Измерение силовых параметров для исследования походки человека

Талиб Сабах Хуссейн; Андрей Игоревич Изюмов

doi:10.22213/2413-1172-2023-2-16-25

Авторы

Т. С. Хуссейн Донской государственный технический университет
А. И. Изюмов Донской государственный технический университет

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2023-2-16-25

Ключевые слова:

силы реакции на грунт, датчик давления, азы походки человека

Аннотация

Исследование посвящено изготовлению датчика обуви, который предоставляет важную информацию о динамическом движении нижних конечностей. Для пяти испытуемых проанализированы изменения в соответствии с фазой походки человека. Для изготовления датчика обуви на основе силы реакции на грунт, которая генерируется при ходьбе, был выбран тип датчика, их количество и расположение. Разработан алгоритм, определения фазы походки человека с помощью трех датчиков. vGRF и COPy пяти испытуемых выражаются средним значением и стандартным отклонением в соответствии с циклом ходьбы. Четыре фазы походки включают: начальный контакт, середину фазы опоры, окончание фазы опоры, качание; при этом цикл обнаружения выражается как среднее значение. Проведена экспериментальная работа по оценке изготовленного датчика обуви и алгоритма определения фазы походки, а также сравнению с датчиком F-Socket. Результаты изготовленного датчика: середина фазы опоры - среднее значение 9,49 ± 2,76 %; окончание фазы опоры - среднее значение 29,46 ± 4,95 %; среднее значение качания 62,50 ± 1,60 %; результат измерения давления - 255,629 кПа. Результаты устройства F-Socket: середина фазы опоры - среднее значение 10 ± 1,74 %; окончание фазы опоры - среднее значение 30,43 ± 2,32 %; среднее значение качания 60,69 ± 1,74 %; результат давления - 259,618 кПа. Тестирование показало, что результаты, полученные с помощью разработанного датчика обуви, близки к показаниям, полученным с помощью устройства F-Socket, что говорит о точности показаний датчика давления в исследовании, несмотря на то, что он имеет простую конструкцию и невысокую стоимость.

Биографии авторов

Т. С. Хуссейн, Донской государственный технический университет

аспирант

А. И. Изюмов, Донской государственный технический университет

кандидат технических наук, доцент

Библиографические ссылки

Hertel J., Gay M.R., Denegar C.R. (2020) Differences in postural control during single-leg stance among healthy individuals with different foot types. Journal of athletic training, 2020, vol. 37, no. 2, 129 p.

Stefanou T., Chance G., Assaf T. (2018) Wearable tactile sensor brace for motion intent recognition in upper-limb rehabilitation. IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics Biorob, 2018, pp. 148-155. DOI: 10.1109/BIOROB.2018.8487721

Li B., Xiang Q., Zhang X. (2020) The center of pressure progression characterizes the dynamic function of high-arched feet during walking. Journal of Leather Science and Engineering, 2020, vol. 2, pp. 1-10. DOI: 10.1186/s42825-019-0016-6

Perry J., Burnfield J. M. Gait Analysis: Normal and Pathological Function, SLACK Incorporated, 1992.

Hussein T.S., Izyumov A. (2022) A Unique Step towards Generation of Electricity by Amputees Persons.International Research Journal of Engineering and Technology, 2022, vol. 9, no. 5, pp. 694-700.

Thalman C.M., Hertzell T., Lee H. (2020) Toward a soft robotic ankle-foot orthosis (sr-afo) exosuit for human locomotion. IEEE International Conference on Soft Robotics, 2020, pp. 801-807. DOI: 10.1109/RoboSoft48309.2020.9116050

Хуссейн Т. С., Изюмов А. И. Измерение давления и анализ ортеза голеностопного сустава для человека с переломом лодыжки // Инженерный вестник Дона. 2022. № 4 (88). С. 590-601.

Renganathan G., Kurita Y., Ćuković S., Das S. (2022) Foot biomechanics with emphasis on the plantar pressure sensing. Advances in Product Design and Design Methods for Healthcare, 2022, pp. 115-141. DOI: 10.1007/978-981-16-9455-4_7

Хуссейн Т. С., Изюмов А. И. Микропроцессорная система измерения давления между ортезомистопой // Системы. Методы. Технологии. 2023. № 1 (57). С. 80-86. DOI: 10.18324/2077-5415-2023-1-80-86

Bergenthal M., Krafczyk N., Peleska J. (2022) An Open Source Library for FSM-Based Testing. Testing Software and Systems: International Conference, London, UK, Springer International Publishing, 2022. DOI: 10.1007/978-3-031-04673-51

Функциональная электростимуляция при восстановлении ходьбы после инсульта. Обзор научной литературы / Е. А. Гурьянова, В. В. Ковальчук, О. А. Тихоплав, Ф. Г. Литвак // Физическая и реабилитационная медицина. 2020. № 2 (3). С. 244-262.

Мухаммедова М. О. рекомендации по выбору типа обуви в зависимости от риска развития синдрома диабетической стопы // Вестник науки. 2022. № 4 (49). С. 122-129.

Дашевский И. Н., Никитин С. Е. Биомеханика разгрузки нижних конечностей при протезировании // Российский журнал биомеханики. 2016. № 20 (2). С. 134-149.

Смирнова Л. М., Юлдашев З. М. Измерительно-информационные системы для протезно-ортопедической отрасли // Биотехносфера. 2012. № 2 (20). С. 17-23.

Потенциальные преимущества и ограничения использования роботизированных экзоскелетов у пациентов, перенесших позвоночно-спинномозговую травму / Н. Н. Карякин, А. Н. Белова, В. О. Сушин, Г. Е. Шейко, Ю. А. Исраелян, Н. Ю. Литвинова // Вестник восстановительной медицины. 2020. № 2 (96). С. 68-78.

Ippisch R., Jelusic A., Bertram J. (2022) Mobile smartphone-based spatiotemporal gait analysis in healthy and ataxic gait disorders. Gait&Posture, 2022, vol. 97, pp. 80-85. DOI: 10.1016/j.gaitpost.2022.07.256

Ikuta Y., Nakasa T., Fujishita H. (2022) An association between excessive valgus hindfoot alignment and postural stability during single-leg standing in adolescent athletes. Sports Science, Medicine and Rehabilitation, 2022, vol. 14, no. 1. DOI: 10.1186/s13102-022-00457-7

López-López L., Navarro-Flores E., Losa-Iglesias (2022) Impact of chronic foot pain related quality of life: a retrospective case-control study. Pain Physician, 2022, vol. 26, no. 6, pp. E851-E856.

Fujiwara S., Sato S., Sugawara A. (2020) The coefficient of variation of step time can overestimate gait abnormality. Sensors, 2020, vol. 20, no. 3, p. 577. DOI: 10.3390/s20030577

Mazzetta I., Zampogna A., Suppa A. (2019) Wearable sensors system for an improved analysis of freezing of gait in Parkinson's disease using electromyography and inertial signals. Sensors, 2019, vol. 19, no. 4, 948 p. DOI: 10.3390/s19040948