarının tasarlanması ve simülasyonu

    OMAR NAYYEF RAJAB RAJAB

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş Üniversitesi

    Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ZAİD HAMODAT

  3. Ağ davranış modeli ile kurum içi saldırıların belirlenmesi

    Detection of insider attacks using network behavour model

    AYŞE GÜL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERTUĞRUL KARAÇUHA

    PROF. DR. EŞREF ADALI

  4. Echo state network ile sistemlerin modellenmesi

    System modeling using echo state network

    SELİN YAMAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ENGİN YEŞİL

  5. Elektrokardiyogram verilerinin iyileştirilmiş yapay arı kolonisi (MABC) algoritması ile analizi

    Analysis of electrocardiogram data by using modified artificial bee colony (MABC) algorithm

    SELİM DİLMAÇ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TAMER ÖLMEZ