Multimodal Estimation of Endpoint Force During Quasi-Dynamic and Dynamic Muscle Contractions Using Deep Learning
Notice bibliographique
Résumé
Accurate force/torque estimation is essential for applications such as powered exoskeletons, robotics, and rehabilitation. However, force/torque estimation under dynamic conditions is a challenging due to changing joint angles, force levels, muscle lengths, and movement speeds. We propose a novel method to accurately model the generated force under isotonic, isokinetic (quasi-dynamic), and fully dynamic conditions. Our solution uses a deep multimodal CNN to learn from multimodal EMG-IMU data and estimate the generated force for elbow flexion and extension, for both intra- and inter-subject schemes. The proposed deep multimodal CNN extracts representations from EMG (in time and frequency domains) and IMU (in time domain) and aggregates them to obtain an effective embedding for force estimation. We describe a new dataset containing EMG, IMU, and output force data, collected under a number of different experimental conditions, and use this dataset to evaluate our proposed method. The results show the robustness of our approach in comparison to other baseline methods as well as those in the literature, in different experimental setups and validation schemes. The obtainedR2values are 0.91±0.034, 0.87±0.041, and 0.81±0.037 for the intra-subject and 0.81±0.048, 0.64±0.037, and 0.59±0.042 for the inter-subject scheme, during isotonic, isokinetic, and dynamic contractions, respectively. Additionally, our results indicate that force estimation improves significantly when the kinematic information (IMU data) is included. Average improvements of 13.95%, 118.18%, and 50.0% (intra-subject) and 28.98%, 41.18%, and 137.93% (inter-subject) for isotonic, isokinetic, and dynamic contractions respectively are achieved.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».