A Wearable-Sensor System with AI Technology for Real-Time Biomechanical Feedback Training in Hammer Throw
Notice bibliographique
Résumé
Developing real-time biomechanical feedback systems for in-field applications will transfer human motor skills' learning/training from subjective (experience-based) to objective (science-based). The translation will greatly improve the efficiency of human motor skills' learning and training. Such a translation is especially indispensable for the hammer-throw training which still relies on coaches' experience/observation and has not seen a new world record since 1986. Therefore, we developed a wearable wireless sensor system combining with artificial intelligence for real-time biomechanical feedback training in hammer throw. A framework was devised for developing such practical wearable systems. A printed circuit board was designed to miniaturize the size of the wearable device, where an Arduino microcontroller, an XBee wireless communication module, an embedded load cell and two micro inertial measurement units (IMUs) could be inserted/connected onto the board. The load cell was for measuring the wire tension, while the two IMUs were for determining the vertical displacements of the wrists and the hip. After calibration, the device returned a mean relative error of 0.87% for the load cell and the accuracy of 6% for the IMUs. Further, two deep neural network models were built to estimate selected joint angles of upper and lower limbs related to limb coordination based on the IMUs' measurements. The estimation errors for both models were within an acceptable range, i.e., approximately ±12° and ±4°, respectively, demonstrating strong correlation existed between the limb coordination and the IMUs' measurements. The results of the current study suggest a remarkable novelty: the difficulty-to-measure human motor skills, especially in those sports involving high speed and complex motor skills, can be tracked by wearable sensors with neglect movement constraints to the athletes. Therefore, the application of artificial intelligence in a wearable system has shown great potential of establishing real-time biomechanical feedback training in various sports. To our best knowledge, this is the first practical research of combing wearables and machine learning to provide biomechanical feedback in hammer throw. Hopefully, more wearable biomechanical feedback systems integrating artificial intelligence would be developed in the future.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».