Indirect estimation of vertical ground reaction force from a body-mounted INS/GPS using machine learning
Julkaisuvuosi
2021
Tekijät
Sharma, Dharmendra; Davidson, Pavel; Müller, Philipp; Piche, Robert Adrien
Tiivistelmä
Vertical ground reaction force (vGRF) can be measured by force plates or instrumented treadmills, but their application is limited to indoor environments. Insoles remove this restriction but suffer from low durability (several hundred hours). Therefore, interest in the indirect estimation of vGRF using inertial measurement units and machine learning techniques has increased. This paper presents a methodology for indirectly estimating vGRF and other features used in gait analysis from measurements of a wearable GPS-aided inertial navigation system (INS/GPS) device. A set of 27 features was extracted from the INS/GPS data. Feature analysis showed that six of these features suffice to provide precise estimates of 11 different gait parameters. Bagged ensembles of regression trees were then trained and used for predicting gait parameters for a dataset from the test subject from whom the training data were collected and for a dataset from a subject for whom no training data were available. The prediction accuracies for the latter were significantly worse than for the first subject but still sufficiently good. K-nearest neighbor (KNN) and long short-term memory (LSTM) neural networks were then used for predicting vGRF and ground contact times. The KNN yielded a lower normalized root mean square error than the neural network for vGRF predictions but cannot detect new patterns in force curves.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy
Sharma Dharmendra
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Kokonaan avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet; Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Ei
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.3390/s21041553
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä