RoboGait:用于人体步态分析的非侵入性机器人系统

IF 1.1 4区 计算机科学 Q4 AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS
David Álvarez, Diego Guffanti, Alberto Brunete, Miguel Hernando, Ernesto Gambao
{"title":"RoboGait:用于人体步态分析的非侵入性机器人系统","authors":"David Álvarez, Diego Guffanti, Alberto Brunete, Miguel Hernando, Ernesto Gambao","doi":"10.4995/riai.2023.20066","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Actualmente, los sistemas utilizados en laboratorios para analizar la marcha se basan en técnicas marcadores o sensores colocados sobre el cuerpo del paciente, lo que resulta en un proceso que requiere un tiempo largo de preparación y calibración, así como la incomodidad que causa a los pacientes tener dispositivos colocados por el cuerpo. Adem´as, el espacio en el que se pueden realizar pruebas resulta muy limitado. En respuesta a estas problemáticas, se ha desarrollado el sistema robótico RoboGait. Consiste en un robot móvil capaz de navegar autónomamente delante del paciente. El robot incluye una cámara RGBD en su parte superior para captar el cuerpo humano. Este sistema no requiere marcadores adheridos al cuerpo del paciente ya que utiliza la información proporcionada por la cámara RGBD para analizar la marcha. El objetivo de este estudio es demostrar la validez de RoboGait y su aplicabilidad en entornos clínicos. Para conseguirlo, se ha optado por mejorar la estimación de señales cinemáticas y espacio-temporales de la marcha procesando las medidas de la cámara con redes neuronales artificiales (RNA) entrenadas usando datos obtenidos de un sistema Vicon® certificado. Posteriormente, se ha medido el rendimiento del sistema en la clasificación de patrones normales y patológicos, utilizando como referencia un sistema basado en sensores inerciales Xsens®. De este modo, se ha probado el sistema robótico móvil en un rango amplio de la marcha, al tiempo que se ha comparado con un sistema comercial en las mismas condiciones experimentales. Los resultados obtenidos demuestran que RoboGait puede realizar el análisis de la marcha con suficiente precisión,mostrando un gran potencial para su análisis clínico y la identificación de patologías.","PeriodicalId":54463,"journal":{"name":"Revista Iberoamericana De Automatica E Informatica Industrial","volume":"19 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":1.1000,"publicationDate":"2023-10-31","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"RoboGait: sistema robótico no invasivo para el análisis de la marcha humana\",\"authors\":\"David Álvarez, Diego Guffanti, Alberto Brunete, Miguel Hernando, Ernesto Gambao\",\"doi\":\"10.4995/riai.2023.20066\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Actualmente, los sistemas utilizados en laboratorios para analizar la marcha se basan en técnicas marcadores o sensores colocados sobre el cuerpo del paciente, lo que resulta en un proceso que requiere un tiempo largo de preparación y calibración, así como la incomodidad que causa a los pacientes tener dispositivos colocados por el cuerpo. Adem´as, el espacio en el que se pueden realizar pruebas resulta muy limitado. En respuesta a estas problemáticas, se ha desarrollado el sistema robótico RoboGait. Consiste en un robot móvil capaz de navegar autónomamente delante del paciente. El robot incluye una cámara RGBD en su parte superior para captar el cuerpo humano. Este sistema no requiere marcadores adheridos al cuerpo del paciente ya que utiliza la información proporcionada por la cámara RGBD para analizar la marcha. El objetivo de este estudio es demostrar la validez de RoboGait y su aplicabilidad en entornos clínicos. Para conseguirlo, se ha optado por mejorar la estimación de señales cinemáticas y espacio-temporales de la marcha procesando las medidas de la cámara con redes neuronales artificiales (RNA) entrenadas usando datos obtenidos de un sistema Vicon® certificado. Posteriormente, se ha medido el rendimiento del sistema en la clasificación de patrones normales y patológicos, utilizando como referencia un sistema basado en sensores inerciales Xsens®. De este modo, se ha probado el sistema robótico móvil en un rango amplio de la marcha, al tiempo que se ha comparado con un sistema comercial en las mismas condiciones experimentales. Los resultados obtenidos demuestran que RoboGait puede realizar el análisis de la marcha con suficiente precisión,mostrando un gran potencial para su análisis clínico y la identificación de patologías.\",\"PeriodicalId\":54463,\"journal\":{\"name\":\"Revista Iberoamericana De Automatica E Informatica Industrial\",\"volume\":\"19 1\",\"pages\":\"0\"},\"PeriodicalIF\":1.1000,\"publicationDate\":\"2023-10-31\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Revista Iberoamericana De Automatica E Informatica Industrial\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.4995/riai.2023.20066\",\"RegionNum\":4,\"RegionCategory\":\"计算机科学\",\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"Q4\",\"JCRName\":\"AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Revista Iberoamericana De Automatica E Informatica Industrial","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.4995/riai.2023.20066","RegionNum":4,"RegionCategory":"计算机科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q4","JCRName":"AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

