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Objective:This research analyzed the lower-limb motion in kinetic and kinematic way while walking on various terrains to develop Foot-Ground Contact Detection (FGCD) algorithm using the Inertial Measurement Unit (IMU).
Background: To estimate the location of human in GPS-denied environments, it is well known that the lower-limb kinematics based on IMU sensors, and pressure insoles are very useful. IMU is mainly used to solve the lower-limb kinematics, and pressure insole are mainly used to detect the foot-ground contacts in stance phase. However, the use of multiple sensors are not desirable in most cases. Therefore, only IMU based FGCD can be an efficient method.
Method: Orientation and acceleration of lower-limb of 10 participants were measured using IMU while walking on flat ground, ascending and descending slope and stairs. And the inertial information showing significant changes at the Heel strike (HS), Full contact (FC), Heel off (HO) and Toe off (TO) was analyzed.
Results: The results confirm that pitch angle, rate of pitch angle of foot and shank, and acceleration in x, z directions of the foot are useful in detecting the four different contacts in five different walking terrain.
Conclusion: IMU based FGCD Algorithm considering all walking terrain possible in daily life was successfully developed based on all IMU output signals showing significant changes at the four steps of stance phase.
Application: The information of the contact between foot and ground can be used for solving lower-limb kinematics to estimating an individual"s location and walking speed.
Background: To estimate the location of human in GPS-denied environments, it is well known that the lower-limb kinematics based on IMU sensors, and pressure insoles are very useful. IMU is mainly used to solve the lower-limb kinematics, and pressure insole are mainly used to detect the foot-ground contacts in stance phase. However, the use of multiple sensors are not desirable in most cases. Therefore, only IMU based FGCD can be an efficient method.
Method: Orientation and acceleration of lower-limb of 10 participants were measured using IMU while walking on flat ground, ascending and descending slope and stairs. And the inertial information showing significant changes at the Heel strike (HS), Full contact (FC), Heel off (HO) and Toe off (TO) was analyzed.
Results: The results confirm that pitch angle, rate of pitch angle of foot and shank, and acceleration in x, z directions of the foot are useful in detecting the four different contacts in five different walking terrain.
Conclusion: IMU based FGCD Algorithm considering all walking terrain possible in daily life was successfully developed based on all IMU output signals showing significant changes at the four steps of stance phase.
Application: The information of the contact between foot and ground can be used for solving lower-limb kinematics to estimating an individual"s location and walking speed.
목차
1. Introduction
2. Method
3. The Experimental Results
4. Discussion
5. Conclusion
참고문헌 (29)
참고문헌 신청
[단행본] - Adrian, M. / 1995 / The Biomechanics of Human Movement / Benchmark Press
[학술지(정기간행물)] - 안승찬 / 2004 / 저항센서와 자이로센서를 이용한 새로운 보행주기 검출시스템의 개발 및 평가 / 한국정밀공학회지 21 (10) : 196 ~ 203
[학술지(정기간행물)] - Bamberg, S.J.M. / 2008 / Gait Analysis Using a Shoe-integrated Wireless Sensor System / IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine 12 : 413 ~ 423
[학술지(정기간행물)] - Banos, O. / 2014 / Dealing with The Effects of Sensor Displacement in Wearable Activity Recognition / Sensors 14 : 9995 ~ 10023
[학술대회논문] - Benocci, M. / 2009 / A Wireless System for Gait and Posture Analysis Based on Pressure Insoles and Inertial Measurement Units / Proceeding of the 3rd International Conference on Pervasive Computing Technologies for Healthcare : 1 ~ 6
[학술지(정기간행물)] - 안승찬 / 2004 / 저항센서와 자이로센서를 이용한 새로운 보행주기 검출시스템의 개발 및 평가 / 한국정밀공학회지 21 (10) : 196 ~ 203
[학술지(정기간행물)] - Bamberg, S.J.M. / 2008 / Gait Analysis Using a Shoe-integrated Wireless Sensor System / IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine 12 : 413 ~ 423
[학술지(정기간행물)] - Banos, O. / 2014 / Dealing with The Effects of Sensor Displacement in Wearable Activity Recognition / Sensors 14 : 9995 ~ 10023
[학술대회논문] - Benocci, M. / 2009 / A Wireless System for Gait and Posture Analysis Based on Pressure Insoles and Inertial Measurement Units / Proceeding of the 3rd International Conference on Pervasive Computing Technologies for Healthcare : 1 ~ 6
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