STUDIO DEL COMPORTAMENTO DINAMICO DI UN SISTEMA ANALOGICO DI CONTROLLO MIOELETTRICO DESTINATO A PROTESI DI ARTO SUPERIORE

This thesis focuses on the study and reproduction in the LTSpice Student simulation environment of the analog circuit proposed by Mangieri et al. in the article “A Novel Analogue Circuit for Controlling Prosthetic Hands,” published in 2008. The analyzed architecture uses a single EMG signal from residual musculature to select predefined postures of the prosthetic hand through a burst counting logic, thus addressing the problem of “one-to-many” mapping. The system integrates tactile feedback signals from force and slip sensors, used to dynamically modulate grip force and ensure an adaptive and safe response. The thesis studies in detail the functional blocks of the circuit, including EMG amplification, thresholding, analog counting, and sensory integration, and proposes a complete and realistic modeling through LTSpice simulations. The analog approach proves particularly advantageous for biomedical applications due to its simplicity of implementation, rapid response, and low power consumption. The work provides a concrete basis for understanding, validating, and optimizing analog architectures for the control of upper limb prostheses.

La presente tesi si concentra sullo studio e sulla riproduzione in ambiente di simulazione LTSpice Student del circuito analogico proposto da Mangieri et al. nell’articolo “A Novel Analogue Circuit for Controlling Prosthetic Hands”, pubblicato nel 2008. L’architettura analizzata utilizza un singolo segnale EMG proveniente da muscolatura residua per selezionare posture predefinite della mano protesica attraverso una logica di burst counting, affrontando così il problema della mappatura “one-to-many”. Il sistema integra segnali di feedback tattili provenienti da sensori di forza e scivolamento, utilizzati per modulare dinamicamente la forza di presa e garantire una risposta adattiva e sicura. Nella tesi vengono studiati nel dettaglio i blocchi funzionali del circuito, tra cui amplificazione EMG, sogliatura, conteggio analogico e integrazione sensoriale, e ne viene proposta una modellazione completa e realistica tramite simulazioni in LTSpice. L’approccio analogico si rivela particolarmente vantaggioso per applicazioni biomedicali grazie alla semplicità implementativa, alla rapidità di risposta e al basso consumo energetico. Il lavoro fornisce una base concreta per comprendere, validare e ottimizzare architetture analogiche per il controllo di protesi di arto superiore.