Diseño y desarrollo de un algoritmo de inteligencia artificial embebida para controlar una neuroprótesis de estimulación eléctrica funcional en rehabilitación de miembro superior

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dc.contributor.advisorQuintero Muñoz, Jorge Eduardo
dc.contributor.advisorBarrero Pérez, Jaime Guillermo
dc.contributor.authorPeña Salinas, Juan Diego
dc.contributor.authorBravo López, Jeisson Esteban
dc.contributor.evaluatorSantos Ortiz, Camilo Andres
dc.contributor.evaluatorCortes Hernández, Lizeth Dayane
dc.date.accessioned2024-11-08T15:50:30Z
dc.date.available2024-11-08T15:50:30Z
dc.date.created2024-11-06
dc.date.issued2024-11-06
dc.description.abstractLos accidentes cerebrovasculares pueden provocar discapacidades severas que afectan la movilidad y la calidad de vida. Para mitigar estos efectos, se han desarrollado técnicas de estimulación eléctrica funcional que emplean pulsos bifásicos para inducir contracciones musculares, y son fundamentales en el diseño de neuroprótesis que facilitan el movimiento de las extremidades. Este proyecto presenta un algoritmo de inteligencia artificial diseñado para detectar señales de un sensor inercial ubicado en el brazo y reconocer los movimientos para controlar los pulsos eléctricos que indican apertura o cierre de la mano. Se utiliza un acelerómetro MPU6050 y un microcontrolador ESP32; el sistema se entrena para interpretar y responder a estos movimientos específicos. El proyecto abarca la creación de un conjunto de datos, el desarrollo de un algoritmo basado en redes neuronales y series temporales, y la implementación de un sistema de control de pulsos eléctricos. Además, se ha generado documentación que se encuentra disponible en un repositorio. Las pruebas realizadas con un circuito emulador de la neuroprótesis mostraron un 94% de precisión en la clasificación, con 170 de 180 pruebas correctamente identificadas y un tiempo de respuesta de la red neuronal de 170.3 microsegundos. También se logró reducir el consumo del microcontrolador en un 5.88%
dc.description.abstractenglishStrokes can cause severe disabilities that affect mobility and quality of life. To mitigate these effects, functional electrical stimulation techniques have been developed that employ biphasic pulses to induce muscle contractions, which are fundamental in the design of neuroprosthetics that facilitate the movement of limbs. This project presents an artificial intelligence algorithm designed to detect signals from an inertial sensor located on the arm and recognize movements to control the electrical pulses that indicate the opening or closing of the hand. An MPU6050 accelerometer and an ESP32 microcontroller are used; the system is trained to interpret and respond to these specific movements. The project encompasses the creation of a dataset, the development of an algorithm based on neural networks and time series, and the implementation of a system for controlling electrical pulses. Additionally, documentation has been generated and is available in a repository. Tests conducted with a neuroprosthesis emulator circuit showed 94% classification accuracy, with 170 out of 180 tests correctly identified and a neural network response time of 170.3 microseconds. A 5.88%
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Electrónico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/44543
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.programIngeniería Electrónica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectAlgoritmo
dc.subjectInteligencia Artificial
dc.subjectNeuroprótesis
dc.subjectEstimulación eléctrica funcional
dc.subjectRehabilitación física
dc.subject.keywordAlgorithm
dc.subject.keywordArtificial Intelligence
dc.subject.keywordNeuroprosthesis
dc.subject.keywordFunctional Electrical Stimulation
dc.subject.keywordPhysical Rehabilitation
dc.titleDiseño y desarrollo de un algoritmo de inteligencia artificial embebida para controlar una neuroprótesis de estimulación eléctrica funcional en rehabilitación de miembro superior
dc.title.englishDesign and development of an embedded artificial intelligence algorithm to control a functional electrical stimulation neuroprosthesis for upper limb rehabilitation
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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Ingeniería Electrónica