(untitled) (Вестник Военного института Сухопутных войск имени С. Нурмагамбетова, 2026)
В данной статье представлена разработка аппаратной архитектуры системы управления бионическим протезом верхней конечности на основе поверхностной электромиографии (ЭМГ). Предлагаемая система предназначена для регистрации, усиления, фильтрации и оцифровки биоэлектрических сигналов, генерируемых скелетными мышцами, с целью обеспечения надежных входных данных для алгоритмов управления протезом. Разработанная аппаратная архитектура включает инструментальный усилитель для регистрации низкоамплитудных ЭМГ-сигналов, схему активного подавления синфазных помех для снижения внешних шумов, активный полосовой фильтр с полосой пропускания 60–500 Гц для выделения информативного частотного диапазона ЭМГ-сигнала, каскад регулируемого усиления и высокоточный сигма-дельта аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для оцифровки сигналов. Актуальность предлагаемого решения обусловлена возрастающей потребностью в современных протезно-реабилитационных технологиях для гражданских пациентов и военнослужащих с ампутациями верхних конечностей, вызванными травмами и боевыми повреждениями. Разработанная аппаратная архитектура обеспечивает надежную платформу для регистрации и обработки биосигналов в реабилитационно-ориентированных протезных системах, способствуя восстановлению двигательных функций и повышению функциональной независимости пациентов. Для оценки эффективности предложенной архитектуры было выполнено схемотехническое моделирование в среде Multisim. В качестве входных сигналов использовались реальные записи ЭМГ, полученные из базы биомедицинских сигналов PhysioNet. Дополнительно для моделирования условий, приближенных к реальной эксплуатации, в сигнал были внесены искусственные помехи, включая сетевые наводки частотой 50 Гц и низкочастотные дыхательные артефакты. Результаты моделирования продемонстрировали эффективное подавление нежелательных гармонических составляющих при сохранении информативных спектральных компонентов ЭМГ-сигнала. Проведен анализ элементной базы с учетом таких параметров, как входное сопротивление, шумовые характеристики, энергопотребление и габаритные размеры компонентов. Разработанная архитектура характеризуется модульностью, возможностью регулировки коэффициента усиления, энергоэффективностью и масштабируемостью для многоканальных реализаций. Предлагаемое решение может быть использовано при разработке автономных бионических протезов верхних конечностей для медицинской реабилитации гражданских пациентов и военнослужащих, а также служить аппаратной платформой для интеграции интеллектуальных алгоритмов управления в современные протезные системы.