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

這項工作發(fā)表在2020年1月的《IEEE Transactions關于神經系統(tǒng)和康復工程的交易》上，通過提供一種新方法來精確測量運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。通過幫助運動員改善跑步技術，該技術還可以為運動員帶來重大進步。

史蒂文斯可穿戴機器人系統(tǒng)實驗室的首席作者兼主任達米亞諾·扎諾托(Damiano Zanotto)說：“從實際的角度來看，這是無價的。”“我們現(xiàn)在能夠在現(xiàn)實環(huán)境中實時準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)實環(huán)境中獲取有關人的步態(tài)的可靠信息仍然是研究人員面臨的主要挑戰(zhàn)。黃金標準的步態(tài)分析技術(例如基于攝像頭的運動捕捉系統(tǒng)和測力板)價格昂貴，并且只能在實驗室內部使用，因此對于人們在現(xiàn)實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可以克服這一限制，但是現(xiàn)有產品無法提供準確的步態(tài)數(shù)據(jù)。

Zanotto和他的團隊在他們的工作中表明，他們的智能鞋墊可以提供有關穿著者步幅的長度，速度和力量的實時數(shù)據(jù)，其準確性要高于現(xiàn)有的腳踏技術，而其成本僅為傳統(tǒng)技術的一小部分。實驗室設備。(Zanotto和他的團隊正在尋求與SportSole相關的兩項專利，并且?guī)准夜竞蛯I(yè)體育特許經營權正在密切關注該團隊的工作。)

該團隊的SportSole技術使用加速度計和陀螺儀監(jiān)控自己在太空中的運動和方向，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。可穿戴式運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鍵特征，然后將結果輸入AI算法中，該算法能夠快速提取精確到幾個百分點的步態(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，后者需要大量計算，并且需要記錄數(shù)據(jù)以便以后進行分析。史蒂文斯系統(tǒng)效率更高，可將其烘焙到能夠進行實時步態(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，并且可以生成準確的結果，而無需為單個用戶進行校準或定制。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。