面向下肢机器人假肢与外骨骼的高性价比、独立、实时 TinyML 人体行走诊断单元
机器人学
2024-11-14 v1
摘要
机器人假肢和外骨骼与其非机器人等价物比，能够发挥巨大的作用。然而，在一个费用居高不下的世界上，每10个患者中就有1个能够获得常规医疗假肢，然而，对于高级假肢的获取，由于其高昂的费用， unfortunately 极其有限，尤其是由于其高昂的费用，占其中的很大一部分是由诊断和控制单元贡献的。然而， affordability（性价比）通常不是开发此类设备的主要顾虑，因为随着成本降低，性能也会受到影响 due to the cost vs. performance trade-off。鉴于这种情况下所面临的严重性，我们的研究目标是提出一个具有性价比的可穿戴实时行走诊断单元（GDU），用于机器人假肢和外骨骼。作为概念验证，它还开发了一个GDU原型，其利用 TinyML 在 ESP32 NodeMCU 开发板（7.30 美元）上运行两个量化后的 int8 模型，以有效分类五种行走情景（空闲、行走、跑步、跳跃和跳过），并基于来自两个附加 IMU 的加速度数据生成异常分数。该开发的可穿戴行走诊断独立单元可以适配任何假肢或外骨骼，并且能够在整体准确率为 92% 的情况下有效分类行走情景，并在仅使用 3 秒的行走数据的情况下，以 95-96 毫秒的延迟提供异常分数。
引用
@article{arxiv.2411.08474,
title = {A Cost-effective, Stand-alone, and Real-time TinyML-Based Gait Diagnosis Unit Aimed at Lower-limb Robotic Prostheses and Exoskeletons},
author = {Zarin Anjum Madhiha and Antar Mazumder and Sohani Munteha Hiam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.08474},
year = {2024}
}