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A Case Study: FMG-based Gesture Recognition using High-Density Piezoelectric Electronic Skin and Machine Learning

Abbass, Yahya und Montenegro, Silvana Miranda und Egle, Fabio und Saleh, Moustafa und Valle, Maurizio und Castellini, Claudio (2025) A Case Study: FMG-based Gesture Recognition using High-Density Piezoelectric Electronic Skin and Machine Learning. IEEE Sensors Letters, 9 (12), Seite 5505904. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LSENS.2025.3624027. ISSN 2475-1472.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11208780

Kurzfassung

During muscle contractions, force distributions are generated on muscle surfaces due to muscle activity, which is applicable for control in a human-machine interface. It has been proven that the force distribution from the corresponding body motions can be recorded utilizing the so-called Force Myography (FMG). Flexible piezoelectric sensors with attractive sensing properties have been widely used in several areas to detect force variations through wearable devices. In this letter, we developed an FMG armband composed of high-density (24 sensors) piezoelectric electronic skin and multichannel embedded electronics. The FMG armband was used to recognize eleven hand and wrist gestures performed by able-bodied subjects. To do this, two signal-processing approaches (front-end approach and feature-based approach) were developed to process the FMG patterns and extract the proper features. The processed FMG patterns were evaluated and identified by employing various classical machine learning algorithms, and an average gesture recognition accuracy of 98% for wrist gestures was obtained. This letter demonstrates the feasibility of using high-density piezoelectric skin for FMG and leads to alternative methods for gesture recognition in biomedical applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221689/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A Case Study: FMG-based Gesture Recognition using High-Density Piezoelectric Electronic Skin and Machine Learning
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Abbass, YahyaUniversity of GenoaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Montenegro, Silvana MirandaFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-NürnbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Egle, FabioFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-NürnbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saleh, MoustafaUniversity of GenoaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Valle, MaurizioUniversity of GenoaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Castellini, ClaudioClaudio.Castellini (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7346-2180201727722
Datum:20 Oktober 2025
Erschienen in:IEEE Sensors Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:9
DOI:10.1109/LSENS.2025.3624027
Seitenbereich:Seite 5505904
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2475-1472
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Robot sensing systems;Hands;Gesture recognition;Muscles;Electronic skin;Wrist;Sensor systems;Feature extraction;Electrodes;Periodic structures;Piezoelectric devices;Sensor systems;force myography (FMG);gesture recognition;human–machine interfaces;piezoelectric sensors;wearable sensors
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Intuitive Mensch-Roboter Schnittstelle [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Leitungsbereich
Hinterlegt von: Castellini, Dr. Claudio
Hinterlegt am:07 Jan 2026 23:08
Letzte Änderung:12 Jan 2026 13:18

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