Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Vision-based biomechanical markerless motion classification

Liew Yu Liang, Chin Jeng Feng

Machine Graphics and Vision

|

2023

|

Vol. 32, No. 1

3--24

EN

This study used stick model augmentation on single-camera motion video to create a markerless motion classification model of manual operations. All videos were augmented with a stick model composed of keypoints and lines by using the programming model, which later incorporated the COCO dataset, OpenCV and OpenPose modules to estimate the coordinates and body joints. The stick model data included the initial velocity, cumulative velocity, and acceleration for each body joint. The extracted motion vector data were normalized using three different techniques, and the resulting datasets were subjected to eight classifiers. The experiment involved four distinct motion sequences performed by eight participants. The random forest classifier performed the best in terms of accuracy in recorded data classification in its min-max normalized dataset. This classifier also obtained a score of 81.80% for the dataset before random subsampling and a score of 92.37% for the resampled dataset. Meanwhile, the random subsampling method dramatically improved classification accuracy by removing noise data and replacing them with replicated instances to balance the class. This research advances methodological and applied knowledge on the capture and classification of human motion using a single camera view.

2

Improved competitive neural network for classification of human postures based on data from RGB-D sensors postures based on data from RGB-D sensors

Dutta Vibekananda, Cydejko Jakub, Zielińska Teresa

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2023

|

Vol. 17, No. 3

15--29

EN

The cognitive goal of this paper is to assess whether marker-less motion capture systems provide sufficient data to recognize human postures in the side view. The research goal is to develop a new posture classification method that allows for analysing human activities using data recorded by RGB‐D sensors. The method is insensitive to recorded activity duration and gives satisfactory results for the sagittal plane. An improved competitive Neural Network (cNN) was used. The method of pre- processing the data is first discussed. Then, a method for classifying human postures is presented. Finally, classification quality using various distance metrics is assessed. The data sets covering the selection of human activities have been created. Postures typical for these activities have been identified using the classifying neural network. The classification quality obtained using the proposed cNN network and two other popular neural networks were compared. The results confirmed the advantage of cNN network. The developed method makes it possible to recognize human postures by observing movement in the sagittal plane.

3

Auto-wireless battery charging system for medical and healthcare applications

Al-Nabulsi Jamal I, Owida Hamza Abu, Turab Nidal M., Moh’d Bashar Al-haj

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 8

128--131

EN

The explosive growth of smart wearable devices has led to significant interest in harvesting human motion energy, especially during walking, for clinical and health purposes. The use of such energy offers a feasible way forward to significantly surpass the battery power limits for implantable and wearable devices. In this study, a complete system is designed to produce electrical energy from human walking then transfer the generated power wirelessly to the intended distance to charge a portable device without the need to substitute the power sources. Lead Zerconate Titanate (PZT)-5H has been implemented with customised specifications to estimate and harvest energy in one step. The obtained experimental results of the generated and stored energy using the proposed design agree with the theoretical results obtained through the calculations. Further investigations are required to improve the proposed system.

PL

Gwałtowny rozwój inteligentnych urządzeń do noszenia doprowadził do znacznego zainteresowania pozyskiwaniem energii ruchu człowieka, zwłaszcza podczas chodzenia, do celów klinicznych i zdrowotnych. Wykorzystanie takiej energii oferuje realny sposób na znaczne przekroczenie limitów mocy baterii dla urządzeń wszczepialnych i noszonych na ciele. W tym badaniu zaprojektowano kompletny system do wytwarzania energii elektrycznej podczas chodzenia ludzi, a następnie bezprzewodowego przesyłania wytworzonej energii na zamierzoną odległość w celu naładowania przenośnego urządzenia bez konieczności zastępowania źródeł zasilania. Lead Zerconate Titanate (PZT)-5H został wdrożony ze spersonalizowanymi specyfikacjami, aby oszacować i zebrać energię w jednym kroku. Otrzymane wyniki doświadczalne energii wytworzonej i zmagazynowanej przy zastosowaniu proponowanej konstrukcji zgadzają się z wynikami teoretycznymi uzyskanymi w wyniku obliczeń. Konieczne są dalsze badania w celu ulepszenia proponowanego systemu.

