Deep parallel spatial-temporal cross-attention network for continuous joint angle prediction using sEMG signals across multiple terrains
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Accurate decoding of user motion intention from surface electromyography (sEMG) signals is a critical challenge in the control of lower limb exoskeletons, particularly under non-stationary conditions and across complex terrains. Existing deep learning methods often struggle to effectively capture multi-granular signal features and decouple complex spatiotemporal dependencies, limiting their robustness. To address these issues, this paper proposes a Deep Parallel Spatial-Temporal Cross-Attention Network (PST-CAN) for continuous prediction of lower limb joint angles. First, a Multi-Scale Xception (MS-Xception) encoding module is designed to adaptively extract cross-scale spatiotemporal features from raw sEMG signals using parallel depthwise separable convolutions. Second, a Cascaded Parallel Spatiotemporal Dual Cross-Attention (PST-DCA) mechanism is introduced. By employing a parallel dual-branch structure, this mechanism explicitly decouples and models spatial muscle synergies and temporal evolution patterns, mitigating information loss associated with traditional serial fusion strategies. Experimental validation on the multi-terrain ENABL3S dataset demonstrates that PST-CAN achieves an average MAE of 2.59 \(^{\circ }\) , an RMSE of 4.19 \(^{\circ }\) , an \(R^2\) of 0.961, and a CC of 0.980 under the revised chronological training/validation/testing protocol. The proposed framework achieves the best overall performance among the evaluated baseline models and maintains robust trajectory tracking and phase alignment across complex locomotion conditions.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Deep parallel spatial-temporal cross-attention network for continuous joint angle prediction using sEMG signals across multiple terrains
- Date Crossref
- 25/08/2026
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Anhui Sanlian University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Faculty of Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Anhui Sanlian University et Faculty of Engineering.
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