За последние годы инерциальное зондирование оказалось подходящей амбулаторной альтернативой традиционному отслеживанию движений человека на основе оптических систем измерения положения, которые обычно ограничены лабораторной средой. Помимо многих преимуществ, основным недостатком является собственный дрейф, вызванный объединением ускорения и угловой скорости для получения положения и ориентации. Кроме того, инерциальное зондирование не может быть использовано для оценки относительных положений и ориентаций датчиков относительно друг друга. Чтобы преодолеть эти недостатки, в данном исследовании представлен расширенный фильтр Калмана для слияния инерционного и магнитного зондирования, который используется для оценки относительных положений и ориентаций. Между магнитными обновлениями изменение положения и ориентации оценивается с помощью инерционных датчиков. Система решает выполнить магнитное обновление, только если оцененная неопределенность, связанная с относительным положением и ориентацией, превышает предварительно определенный порог. Фильтр способен обеспечить стабильную и точную оценку относительного положения и ориентации для нескольких типов движений, на что указывает средняя среднеквадратическая ошибка, равная 0,033 м для положения и 3,6 градуса для ориентации.

Мы представляем и проверяем новый класс носимых инерционные катушки, которые беспрепятственно отслеживают сгибание суставов в естественной среде человека, преодолевая недостатки современного уровня техники. Методы. Наш подход основан на законе индукции Фарадея и использует обмотки передачи и приема с намоткой, которые смещаются под углом при сгибании сустава. Результаты: результаты моделирования и измерения in vitro для медных и электронных катушек с резьбой находятся в отличном согласии. В качестве подтверждения концепции рассматривается модель цилиндрического рычага и подтверждается возможность мониторинга диапазона движения от 0 ° до 130 °. Рабочая частота 34 МГц определена как оптимальная, что приводит к снижению требований к мощности, улучшению углового разрешения и чрезвычайной устойчивости к изменениям диэлектрических свойств ткани. Сравнительный анализ производительности по сравнению с современными инерционными единицами измерения показывает эквивалентную или превосходную производительность, особенно для углов изгиба, превышающих 20 °. Руководства по проектированию и соображения безопасности также изучены. Вывод: в отличие от «золотого стандарта» захвата движения на основе камеры, заявленный подход не ограничивается надуманными средами. Одновременно он не страдает от интегрального дрейфа (в отличие от инерциальных единиц измерения), не требует прямой видимости (в отличие от датчиков времени пролета) и не ограничивает естественное движение сустава (в отличие от датчиков изгиба). Значение: заявленный подход предполагается интегрировать в одежду и, в конечном итоге, пересмотреть способ мониторинга сгибания суставов в настоящее время. Это обещает беспрецедентные возможности для реабилитации, занятий спортом, жестового взаимодействия и многого другого.

Дата: 18.07.2019.