Les systèmes de capture de mouvement optique de haute précision et les plateformes de force montées au sol servent de référence absolue pour la validation des semelles portables.
En capturant les trajectoires de mouvement 3D exactes et les forces de réaction du sol, ces systèmes en laboratoire permettent aux chercheurs de calculer la « référence » des métriques biomécaniques, telles que le couple articulaire de la hanche, à l'aide de la dynamique inverse. Ces données de référence précises sont ensuite comparées aux prédictions de la semelle portable, en utilisant des métriques statistiques comme l'erreur quadratique moyenne relative (rRMSE), pour prouver quantitativement la fiabilité de l'appareil.
Pour valider une semelle portable, vous devez comparer ses estimations à une certitude physique connue. Les systèmes optiques et les plateformes de force génèrent les données « référence » biomécaniques nécessaires pour vérifier mathématiquement la précision de l'appareil portable.
Établir la « Référence » Biécanique
Pour faire confiance à un appareil portable, nous devons d'abord mesurer le mouvement du corps à l'aide d'équipements dont on sait qu'ils sont précis.
Le Rôle de la Capture de Mouvement Optique
Les systèmes optiques de haute précision servent d'autorité visuelle dans le dispositif de validation. Ils suivent des marqueurs réfléchissants pour enregistrer des trajectoires de mouvement tridimensionnelles avec une précision sub-millimétrique. Ces données établissent exactement comment les segments du corps se déplacent dans l'espace.
Le Rôle des Plateformes de Force
Alors que les caméras voient le mouvement, elles ne voient pas la force. Les plateformes de force industrielles montées au sol comblent cette lacune en mesurant les forces de réaction du sol (GRF). Ces plateformes fournissent les données définitives sur les forces échangées entre les pieds du sujet et le sol.
Des Données Brutes à la Vérification
La validation ne consiste pas seulement à collecter des données ; il s'agit de les traiter pour créer une comparaison directe.
Application de la Dynamique Inverse
Les chercheurs combinent les données de mouvement (cinématique) et les données de force (cinétique) pour effectuer la dynamique inverse. Ce processus mathématique calcule les charges internes du corps qui ne peuvent pas être mesurées directement. En particulier, la référence principale met en évidence le calcul du couple articulaire de la hanche comme une métrique de référence critique.
Évaluation de la Précision des Prédictions
Une fois la référence calculée, elle est comparée aux données prédites par le modèle de semelle portable. Cette comparaison n'est pas subjective. Les chercheurs s'appuient sur des métriques statistiques rigoureuses, en particulier l'erreur quadratique moyenne relative (rRMSE) et les coefficients de corrélation, pour quantifier à quel point la semelle imite la référence.
Comprendre le Contexte de la Validation
Bien que ces systèmes soient la norme en matière de précision, il est important de comprendre le contexte de cette comparaison.
La Contrainte de la « Référence »
Les systèmes optiques et les plateformes de force offrent la plus haute précision, mais ils sont stationnaires et confinés à un laboratoire. Ils représentent le scénario de mesure « idéal ».
L'Objectif de la Semelle
La semelle portable n'a pas besoin de remplacer l'équipement de laboratoire ; elle doit s'en approcher suffisamment pour une utilisation mobile. Le processus de validation détermine si la marge d'erreur de la semelle (rRMSE) est suffisamment faible pour être considérée comme fiable pour des applications réelles en dehors du laboratoire.
Faire le Bon Choix pour Votre Objectif
Lors de l'examen des données de validation des semelles portables, examinez les métriques spécifiques utilisées.
- Si votre objectif principal est la Précision Absolue : Recherchez un rRMSE faible. Cela indique que les lectures de valeur spécifiques de la semelle sont très proches de la référence mesurée en laboratoire.
- Si votre objectif principal est la Reconnaissance de Motifs : Recherchez des coefficients de corrélation élevés. Cela indique que la semelle suit correctement les tendances du mouvement (haut et bas), même si les chiffres absolus varient légèrement.
Une validation réussie prouve qu'un appareil portable est passé d'un concept théorique à un outil biomécanique fiable.
Tableau Récapitulatif :
| Composant du Système | Rôle dans la Validation | Données Fournies |
|---|---|---|
| Capture de Mouvement Optique | Suit le mouvement 3D du corps | Trajectoires cinématiques (Précision sub-millimétrique) |
| Plateformes de Force | Mesure l'interaction avec le sol | Forces de Réaction du Sol (GRF) |
| Dynamique Inverse | Calcule les charges internes | Référence pour le couple articulaire et les métriques de charge |
| Analyse Statistique | Quantifie la fiabilité | rRMSE et coefficients de corrélation |
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Références
- Seungheon Chae, Joung Hwan Mun. Can Pressure Data from Wearable Insole Devices Be Utilized to Estimate Low Back Moments for Exoskeleton Control System?. DOI: 10.3390/act13030092
Cet article est également basé sur des informations techniques de 3515 Base de Connaissances .
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