Nuevo marco para el reconocimiento de actividades humanas para sistemas de rehabilitación de la marcha portátiles
Autores: Moawad, A.; El-Khoreby, Mohamed A.; Fawaz, Shereen I.; Issa, Hanady H.; Awad, Mohammed I.; Abdellatif, A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Nuevo marco para el reconocimiento de actividades humanas para sistemas de rehabilitación de la marcha portátiles
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Reconocimiento de actividad humana
Sensores portátiles
Rehabilitación de la marcha
Robots asistentes
Electromiografía
Unidades de medida inercial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo presenta un nuevo marco de reconocimiento de actividad humana (HAR) utilizando sensores portátiles, específicamente dirigido a aplicaciones en rehabilitación de la marcha y robots asistentes. La nueva metodología incluye el uso de un conjunto de datos de código abierto. Este conjunto de datos incluye señales de electromiografía de superficie (sEMG) y unidades de medida inercial (IMUs) para el miembro inferior de 22 sujetos sanos. Se incluyeron varias actividades de la vida diaria (AVDs), como caminar, subir/bajar escaleras y caminar en rampa. Se propone un nuevo marco para el acondicionamiento de señales, eliminación de ruido, filtrado, extracción de características y clasificación de actividades. Tras probar varios enfoques de acondicionamiento de señales, como la transformada wavelet (WT), el análisis de componentes principales (PCA) y la descomposición en modos empíricos (EMD), se elige un enfoque basado en análisis autocepstral (ACA). Dicho enfoque complejo y efectivo permite el uso de clasificadores supervisados como el vecino más cercano (KNN), redes neuronales (NN) y bosque aleatorio (RF). El clasificador de bosque aleatorio ha mostrado los mejores resultados con una precisión del 97.63% para las señales de EMG extraídas del músculo sóleo. Además, RF ha mostrado los mejores resultados para las señales de IMU con un 98.52%. Estos resultados enfatizan el potencial del nuevo marco de sistemas HAR portátiles en la rehabilitación de la marcha, allanando el camino para la implementación en tiempo real en dispositivos asistentes de miembros inferiores.
Descripción
Este artículo presenta un nuevo marco de reconocimiento de actividad humana (HAR) utilizando sensores portátiles, específicamente dirigido a aplicaciones en rehabilitación de la marcha y robots asistentes. La nueva metodología incluye el uso de un conjunto de datos de código abierto. Este conjunto de datos incluye señales de electromiografía de superficie (sEMG) y unidades de medida inercial (IMUs) para el miembro inferior de 22 sujetos sanos. Se incluyeron varias actividades de la vida diaria (AVDs), como caminar, subir/bajar escaleras y caminar en rampa. Se propone un nuevo marco para el acondicionamiento de señales, eliminación de ruido, filtrado, extracción de características y clasificación de actividades. Tras probar varios enfoques de acondicionamiento de señales, como la transformada wavelet (WT), el análisis de componentes principales (PCA) y la descomposición en modos empíricos (EMD), se elige un enfoque basado en análisis autocepstral (ACA). Dicho enfoque complejo y efectivo permite el uso de clasificadores supervisados como el vecino más cercano (KNN), redes neuronales (NN) y bosque aleatorio (RF). El clasificador de bosque aleatorio ha mostrado los mejores resultados con una precisión del 97.63% para las señales de EMG extraídas del músculo sóleo. Además, RF ha mostrado los mejores resultados para las señales de IMU con un 98.52%. Estos resultados enfatizan el potencial del nuevo marco de sistemas HAR portátiles en la rehabilitación de la marcha, allanando el camino para la implementación en tiempo real en dispositivos asistentes de miembros inferiores.