undefined

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 enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Tampereen yliopisto

Davidson Pavel Orcid -palvelun logo

Müller Philipp Orcid -palvelun logo

Piche Robert Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

21

Numero

4

Artikkelinumero

1553

Sivut

1-19

Julkaisu­foorumi

67020

Julkaisufoorumitaso

1

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