【例会】论文“FreeWalker: a smart insole for longitudinal gait analysis”学习报告

报告人:刘杰

参加人员:

教师:安宁、杨矫云、阙夏、吴玺。

学生:程光洋、陈绪、段优、贵芳、高思、胡庭进、景波、刘超、刘杰、滕越、唐晨、严金戈、姚小慧、张永。

请假人员:江思源,殷越,王永进,陶勇森。

报告内容:这篇论文主要介绍一款可以做步态分析的智能鞋垫以及分析步态的一整套系统:硬件设计,数据采集与传输模块,数据分析和图形用户界面;整体系统如下图所示:

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在硬件设计方面,文章主要在鞋垫上安装了8个直径5mm的压力传感器,一个三轴加速度计和一个三轴陀螺仪,其中压力传感器用来获取脚部各个部位的压力分布情况,三轴加速度计和三轴陀螺仪则分别获取脚的三个方向的加速度以及脚的方向信息。具体参数如下表所示:

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另外,数据采集和传输模块主要用SD卡暂存数据,无线芯片传输数据以及无线接收器接收数据,其中压力传感器采样频率为1000hz,三轴加速度计和三轴陀螺仪采样频率受所采用的处理器型号的限制为100hz;数据分析和图形用户界面主要是作者基于LabView平台开发的一款软件实现,界面如下图所示:

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文章最后在设定一定实验规则后,完成了对整套系统的性能评估,在将步态周期分为:摆荡,触地,站立,推进四个阶段后,整套系统可以根据从压力传感器获得的数据很好地区分步态周期的各个阶段,利用三轴加速度计获得的加速度值可以进一步计算距离以及利用三轴陀螺仪得出运动方向等信息。文章所涉及的内容有望在体育娱乐医疗等领域得到进一步发展,作者也明确了未来的工作方向。

个人心得:整篇文章篇幅不大,但给出了比较一个完整的系统,从基础硬件到数据采集与传输再到数据的处理和可视化,整套系统很完备而且能正常工作,描述了一个完整的工作。而且,想比于传统的多相机运动捕捉系统和平台来进行步态分析,利用智能鞋垫成本更低,更便捷,对环境要求降低,实时性得到显著提高,使得步态分析变得比较简单。美中不足的是整套系统工作范围并没有得到较大提升,采样频率不低的同时造成电池续航只有24小时,另外只开发了电脑端软件观察相关的数据,感觉如果开发了手机端(便携设备)的软件,可以用途更广。另外,压力传感器方面其实可以做一个优化实验,包括数量的优化和摆放位置的选择(在另一篇论文中看到的,虽然不是拿来做步态分析,而是做姿势分类)。最后就是,如果每个模块都仔细介绍下就更好了,文章篇幅不大,感觉可以增加一点篇幅细讲一些模块的功能。

参考文献:B Wang,KS Rajput,WK Tam,AK Tung,Z Yang.FreeWalker: a smart insole for longitudinal gait analysis.Engineering in Medicine & Biology Society, 2015.

Sazonov E S, Fulk G, Hill J, et al. Monitoring of posture allocations and activities by a shoe-based wearable sensor[J]. IEEE transactions on bio-medical engineering, 2011, 58(4):983-90.

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2 Responses to 【例会】论文“FreeWalker: a smart insole for longitudinal gait analysis”学习报告

  1. 段, 优 says:

    本篇文章主要介绍了鞋垫硬件部分的设计,虽然鞋垫已经完成,但只是在实验环境下完成的,并未对其结构进行优化,长期使用可能会出现损坏。另外采集的数据只是说放入了平台中,但对数据的具体处理并未介绍。

  2. 张永 says:

    该系统虽然相较于压力步道成本降低,但是也受限一定的范围,如果能够把数据传输到手机端可以不受空间环境限制会更好。

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