Los investigadores del Stevens Institute of Technology han desarrollado una plantilla inteligente con tecnología de inteligencia artificial que convierte instantáneamente cualquier zapato en un laboratorio portátil de análisis de la marcha.
El trabajo, reportado en la edición de enero de 2020 de Transacciones IEEE en Sistemas Neurales e Ingeniería de Rehabilitación , podría beneficiar a los investigadores clínicos al proporcionar una nueva forma de medir con precisión la función de caminar en pacientes con trastornos del movimiento o lesiones musculoesqueléticas, en sus entornos de vida. La tecnología también podría conducir a avances significativos para los atletas, ayudándoles a mejorar su técnica de carrera.
"Desde un punto de vista práctico, eso es invaluable", dijo Damiano Zanotto, autor principal y director de Stevens Wearable Robotic Systems Lab. "Ahora podemos analizar con precisión la marcha de una persona en tiempo real, en entornos del mundo real".
Dar un solo paso puede parecer simple, pero capturar información confiable sobre la marcha de una persona en entornos de la vida real sigue siendo un gran desafío para los investigadores. Tecnologías de análisis de la marcha estándar de oro, como sistemas de captura de movimiento basados en cámara y placas de fuerza, son caros y solo se pueden usar dentro de los laboratorios, por lo que ofrecen pocas ideas sobre cómo las personas caminan en el mundo real. Las tecnologías portátiles emergentes como zapatos inteligentes, vainas y plantillas pueden superar esta limitación, pero los productos existentes no pueden proporcionardatos precisos de la marcha.
En su trabajo, Zanotto y su equipo muestran que su plantilla inteligente puede proporcionar datos en tiempo real sobre la longitud, la velocidad y la potencia del paso de un usuario con mayor precisión que las tecnologías existentes para el uso de los pies, y en una fracción delcosto del equipo de laboratorio tradicional Zanotto y su equipo están buscando dos patentes relacionadas con el SportSole, y varias compañías y franquicias deportivas profesionales están siguiendo de cerca el trabajo del equipo.
La tecnología SportSole del equipo utiliza acelerómetros y giroscopios para controlar su propio movimiento y orientación en el espacio, y una serie de sensores de fuerza para detectar la presión plantar, lo que le permite capturar 500 lecturas por segundo, alrededor de una mejora de cinco veces sobre los podómetros inteligentes y otrosherramientas de análisis de marcha ponibles.
La verdadera magia, sin embargo, ocurre fuera del zapato. Los sensores de movimiento portátiles son inherentemente ruidosos. Para superar ese desafío, Zanotto hierve esas 500 mediciones por segundo a solo unas pocas características clave, luego introduce los resultados en un algoritmo de IA capaz deextracción rápida de parámetros de marcha que son precisos dentro de un par de puntos porcentuales.
Esa es una gran mejora con respecto a otras herramientas de análisis de marcha de IA, que son computacionalmente intensivas y requieren que se registren los datos para su posterior análisis. El sistema Stevens es mucho más eficiente, lo que le permite integrarse en un microcontrolador capaz de entregar en tiempo realanálisis de la marcha.
También funciona independientemente de si el usuario camina o corre, y genera resultados precisos sin requerir calibración o personalización para usuarios individuales. Las pruebas preliminares sugieren que el SportSole incluso funciona con niños de hasta tres años de edad y ancianos con trastornos vestibulares,cuyos patrones de marcha son muy diferentes de los de los adultos sanos.
Tal precisión consistente es impresionante porque la mayoría de los investigadores de la marcha usan sensores de gama alta que cuestan $ 1,000 o más en un intento por reducir los errores. Por el contrario, Zanotto y su equipo usaron sensores listos para usar que cuestan alrededor de $ 100, confiando en AI para extraerdatos confiables ". Estamos logrando los mismos o mejores resultados a un costo mucho más bajo, y eso es un gran problema cuando se trata de escalar esta tecnología", dijo Zanotto.
Sin embargo, por ahora, el equipo se está centrando en probar el SportSole para uso clínico. Un monitor de marcha discreto y portátil podría ayudar a los investigadores a optimizar los tratamientos para personas con trastornos del movimiento, permitir el monitoreo remoto de poblaciones vulnerables u ofrecer información importante sobre la seguridady la eficacia de nuevos tratamientos que podrían afectar la marcha y el equilibrio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología Stevens . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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