4

Assessment of the functional movement screen test with the use of motion capture system by the example of trunk stability push-up exercise among adolescent female football players

Mrozek Agata, Sopa Martyna, Myszkowski Jakub, Bakiera Aleksandra, Budzisz Piotr, Kuliberda Agata, Białecka Martyna, Walczak Tomasz, Grabski Jakub Krzysztof, Grygorowicz Monika

Vibrations in Physical Systems

|

2020

|

Vol. 31, nr 2

art. no. 2020220

EN

The paper presents the application of the BTS motion capture system to verify the FMS test assessment. The research group consisted of adolescent female football players who underwent standard FMS assessment by a physiotherapist. In order to objectify the physical performance assessment, a mechanical model was proposed, on the basis of which the parameters supporting the evaluation of the test were defined. The example of the analysis of one of the exercises (push-ups) presented in the paper showed that even the players who obtained the highest marks in the test do not always perform the exercises flawlessly, which is a consequence of subjective assessment made by specialists. The use of a motion capture system together with an appropriate biomechanical model allows for a much more objective assessment of the physical performance and detecting any dysfunction of the movement apparatus of the examined persons.

5

Ocena komfortu pieszego na kładkach. Case study

Banaś Anna

Builder

|

2020

|

R.24, nr 8

26--31

PL

Trend w projektowaniu nowych kładek dla pieszych wymaga, aby były one coraz bardziej „wyszukane” i lekkie. Bardzo często jednak z tego powodu obiekty te mają pierwszą częstotliwość giętną pomostu zbliżoną do wymuszenia chodem pieszego. W niniejszej pracy przedstawiono trzy konstrukcje kładek dla pieszych. Każda z nich znalazła się w innej grupie narażenia na wystąpienie drgań rezonansowych, z uwagi na pierwszą częstotliwość drgań giętnych pomostu. Przeprowadzone badania pokazały, że kładka nad drogą S8, która znajdowała się w wysokiej grupie ryzyka, bez względu na sposób wymuszenia spełnia najwyższy poziom komfortu. W przypadku kładki w Bydgoszczy, która znalazła się w średniej grupie ryzyka, poziomy przyspieszeń były znacznie większe. Przy wymuszeniach synchronicznych zapewniały często tylko minimalny komfort jej użytkownikom. W przypadku kładki w Gdyni, mimo stosunkowo wysokiej wartości częstotliwości drgań własnych i niskiego ryzyka wystąpienia rezonansu, nawet dla bardzo małych grup pieszych, przyspieszenia były na bardzo wysokim poziomie. Kładka w normalnych warunkach eksploatacji zapewnia użytkownikom minimalny komfort. Przy wymuszeniach synchronicznych poziom komfortu jest już jednak nieakceptowalny. Przeprowadzone analizy i badania pokazują, że jednym z kluczowych elementów etapu projektowania jest analiza dynamiczna.

EN

The trend in designing new footbridges requires them to be more slender and light. This is due to the fact that the vibration frequencies of the modern footbridges are often close to the frequencies which are induced by pedestrians. This work presents experimental tests and numerical analysis of three footbridges. Each of them was in a different group of risk of the occurrence of resonance, due to the first bending frequency of the deck. The conducted experimental research showed that the footbridge over the S8 expressway, which was in the risk group, regardless of the way of excitation, fulfilled the highest level of comfort. In the case of the footbridge in Bydgoszcz, which was in the medium risk group, the acceleration levels were much higher. For synchronous excitations, the only minimal comfort level was provided to its users. For the footbridge in Gdynia, despite the relatively high value of frequencies and low resonance risk, even for very small pedestrian groups accelerations were at a very high level. The footbridge exhibited a minimum level of comfort during normal exploitation. However, the level of comfort is unacceptable for synchronous excitations. The conducted numerical analyzes and experimental test show that one of the key elements at the design stage is dynamic analysis.

