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Sistema de controle para prótese ativa de joelho utilizando Deep Learning embarcado

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dc.creator YAMASHITA, João Vitor Yukio Bordin
dc.date.issued 2024-12-12
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4201
dc.description.abstract This work addresses the development of optimized Convolutional Neural Network (CNN) models for knee angle prediction in embedded systems, targeting applications in lower limb prosthetics. By leveraging low-cost Inertial Measurement Units (IMUs) and multiobjective optimization techniques, specialized models were developed for different gait types (short, natural, and long strides), associated with a classifier capable of real-time gait pattern identification. The results demonstrate that specialized models significantly outperform a combined model, achieving a root mean square error (RMSE) of 2.050◦, an improvement of over 48% compared to the latter. Furthermore, implementation on a Kendryte K210 microcontroller validated the feasibility of deployment on accessible hardware while maintaining the computational efficiency required for real-time applications. This study contributes to the advancement of assistive technologies, indicating that efficient deep learning models can be effectively implemented on embedded systems, improving the quality of life for individuals with lower limb amputations. This approach further increases the affordability of advanced prosthetic solutions, making them more accessible to individuals in economically disadvantaged regions. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Redes neurais convolucionais pt_BR
dc.subject TinyML pt_BR
dc.subject Sistemas embarcados pt_BR
dc.subject Aprendizado de máquina pt_BR
dc.title Sistema de controle para prótese ativa de joelho utilizando Deep Learning embarcado pt_BR
dc.type Dissertação pt_BR
dc.date.available 2025-02-11
dc.date.available 2025-02-11T13:52:33Z
dc.date.accessioned 2025-02-11T13:52:33Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/4070874819072742 pt_BR
dc.contributor.advisor1 LEITE, João Paulo Reus Rodrigues
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/2049342280490984 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 MACHADO, Jeremias Barbosa
dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/6847110694951429 pt_BR
dc.description.resumo Este trabalho aborda o desenvolvimento de modelos de Redes Neurais Convolucionais (CNNs) otimizados para a predição do ângulo do joelho em sistemas embarcados, visando aplicações em próteses de membros inferiores. Utilizando Unidades de Medida Inercial (IMUs) de baixo custo e técnicas de otimização multiobjetivo, foram desenvolvidos modelos especializados para diferentes tipos de marcha (curta, natural e longa), associados a um classificador capaz de identificar o padrão de marcha em tempo real. Os resultados demonstram que os modelos especializados superam significativamente um modelo combinado, alcançando um erro médio quadrático (RMSE) de 2, 050◦, uma melhoria de mais de 48% com relação a este último. Além disso, a implementação em um microcontrolador Kendryte K210 validou a viabilidade de implantação em hardware acessível, mantendo a eficiência computacional necessária para aplicações em tempo real. Este estudo contribui para o avanço das tecnologias assistivas, indicando que modelos eficientes de aprendizado profundo podem ser efetivamente implementados em sistemas embarcados, melhorando a qualidade de vida de indivíduos com amputações de membros inferiores. Essa abordagem aumenta ainda a acessibilidade financeira de soluções protéticas avançadas, tornando-as mais viáveis para indivíduos em regiões economicamente desfavorecidas. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Ciência e Tecnologia da Computação pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO pt_BR
dc.relation.references YAMASHITA, João Vitor Yukio Bordin. Sistema de controle para prótese ativa de joelho utilizando Deep Learning embarcado. 2024. 106 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Computação.) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2024. pt_BR


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