Please wait ...
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
مروری در زمینه کاربرد شبکه عصبی در بهداشت، ایمنی و محیطزیست (HSE)
هاجرسادات علی زاده مقدم
ارائه مدل رتبه بندی مشتریان اعتباری بانکی با استفاده از داده کاوی و منطق فازی :مطالعه موردی بانک خصوصی در ایران
محمد صالح کتابی
بررسی تاثیر ارزش ویژه برند بر هوشمند سازی رفتار تبلیغاتی مصرکنندگان موبایل با میانجیگری عشق برند
زهرا علی میرزائی - حسین بوداقی
GPU-Accelerated GRAPPA: A Fast Implementation Using PyTorch for MRI Reconstruction
Mehrdad Anvari-Fard - Mahdi Bazargani - Mohammad Javad Heidari - Hamid Soltanian-Zadeh
مروری بر مراحل اصلی توسعه مدلهای زبانی در هوش مصنوعی مولد
زهرا روزبهانی
Engineering pH-Responsive Hybrid Hydrogels via Inverse Suspension Polymerization for Novel Drug Delivery Systems
Borhan Oghbaei Bonab - Mohammad Ashraf - Sahar Enayati - Alireza Mahjub
بررسی اثرات نامتقارن سرریز تلاطم با هوش مصنوعی بین بازار رمز پولها و محتوای دیجیتال ، بازار طلا وبازار نفت : با رویکرد MGARCH
حسین بوذری
ارزیابی و وقوع تئوری آشوب با ماهیت تصادفی در سیستم های هوشمند
مهران جوانی
نقش علم داده در مهندسی راه و ترابری
حمیدرضا ربانینژاد
ساخت و مشخصه یابی چسب زیستالهام برپایه ژلاتین با اتصالات دوگانه آرژنین و اسید کافئیک برای هموستاز سریع
غزل یعقوبی - مهشید خرازیها
more
Samin Hamayesh - Version 44.7.0