Розробка і дослідження комплексного алгоритму інерціальної системи оцінки параметрів руху людини

Автор(и)

  • Сергій Леонідович Лакоза Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», пр. Перемоги 37/1, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-6354-1611
  • Владислав Валентинович Мелешко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», пр. Перемоги 37/1, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0003-2401-5584

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2016.59150

Ключові слова:

біомеханічна модель скелету, оцінка параметрів руху, комплексний алгоритм, БІНС

Анотація

Представлено біомеханічну модель скелета людини. Розроблено комплексний алгоритм оцінки кінематичних параметрів руху людини для одного інерціального вимірювального модуля. Описано формування коректуючих сигналів для комплексного алгоритму. Виконано аналітичну оцінку рівня випадкової похибки розрахунку швидкості та переміщення на основі біомеханічної моделі. Досліджено вплив корекційних сигналів на точність алгоритму. Показано ефективність роботи алгоритму.

Біографії авторів

Сергій Леонідович Лакоза, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», пр. Перемоги 37/1, м. Київ, Україна, 03056

Асистент

Кафедра приладів і систем орієнтації та навігації

Владислав Валентинович Мелешко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», пр. Перемоги 37/1, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра приладів і систем орієнтації та навігації

Посилання

  1. Zhou, H., Hu, H. (2008, January). Human motion tracking for rehabilitation – A survey. Biomedical Signal Processing and Control, Vol. 3, № 1, 1–18. doi:10.1016/j.bspc.2007.09.001
  2. Chen, X. (2013). Human Motion Analysis with Wearable Inertial Sensors. University of Tennessee. Available: http://trace.tennessee.edu/utk_graddiss/2407
  3. Sigal, L., Black, M. J. (2006). Humaneva: Synchronized video and motion capture dataset for evaluation of articulated human motion. Technical Report CS-06-08. Brown Univertsity, 120. doi:10.1.1.84.1104
  4. Roetenberg, D., Luinge, H., Slycke, P. (2009). Xsens MVN: full 6DOF human motion tracking using miniature inertial sensors. Technical Report. Xsens Motion Technologies BV, 9. doi:10.1.1.569.9604
  5. DSuit Motion Capture System. (2015). Inertial Labs. Available: http://inertiallabs.com/3dsuit.html. Retrieved 2016, January 15.
  6. Bebek, O., Suster, M. A., Rajgopal, S., Fu, M. J., Huang, X., Cavusoglu, M. C. et al. (2010, November). Personal Navigation via High-Resolution Gait-Corrected Inertial Measurement Units. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 59, № 11, 3018–3027. doi:10.1109/tim.2010.2046595
  7. Meleshko, V., Nesterenko, O. (2011). Strapdown inertial navigation systems. Kirovograd: PolymedService, 172.
  8. Sabatini, A. M. (2005, February). Quaternion-based strap-down integration method for applications of inertial sensing to gait analysis. Medical & Biological Engineering & Computing, Vol. 43, № 1, 94–101. doi:10.1007/bf02345128
  9. Fourati, H., Manamanni, N., Afilal, L., Handrich, Y. (2011, January). A Nonlinear Filtering Approach for the Attitude and Dynamic Body Acceleration Estimation Based on Inertial and Magnetic Sensors: Bio-Logging Application. IEEE Sensors Journal, Vol. 11, № 1, 233–244. doi:10.1109/jsen.2010.2053353
  10. Lakoza, S. L., Meleshko, V. V. (2014). Attitude and heading reference system constructing with correction channels separation. Part 2. Algorithms of correction. Bulletin of National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute». Series Instrument Making, 48, 2–11.
  11. Luinge, H. J., Veltink, P. H., Baten, C. T. M. (2007, January). Ambulatory measurement of arm orientation. Journal of Biomechanics, Vol. 40, № 1, 78–85. doi:10.1016/j.jbiomech.2005.11.011
  12. Yang, H., Ye, J. (2011, August). A calibration process for tracking upper limb motion with inertial sensors. 2011 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation. Institute of Electrical & Electronics Engineers (IEEE), 618–623. doi:10.1109/icma.2011.5985732
  13. Chen, P., Li, J., Luo, M., Zhu, N. (2015). Real-Time Human Motion Capture Driven by a Wireless Sensor Network. International Journal of Computer Games Technology, Vol. 2015, 1–14. doi:10.1155/2015/695874
  14. Wu, G., van der Helm, F. C. T., (DirkJan) Veeger, H. E. J., Makhsous, M., Van Roy, P., Anglin, C. et al. (2005, May). ISB recommendation on definitions of joint coordinate systems of various joints for the reporting of human joint motion – Part II: shoulder, elbow, wrist and hand. Journal of Biomechanics, Vol. 38, № 5, 981–992. doi:10.1016/j.jbiomech.2004.05.042
  15. Precision ±1.7g, ±5g, ±18g Single-/Dual-Axis iMEMS Accelerometer ADXL103/ADXL203. (2004). Norwood: Analog Devices Inc. Available: www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADXL103_203.pdf
  16. Yuan, Q., Chen, I.-M., Sin, A. W. (2013, May). Method to calibrate the skeleton model using orientation sensors. 2013 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Institute of Electrical & Electronics Engineers (IEEE), 5297–5302. doi:10.1109/icra.2013.6631335

##submission.downloads##

Опубліковано

2016-01-21

Як цитувати

Лакоза, С. Л., & Мелешко, В. В. (2016). Розробка і дослідження комплексного алгоритму інерціальної системи оцінки параметрів руху людини. Technology Audit and Production Reserves, 1(2(27), 56–68. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2016.59150

Номер

Том 1 № 2(27) (2016): Інформаційні технології. Математичне моделювання. Системи та процеси керування

Розділ

Системи та процеси керування: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2016 Технологічний аудит та резерви виробництва

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.