6

Sterowanie robotem kroczącym w oparciu o wzorzec chodu człowieka

Parulski P., Kozłowski K.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2018

|

z. 196

439--448

PL

Celem niniejszej pracy jest przedstawienie dalszych wyników prac skierowanych na opracowanie systemu do analizy i projektowania chodu dwunożnych robotów kroczących. Głównym zadaniem jest uzyskanie stabilnej orbity okresowej dla analizowanego modelu robota, a pomocne w tym mają być dane pochodzące z ruchu człowieka. Wzorzec chodu otrzymany został przy wykorzystaniu systemu do akwizycji danych firmy Optitrack. Uzyskane trajektorie stanowią dane referencyjne w celu opracowania funkcji wyjścia dla algorytmu sterowania, w wyniku działania którego, ruch robota będzie zbliżony do ruchu człowieka.

EN

The aim of this article is to present further results of work aimed at developing a system for analyzing and designing a gait of a walking bipedal robot with torso and knees, based on biological data. Biological data acquisition was made with a use of the Optitrack vision system and the Matlab environment. Obtained trajectories form the reference data for creating sets of output functions, and consequently for the controller, whose task will be to achieve a stable gait of a robot. The main goal is to create a stable periodic orbit on the basis of human data.

7

Analiza chodu człowieka w aspekcie jego stabilności oraz wytrzymałości wybranych elementów kończyny dolnej

Mrozowski J.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2012

|

Z. 424

1-155

PL

W większości definicji biomechaniki jako temat wiodący przewija się ruch człowieka i zwierząt. Świadczy to o jego wielkim znaczeniu dla funkcjonowania organizmów żywych, a jednocześnie wskazuje na potrzebę ciągłych badań nad jego pełnym poznaniem. Chód jest jednym z najważniejszych i najczęściej spotykanych rodzajów ruchu człowieka. Mimo wielu lat intensywnych badań ciągle jeszcze nasza wiedza na temat tej formy przemieszczania się jest niepełna, zaś metody i urządzenia służące do jej analizy są stale rozwijane i udoskonalane. W prezentowanej pracy można wyróżnić dwie podstawowe części, których motywem przewodnim jest chód człowieka. W pierwszej części (rozdział 4) skoncentrowano się na analizie stabilności chodu normalnego, będącego podstawą wszelkich badań porównawczych w zakresie lokomocji dwunożnej oraz patologii układu ruchu. Najpowszechniej obecnie stosowana, znana od kilkudziesięciu lat, metoda oceny stabilności zarówno posturalnej, jak i lokomocyjnej, wykorzystuje platformy dynamometryczne pozwalające uzyskać informacje na temat środka nacisku stóp na podłoże i jego przemieszczeń. Ma ona jednak pewne wady i ograniczenia, nie daje na przykład pełnej wiedzy na temat parametrów kinematycznych chodu. Zaproponowana w tej pracy procedura badawcza łączy w sobie znaną metodę optoelektronicznej rejestracji trajektorii wybranych punktów ciała idącej osoby z kryteriami stabilności wykorzystywanymi przy projektowaniu dwunożnych robotów kroczących. Testy przeprowadzone przy użyciu dwóch kamer cyfrowych i bieżni o regulowanej prędkości przesuwu dowodzą, że nawet tak prosty system daje satysfakcjonujące rezultaty i może być z powodzeniem stosowany w ośrodkach badawczych i rehabilitacyjnych, niedysponujących bogatym wyposażeniem sprzętowym ani znacznymi środkami finansowymi. Druga część pracy (rozdział 5) przedstawia badania naprężeń wybranych fragmentów kośćca kończyny dolnej, których obciążenia są zdeterminowane głównie przez siły dynamiczne generowane podczas chodu. Analizie poddano kość miedniczną, szyjkę kości udowej oraz kości goleni. Na podstawie symulacji numerycznych prowadzonych przy użyciu metody elementów skończonych uzyskano szereg informacji na temat wielkości i rozkładu naprężeń badanych struktur, a także miejsc krytycznych z punktu widzenia ich wytrzymałości. Obliczenia były wykonywane dla różnych konfiguracji parametrów kontrolnych, co pozwoliło m.in. na określenie krytycznej wartości kąta szyjkowo-trzonowego, ocenę wpływu sprawności mięśni na stan pracy szyjki kości udowej czy też zmian w naprężeniach kości piszczelowej przy uszkodzonej strzałce.

