Bachelor's Thesis

Multielectrode wireless sensor for surface electromyography

Final Thesis 3.15 MB Appendix 149.09 MB

Author of thesis: Bc. Matyáš Cielecký

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ondřej Lengál

Abstract:

The thesis deals with the issue of sEMG (surface electromyography) sensor design, with         a focus on the quality of the measured signal. Electromyography is a field concerned with    the detection of voltages generated during muscle activation and specifically measures        the electrical activity of skeletal muscles. From a biological point of view, the origin and propagation of nerve impulses, their transmission through the body to the muscle, and muscle activation are explained. From an electrical engineering and physical perspective, the thesis provides an overview of factors influencing the quality of sEMG measurements, including   the effects of impedance, noise, and motion artifacts. The aim is to understand the physical and electrochemical principles of bioelectrical signal acquisition, methods of their shielding, and to compare applicable materials and types of electrodes. Based on a thorough understanding of the topic, a precise sEMG sensor for sports applications is subsequently designed.

Keywords:

EMG (electromyography), sEMG (surface electromyography), bioelectrical signal, muscle activity measurement, surface electrodes, sEMG sensor design, operational amplifier

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s cíli a řešením závěrečné práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta a komise. Otázky komise k obhajobě: 1. Zlepšení digitálním zesílením – nebude se zesilovat i šum? 2. Proč nebyli vlivy uvažovány na začátku práce? 3. Existuje nějaký referenční senzor – použil jste ho?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Dalibor Biolek, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Radovan Novotný, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Pekárek, Ph.D. (člen)
Ing. Radim Hrdý, Ph.D. (člen)
Ing. Břetislav Mikel, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Student beze zbytku splnil zadání bakalářské práce. Navrhl, realizoval a otestoval funkční prototyp bezdrátového EMG senzoru s vícero elektrodami, včetně návrhu hardwaru, softwaru, komunikačního protokolu a základního testování. Práce rovněž obsahuje úvahy o budoucím rozšíření systému.

Text práce je dobře strukturován. Jednotlivé kapitoly na sebe logicky navazují a pokrývají jak teoretické základy, tak praktickou realizaci zařízení. Z formálního hlediska je práce zpracována velmi dobře. Jazyková úroveň je nadstandardní text je odborný, stylisticky vyvážený a gramaticky správný. Nicméně, díky studentově roztěkanosti, byla odevdána jeho předfinální verze. Student využil široké spektrum odborných zdrojů, včetně datasheetů, vědeckých článků a technických dokumentací.

Výsledkem práce je funkční prototyp bezdrátového EMG senzoru se čtyřmi elektrodami a kompaktními rozměry. Práce má vysoký aplikační potenciál v oblasti sportovní diagnostiky, rehabilitace nebo výzkumu lidského pohybu.

Celkové hodnocení - Student prokázal vysokou míru samostatnosti, technické zdatnosti a schopnosti komplexního návrhu embedded systému. Práce je po všech stránkách velmi kvalitní a doporučuji ji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Ondřej Lengál

Student Matyáš Cielecký vypracoval bakalářskou práci na téma: Mnohoelektrodový bezdrátový senzor pro povrchovou elektromyografii v rozsahu osmdesáti dvou stran. Práce je mimo úvod, zasazení do širšího přehledu a závěr rozdělena do sedmi kapitol, z nichž tři se zabývají teorií a čtyři praktické části. Teoretické kapitoly jsou velmi dobře zpracovány. Student na základě těchto kapitol jednoznačně zdůvodňuje metodiku návrhu zařízení a svědomitě popisuje jednotlivé kroky při zdokonalování návrhu. Celý návrh zařízení je provedený velmi dobře a provedené experimenty jsou opodstatněné a adekvátní. Práci lze ale vytknout několik formálních poklesků: v obsahu chybí seznam obrázků, seznam symbolů a zkratek je špatně umístěn, citace zdrojů nejdou postupně za sebou, chybí popis několika symbolů a některé odstavce jsou špatně formátovány. V práci je dále hned několik hovorových výrazů, které bohužel snižují úroveň celé jinak jazykově dobré práce. Práci hodnotím jako kvalitní a oceňuji velmi dobrý přístup studenta. Zadání bylo splněno a dle výše uvedeného práci hodnotím stupněm A (92 bodů). Topics for thesis defence:
  1. Uveďte skutečnosti, které ovlivňují kvalitu snímání sEMG signálu na povrchu kůže a popište způsoby, jakými lze kvalitu snímání zvýšit.
  2. Popište rozdíly mezi prvním a druhým návrhem elektrodového pole a odůvodněte je.
Points proposed by reviewer: 92

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová