傳感器應(yīng)用科學(xué)家們開發(fā)了一種人工智能的智能鞋墊

傳感器應(yīng)用科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種人工智能的智能鞋墊，可以立即將任何鞋子變成便攜式步態(tài)分析實(shí)驗(yàn)室。

對于大多數(shù)人來說，走路邁出的第一步可能并不值得注意，但是史蒂文斯理工學(xué)院的研究人員認(rèn)為，分析某人的行走方式可以為行動不便或受傷的人們帶來很多幫助。

史蒂文斯理工學(xué)院的研究人員已開發(fā)出一種由AI驅(qū)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(shí)驗(yàn)室。（史蒂文斯理工學(xué)院）

根據(jù)發(fā)表在《IEEE神經(jīng)系統(tǒng)與康復(fù)工程匯刊》上的研究表明，科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種智能鞋墊，可以立即將任何鞋子變成便攜式步態(tài)分析實(shí)驗(yàn)室。這項(xiàng)工作可以為臨床研究人員提供一種新的方法來精確測量運(yùn)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，還可以幫助運(yùn)動員提高跑步技術(shù)。

史蒂文斯可穿戴機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（Stevens Wearable Robotic Systems Lab）首席作者兼主任達(dá)米亞諾·扎諾托（Damiano Zanotto）說：“從實(shí)用的角度來看，這個(gè)研究成果是無價(jià)的，我們現(xiàn)在能夠在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地分析一個(gè)人的步態(tài)?！?/p>

當(dāng)前，在現(xiàn)實(shí)生活中獲取一個(gè)人步態(tài)的可靠信息對研究人員來說仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。標(biāo)準(zhǔn)的步態(tài)分析技術(shù)，如基于攝像機(jī)的運(yùn)動捕捉系統(tǒng)測力板，價(jià)格昂貴，只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用，因此它們對人們在現(xiàn)實(shí)世界中的行走方式提供的見解很少。新興的可穿戴技術(shù)，如智能鞋、吊艙和鞋墊，可以潛在地克服這一限制，但現(xiàn)有的產(chǎn)品無法提供準(zhǔn)確的步態(tài)數(shù)據(jù)。

而Zanotto和他的團(tuán)隊(duì)展示的他們的智能鞋墊能夠提供關(guān)于穿戴者步幅的長度、速度和力量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，比現(xiàn)有的步行技術(shù)具有更好的精確度，而且成本僅為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的一小部分。

據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)利用“SportSole”技術(shù)使用加速計(jì)和陀螺儀來監(jiān)測人們在空中的運(yùn)動和方向，并使用一系列力傳感器來檢測足底壓力，使其能夠每秒捕獲500個(gè)讀數(shù)，比智能計(jì)步器和其他可穿戴步態(tài)分析工具提高了五倍左右。

由于可穿戴運(yùn)動傳感器固有的噪聲，Zanotto將每秒500次的測量數(shù)據(jù)處理為幾個(gè)關(guān)鍵特征，然后將結(jié)果輸入一個(gè)人工智能算法，該算法可以快速提取精確到幾個(gè)百分點(diǎn)以內(nèi)的步態(tài)參數(shù)。

無論人們是步行還是跑步，智能鞋底都能發(fā)揮作用，并在不需要為個(gè)人用戶進(jìn)行校準(zhǔn)或定制的情況下產(chǎn)生準(zhǔn)確的結(jié)果。初步測試表明，SportSole甚至適用于3歲以下的兒童和患有前庭障礙的老年人，他們的步態(tài)模式與健康成人有很大不同。

在智能鞋墊中值得注意的是使用現(xiàn)成的傳感器，這將最終使技術(shù)更易于擴(kuò)展。根據(jù)研究人員的說法，使用的傳感器價(jià)格在100美元左右，并配有人工智能來提取可靠的數(shù)據(jù)。Zanotto說：“我們正在以更低的成本取得同樣或更好的成果，在推廣這項(xiàng)技術(shù)方面，這是一件大事?！痹撔〗M目前正集中精力測試臨床使用的運(yùn)動鞋底。

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