基于标记系统的动态与静态活动全身质量中心估计方法比较分析
定量方法
2024-12-02 v1
摘要
准确估计全身质量中心（CoM）对于评估人类稳定性和姿态控制至关重要。然而，由于人体运动的复杂性、活动的多样性以及设备可获得性的差异（如标记系统和地面反作用力（GRF）传感器），选择最准确的估计方法颇具挑战。本研究比较了三种 CoM 估计方法——“骨盆标记集”、“全身标记集”和“全身标记集与 GRF”——在静态活动（如闭眼站立）和动态活动（如从地面捡起物品）中的表现。我们以“外部力残差”（即测量的地面反作用力与估计的 CoM 加速度乘以总体质量之差的均方根（RMS））为绩效指标，发现所有方法在静态条件下表现相似，但“骨盆标记集”方法在动态活动中显示出 96%~104% 更高的 RMS 外部力残差值（，Cohen's :2.90-3.04）。“全身标记集与 GRF”（即卡尔曼滤波）的准确性与“全身标记集”相似，表明通过所提出的卡尔曼滤波方法并未提高全身运动学估计的准确性。基于这些发现，我们建议使用“全身标记集”，因为其表现良好且无需 GRF 信息。“骨盆标记集”方法可用于静态活动或标记集围绕骨盆反映全身运动学的情境。该方法不推荐用于高度动态情景和可获得全身标记集时的 CoM 状态估计。
引用
@article{arxiv.2411.18774,
title = {Comparative analysis of whole-body center-of-mass estimation methods in dynamic and static activities using marker-based systems},
author = {Jingshu Peng and Mohsen Alizadeh Noghani and Edgar Bolívar-Nieto},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.18774},
year = {2024}
}