传感器应用科学家们开发了一种人工智能的智能鞋垫

sensorexpert 发表于 2020-09-22 15:39:15 收藏 已收藏
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传感器应用科学家们开发了一种人工智能的智能鞋垫

sensorexpert 发表于 2020-09-22 15:39:15
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传感器应用科学家们已经开发出一种人工智能的智能鞋垫,可以立即将任何鞋子变成便携式步态分析实验室。

对于大多数人来说,走路迈出的第一步可能并不值得注意,但是史蒂文斯理工学院的研究人员认为,分析某人的行走方式可以为行动不便或受伤的人们带来很多帮助。

史蒂文斯理工学院的研究人员已开发出一种由AI驱动的智能鞋垫,该鞋垫可立即将任何鞋子变成便携式步态分析实验室。(史蒂文斯理工学院)

根据发表在《IEEE神经系统与康复工程汇刊》上的研究表明,科学家们已经开发出一种智能鞋垫,可以立即将任何鞋子变成便携式步态分析实验室。这项工作可以为临床研究人员提供一种新的方法来精确测量运动障碍或肌肉骨骼损伤患者在其生活环境中的步行功能,还可以帮助运动员提高跑步技术。

史蒂文斯可穿戴机器人系统实验室(Stevens Wearable Robotic Systems Lab)首席作者兼主任达米亚诺·扎诺托(Damiano Zanotto)说:“从实用的角度来看,这个研究成果是无价的,我们现在能够在现实环境中实时准确地分析一个人的步态。”

当前,在现实生活中获取一个人步态的可靠信息对研究人员来说仍然是一个挑战。标准的步态分析技术,如基于摄像机的运动捕捉系统测力板,价格昂贵,只能在实验室内使用,因此它们对人们在现实世界中的行走方式提供的见解很少。新兴的可穿戴技术,如智能鞋、吊舱和鞋垫,可以潜在地克服这一限制,但现有的产品无法提供准确的步态数据。

而Zanotto和他的团队展示的他们的智能鞋垫能够提供关于穿戴者步幅的长度、速度和力量的实时数据,比现有的步行技术具有更好的精确度,而且成本仅为传统实验室设备的一小部分。

据悉,该团队利用“SportSole”技术使用加速计和陀螺仪来监测人们在空中的运动和方向,并使用一系列力传感器来检测足底压力,使其能够每秒捕获500个读数,比智能计步器和其他可穿戴步态分析工具提高了五倍左右。

由于可穿戴运动传感器固有的噪声,Zanotto将每秒500次的测量数据处理为几个关键特征,然后将结果输入一个人工智能算法,该算法可以快速提取精确到几个百分点以内的步态参数。

无论人们是步行还是跑步,智能鞋底都能发挥作用,并在不需要为个人用户进行校准或定制的情况下产生准确的结果。初步测试表明,SportSole甚至适用于3岁以下的儿童和患有前庭障碍的老年人,他们的步态模式与健康成人有很大不同。

在智能鞋垫中值得注意的是使用现成的传感器,这将最终使技术更易于扩展。根据研究人员的说法,使用的传感器价格在100美元左右,并配有人工智能来提取可靠的数据。Zanotto说:“我们正在以更低的成本取得同样或更好的成果,在推广这项技术方面,这是一件大事。”该小组目前正集中精力测试临床使用的运动鞋底。

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