史蒂文斯理工學(xué)院的研究人員已開發(fā)出一種由AI驅(qū)動的智能鞋墊，該鞋墊可立即將任何鞋子變成便攜式步態(tài)分析實(shí)驗(yàn)室。

這項(xiàng)工作發(fā)表在2020年1月的《IEEE Transactions關(guān)于神經(jīng)系統(tǒng)和康復(fù)工程的交易》上，通過提供一種新方法來精確測量運(yùn)動障礙或肌肉骨骼損傷患者在其生活環(huán)境中的步行功能，可以使臨床研究人員受益。通過幫助運(yùn)動員改善跑步技術(shù)，該技術(shù)還可以為運(yùn)動員帶來重大進(jìn)步。

史蒂文斯可穿戴機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的首席作者兼主任達(dá)米亞諾·扎諾托(Damiano Zanotto)說：“從實(shí)際的角度來看，這是無價的。”“我們現(xiàn)在能夠在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中實(shí)時準(zhǔn)確地分析一個人的步態(tài)。”

邁出第一步似乎很簡單，但是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中獲取有關(guān)人的步態(tài)的可靠信息仍然是研究人員面臨的主要挑戰(zhàn)。黃金標(biāo)準(zhǔn)的步態(tài)分析技術(shù)(例如基于攝像頭的運(yùn)動捕捉系統(tǒng)和測力板)價格昂貴，并且只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部使用，因此對于人們在現(xiàn)實(shí)世界中的行走方式幾乎一無所知。諸如智能鞋，吊艙和鞋墊之類的新興可穿戴技術(shù)可以克服這一限制，但是現(xiàn)有產(chǎn)品無法提供準(zhǔn)確的步態(tài)數(shù)據(jù)。

Zanotto和他的團(tuán)隊在他們的工作中表明，他們的智能鞋墊可以提供有關(guān)穿著者步幅的長度，速度和力量的實(shí)時數(shù)據(jù)，其準(zhǔn)確性要高于現(xiàn)有的腳踏技術(shù)，而其成本僅為傳統(tǒng)技術(shù)的一小部分。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。(Zanotto和他的團(tuán)隊正在尋求與SportSole相關(guān)的兩項(xiàng)專利，并且?guī)准夜竞蛯I(yè)體育特許經(jīng)營權(quán)正在密切關(guān)注該團(tuán)隊的工作。)

該團(tuán)隊的SportSole技術(shù)使用加速度計和陀螺儀監(jiān)控自己在太空中的運(yùn)動和方向，并使用一系列力傳感器來檢測足底壓力，使其每秒可捕獲500個讀數(shù)，這比智能計步器和其他可穿戴步態(tài)提高了約五倍。分析工具。

然而，真正的魔力發(fā)生在鞋子外面?？纱┐魇竭\(yùn)動傳感器本身具有噪聲。為了克服這一挑戰(zhàn)，Zanotto每秒將這500次測量減速至幾個關(guān)鍵特征，然后將結(jié)果輸入AI算法中，該算法能夠快速提取精確到幾個百分點(diǎn)的步態(tài)參數(shù)。

與其他AI步態(tài)分析工具相比，這是一個很大的改進(jìn)，后者需要大量計算，并且需要記錄數(shù)據(jù)以便以后進(jìn)行分析。史蒂文斯系統(tǒng)效率更高，可將其烘焙到能夠進(jìn)行實(shí)時步態(tài)分析的微控制器中。

無論佩戴者是走路還是跑步，它都可以工作，并且可以生成準(zhǔn)確的結(jié)果，而無需為單個用戶進(jìn)行校準(zhǔn)或定制。初步測試表明，SportSole甚至適用于3歲以下的兒童和前庭疾病的老年人，其步態(tài)模式與健康成年人的步態(tài)非常不同。