MuscleNET: mapping electromyography to kinematic and dynamic biomechanical variables by machine learning
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Objective. This paper proposes machine learning models for mapping surface electromyography (sEMG) signals to regression of joint angle, joint velocity, joint acceleration, joint torque, and activation torque. Approach. The regression models, collectively known as MuscleNET, take one of four forms: ANN (forward artificial neural network), RNN (recurrent neural network), CNN (convolutional neural network), and RCNN (recurrent convolutional neural network). Inspired by conventional biomechanical muscle models, delayed kinematic signals were used along with sEMG signals as the machine learning model’s input; specifically, the CNN and RCNN were modeled with novel configurations for these input conditions. The models’ inputs contain either raw or filtered sEMG signals, which allowed evaluation of the filtering capabilities of the models. The models were trained using human experimental data and evaluated with different individual data. Main results. Results were compared in terms of regression error (using the root-mean-square) and model computation delay. The results indicate that the RNN (with filtered sEMG signals) and RCNN (with raw sEMG signals) models, both with delayed kinematic data, can extract underlying motor control information (such as joint activation torque or joint angle) from sEMG signals in pick-and-place tasks. The CNNs and RCNNs were able to filter raw sEMG signals. Significance. All forms of MuscleNET were found to map sEMG signals within 2 ms, fast enough for real-time applications such as the control of exoskeletons or active prostheses. The RNN model with filtered sEMG and delayed kinematic signals is particularly appropriate for applications in musculoskeletal simulation and biomechatronic device control.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».