EMG-Space Shooter: Integración de Sensor MindRove para Desarrollo de Serious Games Controlados por Activación Electromiográfica del Brazo

Abstract

[Resumen] Los trastornos neurológicos como la enfermedad de Parkinson (PD), esclerosis múltiple, ictus, entre otros, son la causa más común de problemas sensori-motores en adultos jóvenes, con una alta prevalencia en todo el mundo. Para ayudar en el tratamiento de este tipo de afectaciones, el uso de herramientas basadas en “serious games” y realidad virtual (RV) en el proceso de rehabilitación cognitiva y motora ha ido creciendo progresivamente en los últimos años. Este artículo presenta la integración de un dispositivo comercial tipo brazalete, para la detección de la actividad muscular electromiográfica (EMG) en la extremidad superior, en un entorno de videojuego que fomenta la actividad motora. El dispositivo utilizado es el sensor MindRove. El artículo también presenta el desarrollo de un serious game con una temática arcade, denominado EMG-Space Shooter, donde las acciones del juego (mover una nave o disparar) se comandan por medio de gestos que son detectados por medio del sensor MindRove. Para reconocer los gestos se utiliza un clasificador tipo Support Vector Machine (SVM) implementado en Python. Trabajos previos sobre el uso de serious games controlados por señales EMG del brazo han mostrado resultados prometedores en la recuperación funcional motora usando el brazalete MYO Armband, que ya no se encuentra comercialmente disponible. Así, este trabajo busca dar continuidad a dicha línea de investigación, haciendo uso de un nuevo sensor que permita potenciar las lecciones aprendidas en trabajos previos.

[Abstract] Neurological disorders such as Parkinson’s disease (PD), multiple sclerosis, and stroke, among others, are the most common cause of sensorimotor problems in young adults, with a high prevalence worldwide. The use of tools based on serious games and virtual reality (VR) has been growing progressively in recent years to help in the treatment of cognitive and motor impairments. This article presents the integration of a commercial bracelet-type device, which detects electromyographic (EMG) muscle activity on the upper extremity (UE), into a video game environment that encourages motor activity. The device used is the MindRove sensor. The article also presents the development of a serious game with an arcade fashion where gestures detected by the MindRrove bracelet command the game’s actions (moving a ship or shooting). A Support Vector Machine (SVM) classifier implemented in Python recognizes the gestures performed by the user and sends the gesture ID to the videogame. Previous work on using EMGcontrolled serious games has shown promising results in the UE motor function recovery using the MYO bracelet, which is no longer commercially available. Thus, this work seeks to continue this line of research, employing a new sensor that allows us to enhance the lessons learned in previous work.