| Título: | Máquinas de vetores de suporte para controle de próteses utilizando interfaces miocinéticas e sua implementação em SoC FPGA |
| Autor(es): | Dionísio, Felipe Sidrone da Silva |
| Orientador(es): | Muñoz Arboleda, Daniel Mauricio |
| Coorientador(es): | Santos, Carlos Eduardo da Silva |
| Assunto: | Aprendizado de máquina Interação homem-máquina Sinais eletromiográficos |
| Data de apresentação: | 12-Dez-2025 |
| Data de publicação: | 3-Jul-2026 |
| Referência: | DIONÍSIO, Felipe Sidrone da Silva. Máquinas de vetores de suporte para controle de próteses utilizando interfaces miocinéticas e sua implementação em SoC FPGA. 2025. 88 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) — Universidade de Brasília, Brasília, 2025. |
| Resumo: | O desenvolvimento de algoritmos e sistemas embarcados para aplicações de Interface
Humano-Máquina voltadas ao controle de próteses apresenta desafios significativos, devido
a restrições de tempo de resposta, capacidade de processamento, consumo de energia, dispo nibilidade de recursos, tamanho e peso. Buscando atender a esses requisitos com elevada
eficiência computacional, este trabalho propõe a implementação de Regressores de Vetores
de Suporte (SVR), utilizando kernel linear e kernel RBF, em um SoC FPGA para estimar o
deslocamento de ímãs em aplicações de interface miocinética.
Para o treinamento dos modelos de aprendizado de máquina, foi construída uma base
de dados experimental contendo informações sobre o campo magnético associado a cada
posição dos ímãs, de modo a gerar modelos capazes de localizá-los em tempo de execução.
A complexidade da solução é reduzida por meio de uma análise estatística que identifica
as variáveis mais relevantes para cada regressor, permitindo minimizar simultaneamente o
erro empírico e o custo computacional. Além disso, a comunicação entre a FPGA, onde os
regressores estão implementados, e o microcontrolador responsável pela leitura dos sensores
é realizada via protocolo SPI, garantindo alta velocidade e paralelismo na aquisição dos
dados.
Os resultados obtidos demonstram como as características dos diferentes conjuntos de dados
impactam o treinamento dos modelos, além de evidenciar o potencial dos SVRs implemen tados em hardware para estimar, em tempo real, o deslocamento de ímãs, configurando-se
como uma alternativa precisa e eficiente para o controle de próteses por meio de interfaces
miocinéticas. |
| Abstract: | The development of algorithms and embedded systems for Human–Machine Interface
applications aimed at prosthesis control presents significant challenges due to constraints
on response time, processing capability, energy consumption, resource availability, size, and
weight. To meet these requirements with high computational efficiency, this work proposes
the implementation of Support Vector Regressors (SVR), using linear kernel and RBF kernel,
on an SoC FPGA to estimate magnet displacement in myokinetic interface applications.
For training the machine learning models, an experimental dataset was constructed contain ing information on the magnetic field associated with each magnet position, enabling the
creation of models capable of localizing them during runtime. The complexity of the solution
is reduced through a statistical analysis that identifies the most relevant variables for each
regressor, allowing the simultaneous minimization of empirical error and computational
cost. In addition, communication between the FPGA, where the regressors are implemented,
and the microcontroller responsible for reading the sensors is performed via the SPI protocol,
ensuring high speed and parallelism in data acquisition.
The results demonstrate how the characteristics of different datasets influence model training
and highlight the potential of hardware-implemented SVRs for estimating magnet displace ment in real time, emerging as a precise and efficient alternative for prosthesis control
through myokinetic interfaces. |
| Informações adicionais: | Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) — Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências e Tecnologias em Engenharia, 2025. |
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| Aparece na Coleção: | Engenharia Eletrônica
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