EN

In most definitions of biomechanics as a leading subject, the movement of man and animals appears. This demonstrates its great importance for the functioning of living organisms, and also indicates the need for continuing research on his full knowledge. Walking is one of the most important and most common types of human movement. Despite many years of intensive research, our knowledge of this form of movement is still incomplete, and the methods and devices for the analysis are constantly being developed and refined. In presented study, there can be distinguished two basic parts, in which the leading theme is gait of human. The first part (chapter 4) focuses on the analysis of the stability of the normal gait, which is the basis for any comparative study of bipedal locomotion and the pathology of the musculoskeletal system. The most popular method for evaluating both postural and locomotive stabilities, known for several decades, use the dynamometric platforms to obtain information about the foot center of pressure and its displacement. However, it has some drawbacks and limitations, for example, it does not give full knowledge of the kinematic parameters of gait. Procedure proposed in this treatise combines the well-known method for optoelectronic recording the trajectory of the selected points of the walking person's body with the stability criteria used in the design of bipedal walking robots. Tests carried out using two amateur digital cameras and variable speed treadmill shift shows that even such a simple system gives satisfactory results and can be successfully used in research centers and rehabilitation facilities not yet have extensive hardware or significant financial resources. Second part of the treatise (chapter 5) presents the stress study of selected elements of lower limb bones' skeleton, which loads are determined mainly by the dynamic forces generated during gait. The analysis was performed on the pelvic bone, femoral neck and shin bones. Based on numerical simulations executed using the finite element method, there was obtained some information on the size and distribution of the stress test structures, as well as critical areas from the standpoint of their strength. The calculations were carried out for different configurations of the controlled parameters, which allowed, inter alia to determine the critical values of the femoral neck-shaft angle, assessing the impact of the muscles efficiency on the femoral neck status or changes in the stress of the tibial bone at the damaged fibula.

8

Multiscale Processing Performance for Motion Capture

Jablonski B., Kulbacki M.

Machine Graphics and Vision

|

2011

|

Vol. 20, No. 3

251-266

EN

Motion capture systems help record human motion as a sequence of joint angle vectors and analyse it in multiple degrees of freedom with high accuracy. Motion, as many other signals, might contain information which is stored on many different scales. Hence the use of a multiscale model might help correctly distinguish or analyse motion properties. In this paper we analyse the capabilities of a multiscale motion model to help distinguish meaningful motion features, whilst the unnecessary components (like noise) get removed. We performed experiments based on real motion capture data to analyse the discriminative properties of the multiscale approach. The main goal of experiments was to check the clustering performance of a multiscale model. The detailed results are presented and discussed, showing the capabilities and advantages of multiscale model application.

9

Uwagi o wyznaczaniu danych somatycznych człowieka dla zadań symulacji dynamicznej

Mazur Z., Dziewiecki K., Blajer W.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2011

|

z. 5

89--94

PL

Jakość uzyskiwanych wyników symulacji dynamicznej odwrotnej układów biomechanicznych jest wypadkową wielu czynników: adekwatności modelu matematycznego, poprawności algorytmu obliczeniowego, techniki pozyskiwania danych kinematycznych oraz precyzyjnej identyfikacji parametrów masowo-geometrycznych modelu. Niniejsza praca dotyczy tego ostatniego czynnika. Pokazane są różnice przy wyznaczaniu danych somatycznych zależnie od zastosowanej metody oraz formułowane wnioski o charakterze praktycznym.

