This study aimed to develop a sensory feedback system which could measure force and temperature for the user of myoelectric prosthetic hands. The Sensory measurement module consisted of a force sensing resistor to measure forces and non-contact infrared temperature sensor. These sensors were attached on the fingertips of the myoelectric prosthetic hand. The module was validated by using standard weights corresponding to external force and a Peltier module. Sensory transmission module consisted of four vibration motors. Eight vibration patterns were generated by combining motion of each vibration motor and were dependent on kinds and/or magnitude. The module was verified by using standard weigts and water at varying temperatures. There were correlations of force and temperature between the sensory measurement module and standard weight and water. Additionally, exact vibration patterns were generated, indicating the efficacy of the sensory feedback system for the myoelectric prosthetic hand.
This paper proposes a dry-type active surface EMG electrode for the myoelectric prosthetic hand. The designed electrode is small size for embedding in the socket of prosthetic hand, and it has three leads including the reference of signal. To acquire EMG signal rejected the power noise, a precision differential amplifier and various filters such as the band pass filter band rejection filter, low pass and high pass filter are embedded on the electrode. The final output of the electrode is integrated absolute EMG (IEMG) obtained by full rectifier and moving average circuits. From experimental results using the implemented dry-type active surface EMG electrode, the proposed electrode is feasible for the myoelectric prosthetic hand.
Ku, Inhoe;Lee, Gordon K.;Park, Chan Yong;Lee, Janghyuk;Jeong, Euicheol
Archives of Plastic Surgery
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제46권4호
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pp.303-310
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2019
Background Prosthetic hands with a myoelectric interface have recently received interest within the broader category of hand prostheses, but their high cost is a major barrier to use. Modern three-dimensional (3D) printing technology has enabled more widespread development and cost-effectiveness in the field of prostheses. The objective of the present study was to evaluate the clinical impact of a low-cost 3D-printed myoelectric-interface prosthetic hand on patients' daily life. Methods A prospective review of all upper-arm transradial amputation amputees who used 3D-printed myoelectric interface prostheses (Mark V) between January 2016 and August 2017 was conducted. The functional outcomes of prosthesis usage over a 3-month follow-up period were measured using a validated method (Orthotics Prosthetics User Survey-Upper Extremity Functional Status [OPUS-UEFS]). In addition, the correlation between the length of the amputated radius and changes in OPUS-UEFS scores was analyzed. Results Ten patients were included in the study. After use of the 3D-printed myoelectric single electromyography channel prosthesis for 3 months, the average OPUS-UEFS score significantly increased from 45.50 to 60.10. The Spearman correlation coefficient (r) of the correlation between radius length and OPUS-UEFS at the 3rd month of prosthetic use was 0.815. Conclusions This low-cost 3D-printed myoelectric-interface prosthetic hand with a single reliable myoelectrical signal shows the potential to positively impact amputees' quality of life through daily usage. The emergence of a low-cost 3D-printed myoelectric prosthesis could lead to new market trends, with such a device gaining popularity via reduced production costs and increased market demand.
An essential consideration to differentiate prosthetic hand from robot hand is its convenience and usefulness rather than high resolution or multi-function of the robot hand. Therefore, this study proposes a myoelectric hand with a 2 DOF auto wrist module which has 6 essential functions of the human hand such as open, grasp, pronation, supination, extension, flexion, which improves the convenience of the daily life. It consists of the 3 main parts, the myoelectric sensor for input signal without additional attachment to operate the prosthetic hand, hand mechanism with high-torqued auto-transmission mechanism and self-locking module which guarantee the safety under the abrupt emergency and minimum power consumption, and dual threshold based controller to make easy for adopting the multi-DOF myoelectric hand. We prove the validity of the proposed system with experimental results.
In daily life, another major role of human hand is a communicative function using hand gestures besides grasp function. Therefore, if amputees can express their intention by the prosthetic hand, they can much actively participate in social activities. Thus, this paper propose myoelectric multi-function prosthetic hand which can express 6 useful hand gestures such as Rock, Scissors, Paper, Indexing, Ok and Thumb-up. It was designed as under-actuated structure to minimize volume and weight of the prosthetic hand. Moreover, in order to effectively control various hand gestures by only two EMG sensors, we propose a control strategy that the signal type are expanded as "Strong" and "Light", and hand gestures are hierarchically classified for the intuitive control. Finally, we prove the validity of the developed prosthetic hand with the experiment.
