CONTROLE DE LA PROTHESE MYOELECTRIQUE
Comme dit précédemment, le signal EMG est la principale source d’extraction d’information pour caractériser l’effort musculaire que doit effectuer le bras prothétique. En effet, le but va être de déterminer directement ou indirectement des caractéristiques du muscle traduisant un effort musculaire.
Pour cela on parle de contrôle myoélectrique, c’est à dire, extraire du signal myoélectrique des caractéristiques de contrôle du mouvement dans le but de contrôler le périphérique externe: la prothèse. Pour ce contrôle on favorise la position de deux électrodes disposées sur deux muscles antagonistes contractables indépendamment.
Par exemple pour un amputé transradial (amputation située en dessous du coude au niveau du radius et du cubitus) les électrodes vont être placées sur les muscles extenseur et fléchisseur du poignet dans le but de contrôler l’ouverture ou la fermeture de la main prothétique. Ici cela permet de plus à l’utilisateur de relier les muscles d’origines au mouvement de la prothèse souhaitée. Cependant, dans la majorité des cas d’amputations le muscled’origine d’un mouvement n’existe plus ou n’est plus assez fonctionnel pour être contracté.
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Les stratégies de contrôle classiques vont principalement utiliser la relation entre l’amplitude du signal et le niveau d’activation du muscle ainsi que le taux de changement du signal rectifié pour le contrôle du moteur de la prothèse. Dans le but de contrôler plusieurs degrés de liberté que nous appellerons maintenant ddl, l’utilisateur va choisir 1 ddl parmi un ensemble prédéfini de ddl.
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Dans les stratégies de contrôle nous allons donc comparer l’amplitude de l’EMG avec des valeurs seuils prédéfinies. Une fois que le signal aura dépassé l’un des seuils, l’effort musculaire correspondant sera déclenché par la prothèse. Sa vitesse pourra être constante ou proportionnelle à l’amplitude du signal.
De plus 2 sites d’électrodes vont être utilisés pour les mouvements bidirectionnels, ainsi 2 canaux vont caractérisés un mouvement et son antagoniste.
Nous allons maintenant traiter les différentes stratégies de contrôle actuellement utilisées dans le cadre de prothèses commercialisées.
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Système de contrôle par codage de niveaux
Le but ici va être de diviser la plage d’activation musculaire, c’est à dire l’amplitude du signal du seuil d’activation à la contraction maximale et de faire correspondre à chaque plage de valeur une fonction de la prothèse. Ces plages de valeurs vont être prédéfinies dans la phase d’apprentissage/d’entraînement de la prothèse.
Par conséquent l’amplitude de l’EMG détectée va être comparée aux limites des plages de décisions; l’algorithme décidera alors du domaine le plus probable où se trouve le signal et lancera la fonction correspondante.
Ce système de contrôle est plus facile à mettre en œuvre car un canal (site d’électrode) correspond à plusieurs fonctions de la prothèse. Cependant le nombre maximum de fonctions par canal est de 3 rendant les dispositifs multi fonctionnels compliqués voir impossibles à mettre en place avec cette stratégie
Système de contrôle conventionnel
Nous allons ici contrôler 2 ddl différents à l’aide de 2 signaux, ainsi on passera d’un ddl à un autre par co-activation des deux muscles et le contrôle d’un mouvement sera généré par l’activation d’un seul muscle et son mouvement antagoniste par le muscle antagoniste.
Par exemple toujours dans le cas d’amputés transradiaux prenons les 2 ddl ouverture/fermeture et pronation/supination: avec la co-activation des fléchisseur et extenseur du poignet on passera de la pronation/supination à l’ouverture/fermeture, et une fois dans l’un de ces 2 ddl l’activation seule d’un muscle provoquera l’ouverture de la main et l’activation seule de son antagoniste la fermeture de la main dans le cadre du ddl ouverture/fermeture.
L’avantage de cette méthode est qu’elle peut donc être étendue à un nombre quelconque de ddl alternant de manière cyclique, toujours controlé par les 2 mêmes signaux. Cependant avec un nombre trop important de ddl la charge pour l’utilisateur deviendrait trop lourde vu que la commutation n’est pas naturelle pour l’utilisateur (ces muscles résiduels contrôlent des mouvements physiologiquement indépendants). De plus le problème de diaphonie influence un signal sur l’autre et réduit donc la contrôlabilité.
Ces stratégies de contrôle ne sont donc pas appropriées pour les dispositifs multi fonctionnels à plusieurs ddl requis par les utilisateur car ne permettent pas le contrôle simultané et proportionnel de plusieurs ddl. L’une des solutions serait alors d’éliminer les opérations communicantes inutiles en détectant des caractéristiques du signal pour un mouvement spécifique afin d’entrainement et par conséquent l’utilisation de la reconnaissance de motifs.