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1. Evaluation of the Foot Center of Pressure Estimation from Pressure Insoles during Sidestep Cuts, Runs and Walks

Author

Pauline Morin, Antoine Muller, Charles Pontonnier, Georges Dumont, Analysis-Synthesis Approach for Virtual Human Simulation (MIMETIC), Université de Rennes 2 (UR2)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs (LBMC UMR T9406 ), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Gustave Eiffel, Université de Lyon, ANR-18-EURE-0022,DIGISPORT,Digital Sports Sciences(2018), ANR-21-ESRE-0030,CONTINUUM,Collaborative Continuity from Digital to Human(2021), Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)

Subjects
Foot, motion analysis, Foot Orthoses, Biochemistry, biomechanics, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Biomechanical Phenomena, Shoes, Analytical Chemistry, Motion, moticon, Pressure, ground reaction forces, [PHYS.MECA.BIOM]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], Electrical and Electronic Engineering, Instrumentation, outside laboratory experiments
Abstract

International audience; Estimating the foot center of pressure (CoP) position by pressure insoles appears to be aninteresting technical solution to perform motion analysis beyond the force platforms surface area. Theaim of this study was to estimate the CoP position from Moticon® pressure insoles during sidestepcuts, runs and walks. The CoP positions assessed from force platform data and from pressure insoledata were compared. One calibration trial performed on the force platforms was used to localizethe insoles in the reference coordinate system. The most accurate results were obtained when themotion performed during the calibration trial was similar to the motion under study. In such a case,mean accuracy of CoP position have been evaluated to 15 4 mm along anteroposterior (AP) axisand 8.5 3 mm along mediolateral (ML) axis for sidestep cuts, 18 5 mm along AP axis and7.3 4 mm along ML axis for runs, 15 6 mm along AP axis and 6.6 3 mm along ML axisfor walks. The accuracy of the CoP position assesment from pressure insole data increased with thevertical force applied to the pressure insole and with the number of pressure cells involved.

Published
2022

2. Pose Estimation with a Kinect for Ergonomic Studies: Evaluation of the Accuracy Using a Virtual Mannequin

Author

Pierre Plantard, Anne Sophie Le Pierres, Edouard Auvinet, Franck Multon, Analysis-Synthesis Approach for Virtual Human Simulation (MIMETIC), Université de Rennes 2 (UR2)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-MEDIA ET INTERACTIONS (IRISA-D6), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université de Rennes (UR)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), CHU Sainte Justine [Montréal], FAURECIA Sièges Automobile S.A., FAURECIA, Cifre convention N° 1222/2012 with Faurecia Company, Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), and Centre Hospitalier Universitaire Sainte-Justine

Subjects
Adult, Engineering, Workstation, Movement, Software tool, Posture, Kinematics, Manikins, lcsh:Chemical technology, Biochemistry, Article, Human Engineering, Analytical Chemistry, law.invention, User-Computer Interface, Software, law, Evaluation methods, Humans, lcsh:TP1-1185, Computer vision, Electrical and Electronic Engineering, Set (psychology), Instrumentation, Pose, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Simulation, Kinect, accuracy, business.industry, 0906 Electrical And Electronic Engineering, virtual mannequin, [INFO.INFO-MM]Computer Science [cs]/Multimedia [cs.MM], Grid, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Biomechanical Phenomena, Joints, Ergonomics, Artificial intelligence, business, 0301 Analytical Chemistry
Abstract

Analyzing human poses with a Kinect is a promising method to evaluate potentials risks of musculoskeletal disorders at workstations. In ecological situations, complex 3D poses and constraints imposed by the environment make it difficult to obtain reliable kinematic information. Thus, being able to predict the potential accuracy of the measurement for such complex 3D poses and sensor placements is challenging in classical experimental setups. To tackle this problem, we propose a new evaluation method based on a virtual mannequin. In this study, we apply this method to the evaluation of joint positions (shoulder, elbow, and wrist), joint angles (shoulder and elbow), and the corresponding RULA (a popular ergonomics assessment grid) upper-limb score for a large set of poses and sensor placements. Thanks to this evaluation method, more than 500,000 configurations have been automatically tested, which would be almost impossible to evaluate with classical protocols. The results show that the kinematic information obtained by the Kinect software is generally accurate enough to fill in ergonomic assessment grids. However inaccuracy strongly increases for some specific poses and sensor positions. Using this evaluation method enabled us to report configurations that could lead to these high inaccuracies. As a supplementary material, we provide a software tool to help designers to evaluate the expected accuracy of this sensor for a set of upper-limb configurations. Results obtained with the virtual mannequin are in accordance with those obtained from a real subject for a limited set of poses and sensor placements.

Published
2015

Catalog

Books, media, physical & digital resources
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