摘要

目前,用于研究系统技术进展是以传感器放置的标记或对病人的身体,导致这一过程需要很长时间的准备和校准,以及不安,导致患者有设备的放置开去。此外,可以进行测试的空间非常有限。为了应对这些问题,机器人系统RoboGait被开发出来。它由一个能够在病人面前自主导航的移动机器人组成。机器人顶部有一个RGBD摄像头,用来捕捉人体。该系统不需要将标记物附着在患者身上,因为它使用RGBD相机提供的信息来分析步态。本研究的目的是证明机器人步态的有效性及其在临床环境中的适用性。为了实现这一目标,我们选择了改进步态运动学和时空信号的估计,方法是使用经过训练的人工神经网络(ann)处理摄像机测量值,使用从认证的Vicon®系统获得的数据。随后,使用基于Xsens®惯性传感器的系统作为参考,测量了系统在正常和病理模式分类中的性能。通过这种方式,移动机器人系统在宽步态范围内进行了测试,并与在相同实验条件下的商业系统进行了比较。结果表明,RoboGait可以进行足够精确的步态分析,在临床分析和病理识别方面具有巨大的潜力。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
RoboGait: sistema robótico no invasivo para el análisis de la marcha humana
Actualmente, los sistemas utilizados en laboratorios para analizar la marcha se basan en técnicas marcadores o sensores colocados sobre el cuerpo del paciente, lo que resulta en un proceso que requiere un tiempo largo de preparación y calibración, así como la incomodidad que causa a los pacientes tener dispositivos colocados por el cuerpo. Adem´as, el espacio en el que se pueden realizar pruebas resulta muy limitado. En respuesta a estas problemáticas, se ha desarrollado el sistema robótico RoboGait. Consiste en un robot móvil capaz de navegar autónomamente delante del paciente. El robot incluye una cámara RGBD en su parte superior para captar el cuerpo humano. Este sistema no requiere marcadores adheridos al cuerpo del paciente ya que utiliza la información proporcionada por la cámara RGBD para analizar la marcha. El objetivo de este estudio es demostrar la validez de RoboGait y su aplicabilidad en entornos clínicos. Para conseguirlo, se ha optado por mejorar la estimación de señales cinemáticas y espacio-temporales de la marcha procesando las medidas de la cámara con redes neuronales artificiales (RNA) entrenadas usando datos obtenidos de un sistema Vicon® certificado. Posteriormente, se ha medido el rendimiento del sistema en la clasificación de patrones normales y patológicos, utilizando como referencia un sistema basado en sensores inerciales Xsens®. De este modo, se ha probado el sistema robótico móvil en un rango amplio de la marcha, al tiempo que se ha comparado con un sistema comercial en las mismas condiciones experimentales. Los resultados obtenidos demuestran que RoboGait puede realizar el análisis de la marcha con suficiente precisión,mostrando un gran potencial para su análisis clínico y la identificación de patologías.
求助全文
通过发布文献求助,成功后即可免费获取论文全文。 去求助
来源期刊
CiteScore
3.00
自引率
13.30%
发文量
15
审稿时长
>12 weeks
期刊介绍: La Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial (RIAI) es el órgano de expresión del Comité Español de Automática (CEA), miembro de la Federación Internacional de Control Automático (IFAC). La revista se desarrolla en el marco de la comunidad iberoamericana, y en general, en los entornos en los que el español constituye el idioma básico y no excluyente de comunicación. RIAI engloba las siguientes temáticas: • Teoría de control y sistemas. • Ingeniería de control de procesos e instrumentación. • Técnicas de control avanzado. • Automatización y control de sistemas de producción. • Robótica y sistemas robotizados. • Arquitecturas de control y tecnología de computadores aplicada al control automático de sistemas. • Sistemas de tiempo real e informática industrial aplicados al control automático de sistemas. • Filtrado, estimación y análisis y tratamiento de señales e imágenes aplicados al control automático de sistemas. • Visión por computador aplicada al control automático de sistemas. • Modelado, identificación, simulación y optimización de sistemas. • Inteligencia computacional y técnicas de supervisión y detección de fallos aplicados al control automático de sistemas. • Historia de la automática. La automática en sistemas sociales, económicos y empresariales. • Cuestiones docentes y de formación en automática. • Control de sistemas en red y complejos a gran escala. • Control automático de procesos industriales, sistemas energéticos, mineros, ingeniería civil y edificios. • Control automático de sistemas de transporte y vehículos. • Control automático en bioingeniería, biología, agricultura, ecología y medicina. • Control automático de máquinas y motores y mecatrónica.
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
确定
请完成安全验证×
copy
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
右上角分享
点击右上角分享
0
联系我们:info@booksci.cn Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。 Copyright © 2023 布克学术 All rights reserved.
京ICP备2023020795号-1
ghs 京公网安备 11010802042870号
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术官方微信