908 resultados para Direct and inverse kinematics
Conventional and Reciprocal Approaches to the Forward and Inverse Problems of Electroencephalography
Resumo:
Le problème inverse en électroencéphalographie (EEG) est la localisation de sources de courant dans le cerveau utilisant les potentiels de surface sur le cuir chevelu générés par ces sources. Une solution inverse implique typiquement de multiples calculs de potentiels de surface sur le cuir chevelu, soit le problème direct en EEG. Pour résoudre le problème direct, des modèles sont requis à la fois pour la configuration de source sous-jacente, soit le modèle de source, et pour les tissues environnants, soit le modèle de la tête. Cette thèse traite deux approches bien distinctes pour la résolution du problème direct et inverse en EEG en utilisant la méthode des éléments de frontières (BEM): l’approche conventionnelle et l’approche réciproque. L’approche conventionnelle pour le problème direct comporte le calcul des potentiels de surface en partant de sources de courant dipolaires. D’un autre côté, l’approche réciproque détermine d’abord le champ électrique aux sites des sources dipolaires quand les électrodes de surfaces sont utilisées pour injecter et retirer un courant unitaire. Le produit scalaire de ce champ électrique avec les sources dipolaires donne ensuite les potentiels de surface. L’approche réciproque promet un nombre d’avantages par rapport à l’approche conventionnelle dont la possibilité d’augmenter la précision des potentiels de surface et de réduire les exigences informatiques pour les solutions inverses. Dans cette thèse, les équations BEM pour les approches conventionnelle et réciproque sont développées en utilisant une formulation courante, la méthode des résidus pondérés. La réalisation numérique des deux approches pour le problème direct est décrite pour un seul modèle de source dipolaire. Un modèle de tête de trois sphères concentriques pour lequel des solutions analytiques sont disponibles est utilisé. Les potentiels de surfaces sont calculés aux centroïdes ou aux sommets des éléments de discrétisation BEM utilisés. La performance des approches conventionnelle et réciproque pour le problème direct est évaluée pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable et deux valeurs très différentes pour la conductivité du crâne. On détermine ensuite si les avantages potentiels de l’approche réciproquesuggérés par les simulations du problème direct peuvent êtres exploités pour donner des solutions inverses plus précises. Des solutions inverses à un seul dipôle sont obtenues en utilisant la minimisation par méthode du simplexe pour à la fois l’approche conventionnelle et réciproque, chacun avec des versions aux centroïdes et aux sommets. Encore une fois, les simulations numériques sont effectuées sur un modèle à trois sphères concentriques pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable. La précision des solutions inverses des deux approches est comparée pour les deux conductivités différentes du crâne, et leurs sensibilités relatives aux erreurs de conductivité du crâne et au bruit sont évaluées. Tandis que l’approche conventionnelle aux sommets donne les solutions directes les plus précises pour une conductivité du crâne supposément plus réaliste, les deux approches, conventionnelle et réciproque, produisent de grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu pour des dipôles très excentriques. Les approches réciproques produisent le moins de variations en précision des solutions directes pour différentes valeurs de conductivité du crâne. En termes de solutions inverses pour un seul dipôle, les approches conventionnelle et réciproque sont de précision semblable. Les erreurs de localisation sont petites, même pour des dipôles très excentriques qui produisent des grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu, à cause de la nature non linéaire des solutions inverses pour un dipôle. Les deux approches se sont démontrées également robustes aux erreurs de conductivité du crâne quand du bruit est présent. Finalement, un modèle plus réaliste de la tête est obtenu en utilisant des images par resonace magnétique (IRM) à partir desquelles les surfaces du cuir chevelu, du crâne et du cerveau/liquide céphalorachidien (LCR) sont extraites. Les deux approches sont validées sur ce type de modèle en utilisant des véritables potentiels évoqués somatosensoriels enregistrés à la suite de stimulation du nerf médian chez des sujets sains. La précision des solutions inverses pour les approches conventionnelle et réciproque et leurs variantes, en les comparant à des sites anatomiques connus sur IRM, est encore une fois évaluée pour les deux conductivités différentes du crâne. Leurs avantages et inconvénients incluant leurs exigences informatiques sont également évalués. Encore une fois, les approches conventionnelle et réciproque produisent des petites erreurs de position dipolaire. En effet, les erreurs de position pour des solutions inverses à un seul dipôle sont robustes de manière inhérente au manque de précision dans les solutions directes, mais dépendent de l’activité superposée d’autres sources neurales. Contrairement aux attentes, les approches réciproques n’améliorent pas la précision des positions dipolaires comparativement aux approches conventionnelles. Cependant, des exigences informatiques réduites en temps et en espace sont les avantages principaux des approches réciproques. Ce type de localisation est potentiellement utile dans la planification d’interventions neurochirurgicales, par exemple, chez des patients souffrant d’épilepsie focale réfractaire qui ont souvent déjà fait un EEG et IRM.
