利用扩展卡尔曼滤波估计下肢关节的运动学

IF 0.3 Q4 ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY
Óscar Andrés Vivas Albán, Deisy Carolina Valencia Chacón, Katherin Julieth Quijano Guzmán, Vincent David Bonett
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摘要

本文介绍了利用惯性传感器(IMU)扩展卡尔曼滤波器以低成本识别人体步态运动学参数的方法。摘要目的:评价一种高效、低成本的人体步态运动学参数识别方法。方法:获得一个人下肢的数学模型,其中包括四个惯性传感器(IMU)。为了确定运动学参数,采集了真实数据并将其引入模型中。利用VICON光学系统对扩展卡尔曼滤光片的结果进行了比较。结果:将扩展卡尔曼滤波法对人体步态参数的估计结果与使用昂贵的VICON系统的传统方法进行了比较,得到了相似的结果。结论:使用扩展卡尔曼滤波器可以很容易地识别人体步态的运动学参数,用于治疗方案的评估。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Estimación de la cinemática de las articulaciones de miembro inferior por medio del filtro de Kalman extendido
Introducción: Este documento describe el uso del filtro de Kalman extendido utilizando sensores inerciales (IMU), con el fin de realizar la identificación de los parámetros cinemáticos de la marcha humana a un bajo costo. Objetivo: Evaluar un método eficiente y de bajo costo para identificar los parámetros de la cinemática de la marcha humana. Metodología: Se obtuvo el modelo matemático de los miembros inferiores de un ser humano, al cual se le incluyeron cuatro sensores inerciales (IMU). Se tomaron datos reales que fueron introducidos al modelo con el fin de identificar los parámetros cinemáticos. Se utilizó también un sistema óptico VICON con el fin de comparar los resultados obtenidos a partir del filtro de Kalman extendido. Resultados: Los resultados obtenidos de la estimación de parámetros de la marcha humana con el método del filtro de Kalman Extendido, fueron comparados con el método tradicional utilizando un costoso sistema VICON, obteniéndose resultados similares. Conclusiones: El uso del filtro de Kalman extendido permite identificar de manera fácil los parámetros cinemáticos de la marcha humana para ser utilizados en la evaluación de protocolos de tratamiento.
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