EN

Quality of results from inverse dynamics simulation of biomechanical systems depends on many factors: adequacy of the mathematical model used, correctness of the computational schemes, precision of recorded kinematic data, and exactness of identified inertial and geometric parameters of the modeled body. The present paper is focused on the latter issue. Differences in the inertial and geometric parameters are shown when using various methods and sources from the literature, which vividly influence the (reported) results obtained from the inverse dynamics simulation.

10

Dual quaternions as a tool for rigid body motion analysis: a tutorial with an application to biomechanics

Pennestri E., Valentini P. P.

Archive of Mechanical Engineering

|

2010

|

Vol. LVII, nr 2

187-205

EN

Dual quaternions and dual quaternion interpolation are powerful mathematical tools for the spatial analysis of rigid body motions. In this paper, after a review of some basic results and formulas, it will be presented an attempt to use these tools for the kinematic modeling of human joints. In particular, the kinematic parameters extracted from experimentally acquired data are compared with those theoretically computed from dual quaternions rigid body motion interpolation.

PL

Kwaterniony dualne i interpolacja z użyciem kwaternionów dualnych stanowią silne narzędzia matematyczne wykorzystywane do analizy ruchu przestrzennego ciał sztywnych. W artykule przedstawiono przegląd podstawowych wzorów i wyników, a następnie zaprezentowano próbę użycia tych narzędzi do modelowania kinematyki stawów w ciele człowieka. W szczególności, parametry kinematyczne wyznaczone na podstawie danych eksperymentalnych porównano z wyliczonymi teoretycznie na podstawie interpolacji ruchu ciał sztywnych z użyciem kwaternionów dualnych.

11

Biomechanical analysis of anthropometric and functional zones on human plantar at walking

Ihnatouski M., Sviridenok A., Lashkovski V., Krupicz B.

Acta Mechanica et Automatica

|

2008

|

Vol. 2, no. 4

19-23

EN

The methods of representing barometric information obtained by the pressure measuring instruments of the human plantar onto the contact surface during walking have been developed. The presentation of barometric data in terms of time and phase variables along with the patterns of data elements makes grounds for analyzing independently of of the type of the barometric instrument.

12

Peak ground reaction force and loading rate from kinematics in the ACL deficient patients

Winiarski S., Siemieński A.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 26

377-382

EN

In clinical gait analysis ground reaction force measurement is the gait parameter which can validate the state of disorder of the patient's movement. 3D kinematic gait analysis was conducted on normal and ACL-deficient subjects to test the usefulness of ground reaction force (GRF) measurement obtained from the kinematic data of the body center of gravity (COG) in clinical condition. The 3D displacement of the COG was calculated using the Clauser model and acceleration was calculated using double differential operation. Peak force and loading rate in gait was estimated from kinematics and directly from force plate measurement.

13

BTS SMART. Precyzyjny system do analizy ruchu człowieka

Gawdziakowska S., Rzepka R.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2005

|

Vol. 11, nr 1-2

18-20

PL

Analiza ruchu przy użyciu metod kinematograficznych jest dużym wyzwaniem dla badaczy ze względu na skomplikowane i czasochłonne obliczenia. BTS Smart to jeden z pierwszych prostych w obsłudze automatycznych zestawów do trójpłaszczyznowej analizy ruchu. Wykorzystuje on zestaw kamer na podczerwień i pakiet specjalistycznych aplikacji. Dzięki takim zaawansowanym systemom mozliwe stało się lepsze poznanie techniki poruszania się, a następnie wykorzystanie tej wiedzy w terapii oraz do poprawy wyników sportowców.

14

Przegląd problematyki modelowania w biomechanice

Tejszerska D.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

1998

|

z. 8

87-90

PL

W artykule przedstawiono podstawowe aspekty modelowania w biomechanice. Zestawiono klasy modeli mechanicznych oraz podano przykłady istniejących modeli matematycznych narządów i układów ruchowych człowieka.

EN

Basic problems of modelling in biomechanics are presented in the paper. The classes of mechanic models are listed and examples of existing mathematic models of human organs and motorial systems are described.