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This contribution introduces a new digital predistorter to compensate serious distortions caused by memory high power amplifiers (HPAs) which exhibit output saturation characteristics. The proposed design is based on direct learning using a data-driven B-spline Wiener system modeling approach. The nonlinear HPA with memory is first identified based on the B-spline neural network model using the Gauss-Newton algorithm, which incorporates the efficient De Boor algorithm with both B-spline curve and first derivative recursions. The estimated Wiener HPA model is then used to design the Hammerstein predistorter. In particular, the inverse of the amplitude distortion of the HPA's static nonlinearity can be calculated effectively using the Newton-Raphson formula based on the inverse of De Boor algorithm. A major advantage of this approach is that both the Wiener HPA identification and the Hammerstein predistorter inverse can be achieved very efficiently and accurately. Simulation results obtained are presented to demonstrate the effectiveness of this novel digital predistorter design.
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In this paper we propose a simple model for the coupling behavior of the human spine for an inverse kinematics framework. Our spine model exhibits anatomically correct motions of the vertebrae of virtual mannequins by coupling standard swing and revolute joint models. The adjustement of the joints is made with several simple (in)equality constraints, resulting in a reduction of the solution space dimensionality for the inverse kinematics solver. By reducing the solution space dimensionality to feasible spine shapes, we prevent the inverse kinematics algorithm from providing infeasible postures for the spine.In this paper, we exploit how to apply these simple constraints to the human spine by a strict decoupling of the swing and torsion motion of the vertebrae. We demonstrate the validity of our approach on various experiments.
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This paper describes an approach to solve the inverse kinematics problem of humanoid robots whose construction shows a small but non negligible offset at the hip which prevents any purely analytical solution to be developed. Knowing that a purely numerical solution is not feasible due to variable efficiency problems, the proposed one first neglects the offset presence in order to obtain an approximate “solution” by means of an analytical algorithm based on screw theory, and then uses it as the initial condition of a numerical refining procedure based on the Levenberg‐Marquardt algorithm. In this way, few iterations are needed for any specified attitude, making it possible to implement the algorithm for real‐time applications. As a way to show the algorithm’s implementation, one case of study is considered throughout the paper, represented by the SILO2 humanoid robot.
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2000 Mathematics Subject Classification: 41A25, 41A27, 41A36.