The purpose of this case study was to introduce a myoelectric hand prosthesis for upper extremity amputee and prosthetic training program. Limb loss can result from disease, injury, or congenital causes. Trauma has been increasingly important role as the cause of amputaion in young, vigorous, and otherwise healthy individuals. The higher the level of amputation the greater the functional loss of the part, and the more the amputee must depend on the prostheis for fuction and cosmesis. Myoelectrical control of prostheses is a recent development and has been steadily gaining in clinical use over the past 20 years. Such a prosthesis uses signals from muscle contraction within the stump to activate a battery driven moter that operates specific component fuctions of the prosthesis. This twenty years old male case was operated a right above-elbow amputation due to tracffic accident and admitted to Yonsei Rehabilitaion hospital for the preprosthetic and prosthetic training. The case was able to successfully complete his myoelectric hand prosthesis training in the February of 1995.
상지 절단 장애인은 미관 목적과 기능적 필요성에 의하여 상지 의지를 착용하며, 특히 양손 절단자인 경우 잡는 동작 즉 파지동작이 가능한 근전 전동의수의 착용이 필수적이다. 잔존 근육의 근전도 신호에 의하여 작동하는 근전 전동의수는 산업재해보상보험의 공적보험 급여 품목이며, 사용자의 안전과 제품 성능의 유효성에 대한 시험 방법 표준의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 상지 전동의수의 잡는 힘 즉 파지력을 로드셀을 이용하여 측정하고 반복 동작으로 인한 내구성을 근접센서를 이용하여 시험하기 위한 내구성 시험 장치를 개발하고 그 시험 방법의 표준을 제안한다. 아직까지 국제 표준화 기구 ISO(International Standardization Organization)의 시험 표준이 제정되지 않은 상태이므로 향후 전동의수 시험 표준 분야에서 한국의 선도적인 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.
A neuromuscular control system of a myoelectric prosthetic hand (PH) constitutes a nonlinear system with a dead zone whose magnitude is equal to its joint angle when the PH just grasps an object. This is because the neuromuscular control system remains an open-loop system until the PH grasps the object but it constitutes a feedback control system after the PH griped the object in which a torque induced in the fingers of the PH is fed back. To improve the transient performance of the control system, it is desirable to make the feed-forward gain as large as possible, so long as the stability of the system is not impaired. It is also desired that the control system remains stable even when the PH lifts a heavy or rigid object, because this makes the closed loop gain large and leads to the closed system unstable. According to the theory of stability analysis of nonlinear systems, we can only know the sufficient conditions that the system should be stable. Thus the nonlinear theory on stability is insufficient to be used to design the neuromuscular control system for improving its transient responses. This paper shows that the nonlinear system with a dead zone can be approximated to a linear feedback system and that well-known methods of analysis and design on linear control systems can be applicable. It is also shown through various simulation results that errors induced by approximation are practically negligible and thus the design methods are quite accurate.
This paper presents a multiple DoFs (degrees-of-freedom) prosthetic forearm and sEMG (surface electromyogram) pattern recognition and motion intent classification of forearm amputee. The developed prosthetic forearm has 9 DoFs hand and single-DoF wrist, and the socket is designed considering wearability. In addition, the pattern recognition based on sEMG is proposed for prosthetic control. Several experiments were conducted to substantiate the performance of the prosthetic forearm. First, the developed prosthetic forearm could perform various motions required for activity of daily living of forearm amputee. It was able to control according to shape and size of the object. Additionally, the amputee was able to perform 'tying up shoe' using the prosthetic forearm. Secondly, pattern recognition and classification experiments using the sEMG signals were performed to find out whether it could classify the motions according to the user's intents. For this purpose, sEMG signals were applied to the multilayer perceptron (MLP) for training and testing. As a result, overall classification accuracy arrived at 99.6% for all participants, and all the postures showed more than 97% accuracy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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