Estimación en Tiempo Real de la Fuerza de Reacción Vertical del Suelo en un Marco de Simulación Unificado Utilizando Sensores de Unidad de Medida Inercial
Autores: Recinos, Elliot; Abella, John; Riyaz, Shayan; Demircan, Emel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Estimación en Tiempo Real de la Fuerza de Reacción Vertical del Suelo en un Marco de Simulación Unificado Utilizando Sensores de Unidad de Medida Inercial
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Avances
Tecnología computacional
Simulación basada en modelos
Fuerzas de reacción del suelo
Modelo basado en biomecánica
Datos de unidad de medida inercial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
Los avances recientes en tecnología computacional han permitido el uso de simulación basada en modelos con seguimiento de movimiento en tiempo real para estimar las fuerzas de reacción del suelo durante la marcha. Aquí mostramos que un modelo biomecánico que incluye el contacto pie-suelo puede reproducir las fuerzas de reacción del suelo medidas utilizando datos de unidades de medida inerciales durante el soporte de una pierna, salto de soporte único, salto de lado a lado, trote y salto. El marco se basa en nuestro trabajo previo sobre la integración de los modelos musculoesqueléticos de OpenSim con el entorno de Unity. La validación se realizó en un solo sujeto que realizó varias tareas que involucran la extremidad inferior. La novedad de este artículo incluye la integración y el seguimiento en tiempo real de los datos de unidades de medida inerciales en el marco actual, así como la estimación de fuerzas de contacto utilizando modelos musculoesqueléticos basados en la biología. Los errores RMS de seguimiento de las fuerzas de reacción vertical del suelo son 0.027 peso corporal, 0.174 peso corporal, 0.173 peso corporal, 0.095 peso corporal y 0.10 peso corporal para el soporte de una pierna, salto de soporte único, salto de lado a lado, trote y salto, respectivamente. El error RMS promedio para todas las tareas y ensayos es 0.112 peso corporal. Este artículo proporciona un marco computacional para futuras aplicaciones en el análisis del movimiento humano de cuerpo completo.
Descripción
Los avances recientes en tecnología computacional han permitido el uso de simulación basada en modelos con seguimiento de movimiento en tiempo real para estimar las fuerzas de reacción del suelo durante la marcha. Aquí mostramos que un modelo biomecánico que incluye el contacto pie-suelo puede reproducir las fuerzas de reacción del suelo medidas utilizando datos de unidades de medida inerciales durante el soporte de una pierna, salto de soporte único, salto de lado a lado, trote y salto. El marco se basa en nuestro trabajo previo sobre la integración de los modelos musculoesqueléticos de OpenSim con el entorno de Unity. La validación se realizó en un solo sujeto que realizó varias tareas que involucran la extremidad inferior. La novedad de este artículo incluye la integración y el seguimiento en tiempo real de los datos de unidades de medida inerciales en el marco actual, así como la estimación de fuerzas de contacto utilizando modelos musculoesqueléticos basados en la biología. Los errores RMS de seguimiento de las fuerzas de reacción vertical del suelo son 0.027 peso corporal, 0.174 peso corporal, 0.173 peso corporal, 0.095 peso corporal y 0.10 peso corporal para el soporte de una pierna, salto de soporte único, salto de lado a lado, trote y salto, respectivamente. El error RMS promedio para todas las tareas y ensayos es 0.112 peso corporal. Este artículo proporciona un marco computacional para futuras aplicaciones en el análisis del movimiento humano de cuerpo completo.