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Robot-Assisted Rehabilitation (RAR) is relevant for treating patients affected by nervous system injuries (e.g., stroke and spinal cord injury) -- The accurate estimation of the joint angles of the patient limbs in RAR is critical to assess the patient improvement -- The economical prevalent method to estimate the patient posture in Exoskeleton-based RAR is to approximate the limb joint angles with the ones of the Exoskeleton -- This approximation is rough since their kinematic structures differ -- Motion capture systems (MOCAPs) can improve the estimations, at the expenses of a considerable overload of the therapy setup -- Alternatively, the Extended Inverse Kinematics Posture Estimation (EIKPE) computational method models the limb and Exoskeleton as differing parallel kinematic chains -- EIKPE has been tested with single DOFmovements of the wrist and elbow joints -- This paper presents the assessment of EIKPEwith elbow-shoulder compoundmovements (i.e., object prehension) -- Ground-truth for estimation assessment is obtained from an optical MOCAP (not intended for the treatment stage) -- The assessment shows EIKPE rendering a good numerical approximation of the actual posture during the compoundmovement execution, especially for the shoulder joint angles -- This work opens the horizon for clinical studies with patient groups, Exoskeleton models, and movements types --
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Abstract Neopolycystus sp. is the only primary egg parasitoid associated with the pest beetle Paropsis atomaria in subtropical eucalypt plantations, but its impact on its host populations is unknown. The simplified ecosystem represented by the plantation habitat, lack of interspecific competition for host and parasitoid, and the multivoltinism of the host population makes this an ideal system for quantifying the direct and indirect effects of egg parasitism, and hence, effects on host population dynamics. Within-, between- and overall-egg-batch parasitism rates were determined at three field sites over two field seasons, and up to seven host generations. The effect of exposure time (egg batch age), host density proximity to native forest and water sources on egg parasitism rates was also tested. Neopolycystus sp. exerts a significant influence on P. atomaria populations in Eucalyptus cloeziana. plantations in south-eastern Queensland, causing the direct (13%) and indirect (15%) mortality of almost one-third of all eggs in the field. Across seasons and generations, 45% of egg batches were parasitised, with a within-batch parasitism rate of around 30%. Between-batch parasitism increased up to 5–6 days after oviposition in the field, although within-batch parasitism rates generally did not. However, there were few apparent patterns to egg parasitism, with rates often varying significantly between sites and seasons.
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With the purpose of testing the hypothesis that households’ intentions to replace their old car have a direct negative relationship to its perceived quality (‘current level’) and a direct positive relationship to their aspirations for a new car (‘aspiration level’), a rotating panel of car owners were interviewed every fourth month during 2 years. In this data set the hypothesis received support. In addition the results showed that the age of the car, the total number of miles driven, and the number of anticipated repairs affected the current level, whereas marital status, the number of children, consumer confidence, and environmental concern affected the aspiration level.
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Footwear is designed to reduce injury and enhance performance. However, the effect footwear has on foot and ankle kinematics currently remains unknown. Acknowledging the need for improved understanding, the aim of this study was to describe the effect footwear has on the kinematics of a multi segment foot during stance phase of walking gait.
Early evidence for direct and indirect effects of the infant rotavirus vaccine program in Queensland
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Objective: To assess the impact of introducing a publicly funded infant rotavirus vaccination program on disease notifications and on laboratory testing and results. Design and setting: Retrospective analysis of routinely collected data (rotavirus notifications [2006–2008] and laboratory rotavirus testing data from Queensland Health laboratories [2000–2008]) to monitor rotavirus trends before and after the introduction of a publicly funded infant rotavirus vaccination program in Queensland in July 2007. Main outcome measures: Age group-specific rotavirus notification trends; number of rotavirus tests performed and the proportion positive. Results: In the less than 2 years age group, rotavirus notifications declined by 53% (2007) and 65% (2008); the number of laboratory tests performed declined by 3% (2007) and 15% (2008); and the proportion of tests positive declined by 45% (2007) and 43% (2008) compared with data collected before introduction of the vaccination program. An indirect effect of infant vaccination was seen: notifications and the proportion of tests positive for rotavirus declined in older age groups as well. Conclusions: The publicly funded rotavirus vaccination program in Queensland is having an early impact, direct and indirect, on rotavirus disease as assessed using routinely collected data. Further observational studies are required to assess vaccine effectiveness. Parents and immunisation providers should ensure that all Australian children receive the recommended rotavirus vaccine doses in the required timeframe.
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Osteocytes are the mature cells and perform as mechanosensors within the bone. The mechanical property of osteocytes plays an important role to fulfill these functions. However, little researches have been done to investigate the mechanical deformation properties of single osteocytes. Atomic Force Microscopy (AFM) is a state-of-art experimental facility for high resolution imaging of tissues, cells and any surfaces as well as for probing mechanical properties of the samples both qualitatively and quantitatively. In this paper, the experimental study based on AFM is firstly used to obtain forceindentation curves of single round osteocytes. The porohyperelastic (PHE) model of a single osteocyte is then developed by using the inverse finite element analysis (FEA) to identify and extract mechanical properties from the experiment results. It has been found that the PHE model is a good candidature for biomechanics studies of osteocytes.