A Study of a Module of Wrist Direction Recognition using EMG Signals

근전도를 이용한 손목방향인식 모듈에 관한 연구

As it is changing into aging society, rehabilitation, welfare and sports industry markets are being expanded fast. Especially, the field of vital signals interface to control welfare instruments like wheelchair, rehabilitation ones like an artificial arm and leg and general electronic ones is a new technology field in the future. Also, this technology can help not only the handicapped, the old and the weak and the rehabilitation patients but also the general public in various application field. The commercial bio-signal measurement instruments and interface systems are complicated, expensive and large-scaled. So, there are a lot of limitations for using in real life with ease. this thesis proposes a wireless transmission interface system that uses EMG(electromyogram) signals and a control module to manipulate hardware systems with portable size. We have designed a hardware module that receives the EMG signals occurring at the time of wrist movement and eliminated noises with filter and amplified the signals effectively. DSP(Digital Signal Processor) chip of TMS320F2808 which was supplied from TI company was used for converting into digital signals from measured EMG signals and digital filtering. We also have used PCA(Principal Component Analysis) technique and classified into four motions which have right, left, up and down direction. This data was transmitted by wireless module in order to display at PC monitor. As a result, the developed system obtains recognition success ratio above 85% for four different motions. If the recognition ratio will be increased with more experiments. this implemented system using EMG wrist direction signals could be used to control various hardware systems.

고령화 시대로 변화해 가면서 재활 복지 산업, 스포츠 산업 시장이 빠르게 성장하고 있다. 특히, 근전도, 뇌전도, 안전도등 생체신호를 이용하여 휠체어 등 복지기기, 의수 및 의족을 제어할 수 있는 재활기기 및 일상의 전자기기 등을 제어할 수 생체 인터페이스 분야는 새로운 미래 신기술영역이며, 또한 사회적 약자인 장애인, 노약자, 재활환자에게 많은 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라 일반인에게도 다양한 응용분야에서 활용될 것이다. 상용화된 생체신호계측 장비 및 인터페이스의 경우 부피가 크고 복잡하며, 고가 제품으로 실생활에 이용하기에는 많은 제약을 갖고 있다. 본 논문에서는 휴대가 가능한 형태의 소형 근전도 신호계측 장치를 구현하였으며, 무선 전송이 가능한 형태의 인터페이스 시스템을 통하여 근전도 신호를 통한 하드웨어 장치 제어가 가능한 제어모듈 개발에 관한 연구를 수행하였다. 손목의 움직임을 통해 발생된 근전도 신호를 입력받아 불필요한 잡음을 제거하고, 신호를 증폭하는 휴대형 하드웨어 모듈을 설계 하였다. 획득된 근전도 신호를 디지털 신호로 변환과 함께 디지털 필터링을 위해 TI사의 TMS320F2808 DSP칩을 사용하여 구현하였다. 또한 획득된 근전도 신호로부터 주성분 분석 기법을 이용하여 상, 하, 좌, 우의 4 동작신호로 분류하였으며 분류된 데이터는 PC 터미널로 무선 전송하여 표시하도록 하였다. 최종적으로 4가지 동작에 대해 85%의 인식률을 얻었으며, 지금보다 높은 인식률을 얻게 된다면 근전도를 이용한 손목동작을 통하여 다양한 하드웨어 시스템을 제어하는 제어신호로 활용이 가능하리라 본다.