Séance de cours

Gait Kinematics: Systèmes de mesure portables

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Dans cours

BIOENG-404: Analysis and modelling of locomotion

The lecture presents an overview of the state of the art in the analysis and modeling of human locomotion and the underlying motor circuits. Multiple aspects are considered including neurophysiology, gait characterization, biomechanics, numerical modeling, ...

Description

Cette séance de cours se penche sur l'analyse et la modélisation de la locomotion, en mettant l'accent sur les systèmes de mesure portables pour la démarche cinématique. Les sujets abordés comprennent les étalonnages des capteurs à inertie, les algorithmes de fusion des capteurs, l'intégration de l'orientation 3D et la correction de la dérive d'orientation. La séance de cours explore également des exemples de mesure de l'angle du genou pendant le ski alpin et d'autres systèmes portables comme les goniomètres et les baromètres pour la classification des activités.

Enseignant·e·s (3)

Kamiar Aminian

Expertise Biomechanics of human movement Wearable Technology / Inertial sensors Gait Analysis / Physical Activity Monitoring Physical activity Patterns Sport Performance Orthopedics / Rehabilitation engineering Fall Prevention in Elderly Motor function in Parkinson disease Physical behavior in chronic pain Expertise Biomechanics of human movement Wearable Technology / Inertial sensors Gait Analysis / Physical Activity Monitoring Physical activity Patterns Sport Performance Orthopedics / Rehabilitation engin

Auke Ijspeert

Auke Ijspeert is a full professor at the EPFL, and head of the Biorobotics Laboratory (BioRob). He has a B.Sc./M.Sc. in physics from the EPFL (1995), and a PhD in artificial intelligence from the University of Edinburgh (1999). He carried out postdocs at IDSIA and EPFL, and at the University of Southern California (USC). He then became a research assistant professor at USC, and an external collaborator at ATR (Advanced Telecommunications Research institute) in Japan. In 2002, he came back to the EPFL as an SNF assistant professor. He was promoted to associate professor in October 2009 and to full professor in April 2016. His primary affiliation is with the Institute of Bioengineering, and secondary affiliation with the Institute of Mechanical Engineering. His research interests are at the intersection between robotics, computational neuroscience, nonlinear dynamical systems, and machine learning. He is interested in using numerical simulations and robots to get a better understanding of sensorimotor coordination in animals, and in using inspiration from biology to design novel types of robots and adaptive controllers. (see for instance Ijspeert et al Science 2007, Ijspeert Science 2014, and Nyakatura et al Nature 2019). He is also investigating how to assist people with limited mobility using exoskeletons and assistive furniture. He is regularly invited to give talks on these topics (e.g. TED talk given at TED Global Geneva, Dec 8 2015). With his colleagues, he has received paper awards at ICRA2002, CLAWAR2005, IEEE Humanoids 2007, IEEE ROMAN 2014, CLAWAR 2015, SAB2018, and CLAWAR 2019. He is an IEEE Fellow, member of the Board of Reviewing Editors of Science magazine, and associate editor for the IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics and for the International Journal of Humanoid Robotics. He has acted as an associate editor for the IEEE Transactions on Robotics (2009-2013) and for Soft Robotics (2018-2021). He was a guest editor for the Proceedings of IEEE, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Autonomous Robots, IEEE Robotics and Automation Magazine, and Biological Cybernetics. He has been the organizer of 7 international conferences (BioADIT2004, SAB2004, AMAM2005, BioADIT2006, LATSIS2006, SSRR2016, AMAM2019), and a program committee member of over 50 conferences.

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Concepts associés (22)

Terrestrial locomotion

Terrestrial locomotion has evolved as animals adapted from aquatic to terrestrial environments. Locomotion on land raises different problems than that in water, with reduced friction being replaced by the increased effects of gravity. As viewed from evolutionary taxonomy, there are three basic forms of animal locomotion in the terrestrial environment: legged – moving by using appendages limbless locomotion – moving without legs, primarily using the body itself as a propulsive structure.

Sensor fusion

Sensor fusion is the process of combining sensor data or data derived from disparate sources such that the resulting information has less uncertainty than would be possible when these sources were used individually. For instance, one could potentially obtain a more accurate location estimate of an indoor object by combining multiple data sources such as video cameras and WiFi localization signals.

Foulée

La foulée désigne l'enjambée lors de la course à pied. La première phase est un appui au sol de l'un des pieds Elle débute par la réception, généralement sur le talon, en avant du centre de gravité du coureur ; la réception amortit le choc entre le pied et le sol, l'amorti est en partie produit par la flexion du genou à laquelle s'oppose le quadriceps en contraction excentrique.

Démarche

La démarche est le motif du mouvement des membres des animaux pendant leur déplacement. La plupart des animaux utilisent différents types de démarches en fonction de la vitesse, du terrain, des besoins de manœuvrer et de l'efficacité énergétique. Les diagrammes de démarche de Milton Hildebrand sont généralement utilisés par les physiologistes dans l'étude de la locomotion. Il existe différents dispositifs permettant d'étudier les démarches. Parmi les plus anciens on peut citer le fusil photographique d'Étienne-Jules Marey en 1872, puis par Eadweard Muybridge en 1878.

Centrale à inertie

thumb|Gyrolaser de forme triangulaire, technologie de gyromètre couramment utilisée dans les centrales à inertie. Une centrale à inertie ou centrale inertielle est un instrument utilisé en navigation, capable d'intégrer les mouvements d'un mobile (accélération et vitesse angulaire) pour estimer son orientation (angles de roulis, de tangage et de cap), sa vitesse linéaire et sa position. L'estimation de position est relative au point de départ ou au dernier point de recalage.

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Séances de cours associées (29)

Kinétique de l'articulation de la cheville

Discute de l'application de la cinétique à l'articulation de la cheville et à l'analyse de la démarche post-chirurgie.

Technologie de capteur de faible puissance pour IoT et Wearables

Couvre la technologie des capteurs de faible puissance pour l'IoT et les wearables, en se concentrant sur les capteurs d'activité basés sur les MEMS et les biosignaux.

Kinetics: Forces et moments

Analyse les forces et les moments de locomotion humaine, en mettant l'accent sur les forces interarmées et les risques de blessures.

Capteurs d'inertie : Accéléromètre et gyroscope

Explore l'utilisation de capteurs d'inertie pour l'analyse de la démarche et les systèmes portables.

Enquête sur le contrôle sensorimoteur

Examine le contrôle sensorimoteur dans la locomotion à l'aide de robots et de modèles mathématiques, explorant la locomotion bimodale, la marche des insectes et la natation ondulatoire.

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Concepts associés (22)

Terrestrial locomotion