Des semelles intelligentes qui pourraient changer la donne en matière de sport et de santé
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L'Université de Portsmouth et la société technologique TG0 ont créé un système de semelles intelligentes capable de mesurer avec précision l'interaction du corps avec le sol.
- La semelle intérieure intelligente mesure avec précision les forces de réaction du sol 3D (GRF), fournissant une analyse des mouvements du monde réel
- Hautement précis et portable, le système de semelle intérieure surpasse les technologies portables existantes
- Potentiel pour aider les athlètes à optimiser leurs performances, réduire les risques de blessures et soutenir les médecins dans la rééducation et le suivi de la mobilité
Et si vos semelles pouvaient faire plus que simplement amortir vos pieds ? Imaginez une paire capable de suivre vos mouvements, d'aider les athlètes à éviter les blessures ou même d'assister les médecins dans le suivi de leur rétablissement.
Une nouvelle étude menée par des scientifiques de l'Université de Portsmouth et de la société technologique TG0 , financée par Innovate UK via un partenariat de transfert de connaissances (KTP) , nous a rapprochés de la concrétisation de cette idée.
L'équipe de chercheurs, dirigée par le Dr Dalin Zhou de l' École d'informatique , a conçu avec succès un nouveau système de semelle intérieure intelligente capable de mesurer avec précision l'interaction du corps avec le sol, ouvrant de nouvelles possibilités dans les sciences du sport et les soins de santé en estimant les forces de réaction du sol (GRF).
Ces données sont cruciales pour la science du sport, la rééducation et même la prévention des blessures, mais jusqu’à présent, les capturer en dehors d’un laboratoire était presque impossible.
Actuellement, les chercheurs et les professionnels de la santé utilisent des plateformes de force pour mesurer le GRFS, des appareils volumineux et coûteux. Cependant, ces systèmes sont encombrants, coûteux et ne permettent pas de suivre les mouvements dans l'environnement quotidien.
La semelle intérieure intelligente TG0 utilise des capteurs de pression intégrés et une unité de mesure inertielle (IMU) pour suivre la pression et le mouvement du pied avec une précision impressionnante.
Associés à l'intelligence artificielle (IA), ils peuvent prédire les forces de réaction du sol avec un taux d'erreur de seulement 4,16 %, ce qui en fait l'un des dispositifs de suivi de mouvement portables les plus précis du marché. Les méthodes antérieures, telles que les capteurs de mouvement ou les semelles de pression, présentaient généralement des taux d'erreur compris entre 8 et 20 %.
Les semelles intelligentes sont équipées d'une batterie intégrée offrant environ huit heures de collecte de données continue. Elles communiquent avec un récepteur PC (clé USB) via Bluetooth Low Energy (BLE). Pendant le fonctionnement, toutes les données collectées sont enregistrées au format CSV avec horodatage sur le PC de l'utilisateur via l' interface utilisateur.
Dispositif expérimental avec semelle intelligente et plateforme de force. Le participant portait une paire de semelles intelligentes à l'intérieur de la chaussure tout en se déplaçant sur la plateforme de force.
Applications de semelles intelligentes :
- Performance sportive et prévention des blessures – Les athlètes peuvent suivre leurs mouvements, optimiser leur entraînement et réduire le risque de blessures.
- Soins de santé et réadaptation – Les médecins et les physiothérapeutes peuvent utiliser les semelles pour surveiller les patients qui se remettent de blessures ou de problèmes de mobilité.
- Technologie portable et recherche – Les scientifiques peuvent utiliser les données des semelles pour faire progresser la recherche en sciences du sport et en biomécanique.
Le co-auteur, le Dr Dinghuang Zhang, de l' École d'informatique de l'Université de Portsmouth et associé KTP chez TG0, explique : « Nous souhaitions créer une alternative abordable et portable aux équipements de laboratoire coûteux. Ces semelles pourraient aider les athlètes à améliorer leurs performances, assister les médecins dans leur rééducation et même aider les gens à suivre leurs mouvements pour leur santé générale. »
La recherche a impliqué à la fois l'École d'informatique et l'École de psychologie, du sport et des sciences de la santé de l'Université .
Le Dr Tim Exell , maître de conférences en biomécanique et sciences de la réadaptation à l'Université de Portsmouth, a déclaré : « Ce partenariat a véritablement mis en évidence l'intérêt de la collaboration pour réunir différentes compétences. Tous les mouvements humains, qu'ils soient pratiqués dans le sport de haut niveau, les activités récréatives ou la réadaptation, sont provoqués par des forces. Pouvoir mesurer précisément ces forces en dehors d'un laboratoire est une avancée majeure pour améliorer les performances sportives, identifier les risques de blessures et optimiser la récupération après une blessure ou d'autres pathologies. »
Le développement des semelles intelligentes par TG0 a été motivé par le besoin urgent d'améliorer les soins du pied diabétique . Les patients diabétiques souffrent souvent de neuropathie périphérique, entraînant une diminution de la sensibilité au niveau des pieds et un risque accru d'ulcères du pied. Non traités, ces ulcères peuvent entraîner de graves infections et, dans certains cas, des amputations.
En intégrant la technologie de cartographie de la pression dans les semelles, TG0 vise à fournir une détection précoce des zones de haute pression, permettant aux patients et aux prestataires de soins de santé de prendre des mesures préventives.
Le Dr Liucheng Guo, cofondateur et directeur technique de TG0, a déclaré : « La mission de TG0 est d'utiliser l'IA embarquée et des matériaux à faible coût pour révolutionner les interfaces homme-machine et les rendre accessibles, durables et intelligentes. En combinant la recherche universitaire à l'expertise industrielle, nous avons amélioré notre technologie de détection intelligente à faible coût qui pourrait changer notre façon d'interagir avec le monde, tant dans le sport que dans la santé. Cette étude illustre non seulement notre engagement en faveur de l'innovation, mais ouvre également la voie à des solutions de détection intelligente de nouvelle génération qui s'étendent au-delà du sport et s'étendent à des applications de santé plus larges. »
L'étude complète a été publiée dans Intelligent Sports and Health , et un ensemble de données publiques a été mis à disposition pour aider les chercheurs à développer une technologie portable encore meilleure.
Ce projet a été rendu possible grâce à un partenariat de transfert de connaissances (PTC) entre l'Université de Portsmouth et TG0, et financé par Innovate UK. Les PTC sont des programmes qui mettent en relation universités et entreprises afin de développer des solutions concrètes grâce à l'expertise académique.