การแยกแยะสัญญาณกล้ามเนื้อเพื่อการควบคุมรถเข็น

Abstract

งานวิจัยนี้ได้นำเสนอการประดิษฐ์รถเข็นที่มีการควบคุมด้วยสัญญาณกล้ามเนื้อ ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญ 3 ส่วนคือ 1. วงจรวัดสัญญาณกล้ามเนื้อ 2. ระบบแยกแยะสัญญาณกล้ามเนื้อ และ 3. รถเข็นพร้อมระบบควบคุมการเคลื่อนที่ ซึ่งสามารถสรุปสาระสำคัญได้ดังต่อไปนี้ ในส่วนของวงจรวัดสัญญาณกล้ามเนื้อนั้น ออกแบบให้สามารถวัดสัญญาณในช่วงความถี่ 5-200 Hz โดยมีอันตรายขยายเท่ากับ 8400 เท่า และมีนอตช์ฟิลเตอร์สำหรับตัดสัญญาณรบกวน 50 Hz ในการวัดสัญญาณได้ใช้อิเล็กโทรดแบบผิวสัมผัส 1 ช่องสัญญาณ ทำการวัดที่ตำแหน่งไบเซ็ปส์ ในส่วนของระบบแยกแยะสัญญาณกล้ามเนื้อนั้น ได้ใช้บอร์ด DSK-TMS320C50 ทำการเก็บสัญญาณกล้ามเนื้อส่งไปเก็บบนคอมพิวเตอร์ โดยทำการสุ่มเก็บด้วยอัตราสุ่ม 4000 จุดข้อมูลต่อวินาที จากนั้นจึงนำข้อมูลที่ได้มาทำการหาตัวแทนของสัญญาณ โดยใช้วิธีผลการแปลงฟูริเยร์อย่างเร็ว และตัวกรองดิจิตอลแบบ FIR โดยได้แบ่งสัญญาณในเชิงความถี่ออกเป็น 7 ย่านความถี่ แล้วจึงนำเอาผลรวมของขนาดของสัญญาณในแต่ละย่านความถี่มาเป็นตัวแทนสัญญาณเพื่อนำไปทำการวิเคราะห์โดยใช้ระบบเครือข่ายประสาทแบบเคลื่อนกลับ ซึ่งมีอินพุต 7 โหนด ชั้นซ่อน 50 โหนดชั้นเอาต์พุตเป็น 3 โหนด โดยใช้ฟังก์ชันถ่ายโอนเป็น hardlimit ระบบสามารถแยกแยะอิริยาบท 3 อิริยาบท (อิริยาบถปกติ, เกร็งท่อนแขน, ยกของหนัก) ได้ด้วยความถูกต้องประมาณ 78% ในส่วนของรถเข็น และระบบควบคุมนั้น ได้ประดิษฐ์รถเข็นไฟฟ้าซึ่งทำการขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟตรง 2 ตัว ในการควบคุมทิศทางนั้น จะนำเอาผลการแยกแยะสัญญาณกล้ามเนื้อที่ได้มาทำการควบคุมรีเลย์ที่ต่อเชื่อมกับมอเตอร์โดยให้มีความสามารถในการเคลื่อนที่ 5 ลักษณะคือ หยุด, เดินหน้า, ถอยหลัง, เลี้ยวซ้าย, เลี้ยวขวา จากการทดลองการใช้งานจริงพบว่า อิริยาบถแบบปกติสามารถแยกแยะได้สูงประมาณ 90% ส่วนแบบถือของหนัก 4 kg แยกแยะได้ประมาณ 80% แบบเกร็งแขนประมาณ 50% ในการใช้งานแรกๆ เป็นไปด้วยความลำบาก คือระบบยังแยกแยะได้ไม่ดี แต่เมื่อเริ่มฝึกไปสักพัก ก็จะเริ่มรู้ว่าควรจะเกร็งแขนแบบไหนถึงจะถูก และมีความสามารถในการแยกแยะสูงขึ้น