0% Complete
فارسی
Home
/
سی و دومین کنفرانس ملی و دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی زیست پزشکی ایران
Investigating the impact of arm swing on lower limb forces using machine learning techniques
Authors :
Mohammad Reza Seidgar
1
Hadi Farahani
2
Mostafa Rostami
3
Elham Naziri
4
Sadegh Madadi
5
1- دانشگاه شهید بهشتی
2- دانشگاه شهید بهشتی
3- دانشگاه صنعتی امیرکبیر
4- دانشگاه صنعتی امیرکبیر
5- دانشگاه صنعتی امیرکبیر
Keywords :
Arm Swing،Lower Limb،Force،Machine Learning
Abstract :
Introduction: Arm swing is a key component of gait mechanics, influencing joint stability, muscle forces, and locomotion efficiency. Understanding this relationship involves biomechanical complexity. This study investigates how different arm swing amplitudes affect lower limb muscle forces during walking. Methods: Motion capture data were collected from 20 healthy participants, with arm swings categorized as large (LA), normal (NA), and small (SA). Muscle force data for 41 muscles were analyzed using OpenSim software. Two approaches were used for classification: (1) statistical feature extraction with machine learning (ML) classifiers (logistic regression, SVM, decision tree, random forest, and XGBoost) and (2) time-series analysis using dynamic time warping (DTW) with weighted K-NN. Clustering was also performed using algorithms such as OPTICS, Hebbian learning, DBSCAN, SOM, BIRCH, and agglomerative clustering after applying Fourier Transform. Results: The best classification performance in the (LA-NA)-SA scenario was achieved by SVM and logistic regression, both reaching 98% accuracy. The DTW-based weighted K-NN approach achieved 84% accuracy. Clustering results showed the highest agreement in the (LA-NA)-SA scenario, with the Hebbian learning model achieving a silhouette score of 0.5 and ARI, AMI, and FMI values of 0.44, 0.52, and 0.69, respectively. Discussion: The results suggest that lower limb muscle force patterns are similar in normal and high arm swing ranges, while low arm swing produces distinct patterns, indicating increased muscular effort. Classification and clustering results were consistent and reinforced each other. Conclusion: This study contributes to the understanding of the importance of arm swing in gait mechanics, with implications for rehabilitation and ergonomic design. The integration of motion capture systems with ML models offers a novel and effective approach to human movement analysis.
Papers List
List of archived papers
سامانه ی یکپارچه و کمهزینه برای ثبت پتانسیلهای میدانی محلی (LFP) همگام با ویدئو و تحریک الکتریکیِ مغز بهکمک برچسبگذاری نوریِ کُدگذاریشده ی رخداد
حنیف صولت نیا - بیژن وثوقی وحدت
علم داده به عنوان شتابدهنده نوآوری در صنعت مهندسی
رامین احمدپور
Comparative Assessment of U-Net and Pix2Pix for Applying Direct Attenuation Correction in the Image Domain in 68Ga-PSMA PET/CT Imaging
Negin Hamidiyan - Hadi Taleshi Ahangari - Pardis Ghafarian - Hossein Arabi - Mohammad Reza Ay
بهبود امنیت داده در رایانش ابری عمومی با استفاده از یک معماری ترکیبی مبتنی بر AES و ECC
فاطمه رمضانی - علیرضا چمکوری
آلیاژهای حافظهدار نیکل-تیتانیم در مهندسی پزشکی: نوآوریها، چالشها و کاربردهای پزشکی
مهدیه سلطانعلی پور - میلاد بدر - جعفر خلیل علافی
طراحی و پیاده سازی پایگاه داده سامانه فروش برخط
ملیحه نیک سیرت - مریم دادی
بهرهگیری از هوش مصنوعی و یادگیری عمیق در پیشبینی خطا و عیبیابی تجهیزات صنعتی
سحر پاسیار - سید محمدتقی موسوی قهفرخی - نسرین اشرفی باباگنجه - صبا شاکر
هوش مصنوعی و آینده بشریت با رویکرد مالی و اقتصادی
مهدی زینالی - شبنم بالازاده قره باغی - مهدیه نامی بسیط
پیشنهاد درمان شخصیسازیشده برای بیماران OCD با یادگیری تقویتی
سمیه حسینی زنوزی
خودشیفتگی و تصمیم گیری مدیران: بررسی بیست سال ادبیات حسابداری
رعنا شهدآور - فاطمه ذوالفقاری - فاطمه افروزیان
more
Samin Hamayesh - Version 44.4.0