Mortez: Mobil uygulama destekli ortez sistemi tasarımı
Mortez: Mobile application supported orthose system design
- Tez No: 789625
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. CENGİZ TEPE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: DSP, EMG, Mikrodenetleyiciler, Mobil aplikasyon, Mobil uygulama, Ortezler, Microcontroller, Mobile application
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Vücudumuzda meydana gelen kas-iskelet sistemi bozukluklarında veya yaralanmalarında kişilerin tedavi süreçlerini hızlandırmak için ortez kullanımının önemli olduğu bilinmektedir. Kullanım amaçlarına göre ortezler statik ve dinamik ortez olarak adlandırılmaktadır. Dinamik ortezlerde, temelde Elektromiyografi (EMG) sinyalleri kullanılarak kişilerin hareketleri algılanmaktadır. Ayrıca çeşitli sensörler de kullanılarak konum ve gerilim gibi verileri de ölçülmektedir. Yapılan hareketin doğru yorumlanması için EMG sinyallerinde bulunan gürültülerin minimuma düşürülmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında ham EMG sinyallerinin gerçek zamanlı olarak Advanced RISC Machines (ARM) tabanlı bir mikrodenetleyici ile filtrelenmesi, filtrelenmiş çıkış sinyalin ve enkoder sensör bilgilerinin bluetooth modül kullanılarak taşınabilir aygıta aktarılması amaçlanmıştır. EMG sinyallerinin ve açı bilgisinin taşınabilir aygıt üzerinde okunması ve değerlendirilmesi için Mobil Uygulama Destekli Ortez (MORTEZ) uygulaması tasarlanmıştır. Ayrıca taşınabilir aygıta aktarılan EMG sinyallerin ve sensör bilgilerin MORTEZ uygulaması sayesinde kayıt altına alınabilmektedir. Ortez sistemlerinde yapılan hareketin doğru algılanabilmesi için kullanılan filtre türü, kesme frekansı ve derecesi önemlidir. Farklı dijital filtrelerin mikrodenetleyici üzerindeki performansları gerçek zamanlı olarak kıyaslanmış ve IIR filtrenin zaman bakımından çok daha kazançlı olduğu görülmüştür. Dijital sinyal işleme (DSP) kütüphanesinin mikrodenetleyiciye entegre edilmesi ile 8.derece 20-350 Hz bant geçiren IIR filtre kullanılmıştır. Mikrodenetleyici ve MATLAB programı kullanılarak elde edilen filtre çıkış sinyalleri karşılaştırılmış ve yüksek oranda doğruluk sağlanmıştır. STM32 için optimize edilmiş grafiksel kullanıcı arayüz programı olan TouchGFX ile dinamik görseller tasarlanmıştır. Mikrodenetleyici üzerinde elde edilen ham ve filtrelenmiş EMG sinyalleri ile enkoder açı bilgisi geliştirme kartında bulunan 4.3" LCD-TFT ekran üzerinde gösterilmektedir. Ayrıca mikrodenetleyicinin çevresel birimlerinin ayarlanması ve gerçek zamanlı yazılımın gerçekleştirilmesi STM32CubeIDE programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Mikrodenetleyicinin çevresel birimlerinin kullanılması, geliştirme kartı üzerindeki ekranın sürülmesi ve tüm filtreleme hesaplamaları gerçek zamanlı bir işletim sistemi olan FreeRTOS ile sağlanmıştır. Mikrodenetleyici üzerinde gerçek zamanlı olarak tek kanallı EMG sinyalini okuyup filtreleyen, elde edilen tüm verileri kablosuz olarak taşınabilir aygıta aktarabilen, aynı zamanda MORTEZ uygulaması üzerinden verileri kaydedip görüntüleyebilen bir ortez sistemi önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
It is known that the use of orthoses is important in accelerating the treatment process in cases of musculoskeletal system disorders or injuries in the body. According to their use, orhtoses are called to as static and dynamic orthoses. In dynamic orthoses, movements of people are detected using Electromyography (EMG) signals. In addition, various sensors are used to measure data such as position and voltage. For the correct detection of the movement, it is necessary to minimize the noise in the EMG signals. In this thesis, the goal is to filter raw EMG signals in real-time using an ARM-based microcontroller, transfer the filtered output signal and encoder sensor information to a portable device using a bluetooth module. Mobile Application Supported Orthosis (MORTEZ) application has been designed for reading and evaluating EMG signals and angle information on a portable device. In addition, the EMG signals and sensor information transferred to the portable device can be recorded using the MORTEZ application.The filter type, cutoff frequency and degree used in orthotic systems are important for the correct detection of movement. In the selection of the filter to be used, the performances of the different filters on the microcontroller were compared in real-time and it was seen that the IIR filter was much more advantageous in terms of time. An 8th degree 20-350 Hz band-pass IIR filter was used with the integration of the DSP library into the microcontroller. The filter output signals obtained using the microcontroller and the MATLAB program were compared and a high level of accuracy was achieved. A dynamic graphics was designed using TouchGFX, a graphical user interface optimized for STM32. The raw and filtered EMG signals obtained on the microcontroller and the encoder angle information are displayed on the 4.3" LCD-TFT screen on the development board. The STM32CubeIDE program was also used to configure the microcontroller's peripherals and implement real-time operating system. Using the peripherals of the microcontroller, driving the screen on the development board and all filtering calculations are provided by a real-time operating system called FreeRTOS. An orthosis system that can read and filter the single-channel EMG signal in real-time on the microcontroller, transfer all obtained data wirelessly to a portable device, and record and display data through the MORTEZ application has been suggested.
Benzer Tezler
- Prediction of COVID 19 disease using chest X-ray images based on deep learning
Derin öğrenmeye dayalı göğüs röntgen görüntüleri kullanarak COVID 19 hastalığının tahmini
ISMAEL ABDULLAH MOHAMMED AL-RAWE
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGazi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM TEKEREK
- Benchmarking simultaneous authentication schemes
Eş zamanlı kimlik doğrulama şemalarının karşılaştırmalı analizi
MORTEZA AZMOUDEH AFSHAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENVER ÖZDEMİR
- Amin grubuna dayanan bazı analitik çalışmalar
Some analytical studies based on the amin groups
ARMAĞAN ÖNAL
Doktora
Türkçe
2003
Eczacılık ve Farmakolojiİstanbul ÜniversitesiAnalitik Kimya Ana Bilim Dalı
PROF.DR. AYSEL ÖZTUNÇ
- Sodyum metaborat dekahidrat (boraks) katkılı pmma polimer kompozitlerin mikrodalga özelliklerinin geliştirilmesi
The development of microwave properties of sodium metaborate decahydrate (borax) pmma polymer composites
FUAT BERKE GÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- Tavuk etinde tazeliği izlemek için gerçek zamanlı-pH duyarlı kolorimetrik akıllı indikatör geliştirilmesi
Development of real time-pH-sensitive colorimetric intelligent indicator to monitor chicken meat freshness
İREM MELDA KARACA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiSakarya ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEHRA AYHAN