Study on Lower Limb Motion Intention Recognition Based on PO-SVMD-ResNet-GRU
Notice bibliographique
Résumé
This study aims to enhance the accuracy of human lower limb motion intention recognition based on surface electromyography (sEMG) signals and proposes a signal denoising method based on Sequential Variational Mode Decomposition (SVMD) optimized by the Parrot Optimization (PO) algorithm and a joint motion angle prediction model combining Residual Network (ResNet) with Gated Recurrent Unit (GRU) for the two aspects of signal processing and predictive modeling, respectively. First, for the two motion conditions of level walking and stair climbing, sEMG signals from the rectus femoris, vastus lateralis, semitendinosus, and biceps femoris, as well as the motion angles of the hip and knee joints, were simultaneously collected from five healthy subjects, yielding a total of 400 gait cycle data points. The sEMG signals were denoised using the method combining PO-SVMD with wavelet thresholding. Compared with denoising methods such as Empirical Mode Decomposition, Partial Ensemble Empirical Mode Decomposition, Independent Component Analysis, and wavelet thresholding alone, the signal-to-noise ratio (SNR) of the proposed method was increased to a maximum of 23.42 dB. Then, the gait cycle information was divided into training and testing sets at a 4:1 ratio, and five models—ResNet-GRU, Transformer-LSTM, CNN-GRU, ResNet, and GRU—were trained and tested individually using the processed sEMG signals as input and the hip and knee joint movement angles as output. Finally, the root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), and coefficient of determination (R2) were used as evaluation metrics for the test results. The results show that for both motion conditions, the evaluation metrics of the ResNet-GRU model in the test results are superior to those of the other four models. The optimal evaluation metrics for level walking are 2.512 ± 0.415°, 1.863 ± 0.265°, and 0.979 ± 0.007, respectively, while the optimal evaluation metrics for stair climbing are 2.475 ± 0.442°, 2.012 ± 0.336°, and 0.98 ± 0.009, respectively. The method proposed in this study achieves improvements in both signal processing and predictive modeling, providing a new method for research on lower limb motion intention recognition.
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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 ».