Los investigadores del Instituto de Tecnología Stevens han desarrollado una tecnología de inteligencia artificial plantilla inteligente que convierte instantáneamente cualquier zapato en un laboratorio portátil de análisis de la marcha.

La obra, informó en la edición de enero de 2020 de Transacciones IEEE sobre sistemas neuronales e ingeniería de rehabilitación , podría beneficiar a los investigadores clínicos al proporcionar una nueva forma de medir con precisión la función de la marcha en pacientes con trastornos del movimiento o lesiones musculoesqueléticas, en sus entornos de vida. La tecnología también podría conducir a avances significativos para los atletas, ayudándoles a mejorar su técnica de carrera.

"Desde un punto de vista práctico, eso es invaluable, "dijo Damiano Zanotto, autor principal y director de Stevens Wearable Robotic Systems Lab. "Ahora podemos analizar con precisión el paso de una persona en tiempo real, en entornos del mundo real ".

Dar un solo paso puede parecer sencillo, pero capturar información confiable sobre la forma de andar de una persona en entornos de la vida real sigue siendo un gran desafío para los investigadores. Tecnologías de análisis de la marcha estándar de oro, como los sistemas de captura de movimiento basados ​​en cámaras y las placas de fuerza, son caras y solo se pueden utilizar en laboratorios, por lo que ofrecen poca información sobre cómo camina la gente en el mundo real. Tecnologías portátiles emergentes, como zapatos inteligentes, vainas y las plantillas pueden superar potencialmente esta limitación, pero los productos existentes no pueden proporcionar datos precisos sobre la marcha.

En su trabajo, Zanotto y su equipo demuestran que su plantilla inteligente puede ofrecer datos en tiempo real sobre la longitud, velocidad, y la potencia del paso del usuario con mayor precisión que las tecnologías de calzado existentes, ya una fracción del costo del equipo de laboratorio tradicional. (Zanotto y su equipo buscan dos patentes relacionadas con SportSole, y varias empresas y franquicias deportivas profesionales siguen de cerca el trabajo del equipo).

La tecnología SportSole del equipo utiliza acelerómetros y giroscopios para monitorear su propio movimiento y orientación en el espacio. y una serie de sensores de fuerza para detectar la presión plantar, lo que le permite capturar 500 lecturas por segundo, alrededor de una mejora cinco veces mayor que los podómetros inteligentes y otras herramientas de análisis de la marcha portátiles.

La verdadera magia sin embargo, sucede fuera del zapato. Los sensores de movimiento portátiles son intrínsecamente ruidosos. Para superar ese desafío, Zanotto reduce esas 500 mediciones por segundo a unas pocas funciones clave, luego, introduce los resultados en un algoritmo de IA capaz de extraer rápidamente los parámetros de la marcha con una precisión de un par de puntos porcentuales.

Esa es una gran mejora con respecto a otras herramientas de análisis de la marcha de IA, que son computacionalmente intensivos y requieren que los datos se registren para un análisis posterior. El sistema Stevens es mucho más eficiente, permitiendo que se cueza en un microcontrolador capaz de entregar análisis de la marcha en tiempo real.

También funciona independientemente de si el usuario está caminando o corriendo, y genera resultados precisos sin necesidad de calibración o personalización para usuarios individuales. Las pruebas preliminares sugieren que SportSole incluso funciona con niños de hasta tres años y ancianos con trastornos vestibulares. cuyos patrones de marcha son muy diferentes a los de los adultos sanos.

Esta precisión constante es impresionante porque la mayoría de los investigadores de la marcha utilizan sensores de alta gama que cuestan $ 1, 000 o más en un intento por reducir errores. Por el contrario, Zanotto y su equipo utilizaron sensores estándar que cuestan alrededor de $ 100, confiando en la IA para extraer datos confiables. "Estamos logrando los mismos o mejores resultados a un costo mucho menor, y eso es un gran problema cuando se trata de escalar esta tecnología, "dijo Zanotto.

Por ahora, aunque, el equipo se centra en probar SportSole para uso clínico. Un discreto El monitor de marcha portátil podría ayudar a los investigadores a optimizar los tratamientos para personas con trastornos del movimiento. permitir el monitoreo remoto de poblaciones vulnerables, u ofrecer información importante sobre la seguridad y eficacia de nuevos tratamientos que podrían afectar la marcha y el equilibrio.