МОДЕЛЬ ЯКОСТІ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ БІОНІЧНИХ ПРОТЕЗІВ
DOI:
https://doi.org/10.32782/IT/2023-4-6Ключові слова:
Біонічні протези, Розробка програмного забезпечення, Управління протезами, Тактильний зворотній зв'язок, Математичне моделювання, Забезпечення якості.Анотація
Розробка біонічних протезів та програмного забезпечення, що їх супроводжує, за останні роки значно просунулася вперед, пропонуючи користувачам інноваційні способи контролю та взаємодії зі своїми протезами. Це дослідження заглиблюється в різні аспекти розробки програмного забезпечення для біонічних протезів, зосереджуючись на отриманні даних, передачі тактильних відчуттів і зворотного зв'язку, математичній обробці даних і заходах забезпечення якості. Основна увага приділяється методам отримання даних від біонічних протезів, які включають міоелектричне пряме управління, розпізнавання міоелектричних патернів і управління за допомогою механоміограми. Кожен метод пов'язаний з унікальними проблемами, такими як зовнішні шумові перешкоди та м'язова втома, які вимагають надійних програмних рішень для збору, інтерпретації та обробки даних. Передача тактильних відчуттів і зворотного зв'язку – ще один важливий аспект, який розглядається в цьому дослідженні, з акцентом на остеоперцепцію, простий тактильний зворотний зв'язок і електричну стимуляцію нервів. Програмне забезпечення відіграє ключову роль у точному відтворенні сигналів управління, щоб забезпечити користувачам реалістичні тактильні відчуття і зворотний зв'язок, покращуючи їх загальний досвід користування протезом і функціональність. Досліджуються математичні моделі та методи обробки даних, включаючи метод Кейна, моделювання аферентної активності, ієрархічну кластеризацію та методи статистичного аналізу. Ці математичні інструменти допомагають зрозуміти рухи користувача, коактивацію м'язів та ефективність систем управління протезами. Нарешті, запропоновано комплексну модель якості програмного забезпечення для біонічних протезів, що охоплює вісім ключових характеристик: надійність, безпека, простота використання, швидкість реагування, адаптивність, довговічність, сумісність і конфіденційність. Хоча деякі характеристики відповідають встановленим моделям якості програмного забезпечення, таким як SQuaRE, додаткові атрибути, такі як безпека, адаптивність і довговічність, розроблені спеціально для програмного забезпечення для біонічних протезів.
Посилання
Bumbaširević M., Lesic A., Palibrk T., Milovanovic D., Zoka M., Kravić-Stevović T., Raspopovic S. The current state of bionic limbs from the surgeon's viewpoint. EFORT Open Rev. 2020. 5(2). P. 65–72. doi: 10.1302/2058-5241.5.180038. PMID: 32175092; PMCID: PMC7047902.
Abrams Z. A New Era for Bionic Limbs. IEEE Pulse. 2023. 14(1). P. 12–15. doi: 10.1109/MPULS.2023.3243313. PMID: 37028369.
Nascimento E., Nguyen-Duc A., Sundbø I., Conte T. Software engineering for artificial intelligence and machine learning software: A systematic literature review. arXiv preprint. 2020. doi: 10.48550/arXiv.2011.03751.
Hong-liu Y., Xing-san Q., Ling S. (2009) Analysis and comparison of intelligent control methods for computercontrolled artificial leg. Rehabilitation Engineering & Assistive Technology (i-CREATe '09) : Proceedings of the 3rd International Convention, New York, NY, USA, Article 22, 1–5. doi: 10.1145/1592700.1592725.
Menga G., Ghirardi M. Lower Limb Exoskeleton for Rehabilitation with Improved Postural Equilibrium. Robotics. 2018. 7(2). 28. doi: 10.3390/robotics7020028
Hardesty R. L., Boots M. T., Yakovenko S. et al. Computational evidence for nonlinear feedforward modulation of fusimotor drive to antagonistic co-contracting muscles. Sci Rep. 2020. 10. 10625. doi: 10.1038/s41598-020-67403-w.
Lotti N. et al. Adaptive Model-Based Myoelectric Control for a Soft Wearable Arm Exosuit: A New Generation of Wearable Robot Control. IEEE Robotics & Automation Magazine. 2020. Vol. 27(1). P. 43–53. doi: 10.1109/MRA.2019.2955669.
Camargo J., Bhakta K., Maldonado-Contreras J., Zhou S., Herrin K., Young A. OpenSim Model for Biomechanical Analysis with the Open-Source Bionic Leg. Medical Robotics (ISMR) : Proceedings of International Symposium, GA, USA, 2022, pp. 1–6. doi: 10.1109/ISMR48347.2022.9807551.
Aragon F. C., Huegel J. C., Vargas-Martinez A., Lozoya-Santos J. d. J., Ramirez-Mendoza R., Morales-Menendez R. Comparison between Classic Control Systems Techniques against Adaptive and Nonlinear Control Techniques in a Lower Limb Prostheses. Control and Robotics Engineering (ICCRE) : Proceedings of 4th International Conference, Nanjing, China, 2019, pp. 75–78. doi:10.1109/ICCRE.2019.8724210
Donaldson N., Brindley G. S. The Historical Foundations of Bionics. Engineering. 2016. P. 1–37. doi: 10.1002/9781118816028.ch1
