- 连续估计高维手指运动学能够实现假肢、AR/XR交互和遥操作的**自然控制(natural control)**,但现有方法大多依赖基于分类的机器学习,限制可控自由度且牺牲自然交互
- 人类手势复杂性和前臂肌肉纠缠使得准确识别高维手指运动具有**本质挑战(intrinsically challenging)**
- 现有方法缺乏使用消费级硬件进行**连续回归(continuous regression)**的端到端框架,且缺乏大规模同步数据集
- 提出**端到端(end-to-end)框架**,结合8通道EMG臂带、单个网络摄像头和自动同步流程,构建了**EMG-FK数据集**(10小时,20名受试者,15个手指关节角度)
- 引入**时间黎曼回归器(Temporal Riemannian Regressor, TRR)**,一种轻量级**门控循环单元(GRU)**模型,利用**多频段黎曼协方差特征(multi-band Riemannian covariance features)**序列解码手指运动
- 在EMG-FK和公共emg2pose基准上进行**受试者内(intra-subject)**和**跨受试者(cross-subject)**评估,并在Raspberry Pi 5上实现实时部署(约10次预测/秒)
- **首创性**:首次使用消费级硬件实现**连续EMG到运动学回归(continuous EMG-to-kinematics regression)**,避免分类限制,支持高维手指运动
- **特征创新**:提出**多频段黎曼协方差特征**结合GRU序列建模,有效捕获EMG时空结构,优于现有方法
- **效率提升**:TRR在嵌入式设备(Raspberry Pi 5)上运行速度比现有方法快一个数量级(~10 Hz),同时保持高精度
- **数据集价值**:提供大规模同步EMG-手指运动学数据集(EMG-FK),包含丰富非约束右手运动,促进可重复研究
- 为EMG解码领域提供了**低成本、高精度、实时**的高维手指运动估计框架,降低进入门槛
- 在EMG-FK和公共基准上,TRR在受试者内和跨受试者评估中均达到**最优性能(SOTA)**,验证了方法的泛化能力
- 展示了机器人手直观控制,证明了从消费级EMG到实际**嵌入式系统(embedded systems)**的可行性
- 开源数据集和框架促进**可重复研究(reproducible research)**,推动自然、直观的EMG控制交互发展