Abstract

Inertial motion capture is one most perspective technology for estimation of human motion parameters. Such systems use a network of inertial measurement units (IMUs) which are mounted on human body segments. To estimate kinematic motion parameters inertial motion capture systems (IMCS) is used data about body segments orientation. Algorithms which are used in IMCS are characterized by static and dynamic accuracy. Static accuracy of such systems is 0,2-0,5 degrees. But their dynamic accuracy during accelerating motions degrades to 2 degrees (RMS error). This study is intended for research and development of complex algorithm for work of one IMU of IMCS. Complex algorithm uses algorithm of strapdown inertial navigational system in geographical frame corrected by information of velocity and position data. These data are gotten using biomechanical skeleton model. The error level of such correction signals was estimated. A complex algorithm uses biomechanical velocities and positions to estimate velocity and position errors of data which are gotten from algorithm of strapdown system. These errors are used to form special correction signals in Poisson equation, equations for velocity and position calculation. It is shown effectiveness of proposed algorithm for kinematic human motion parameters estimation during accelerating segment motion. Maximal pitch and roll errors don’t exceed 0,8 degree. Positional RMS error is 0,04 m, velocity – 0,38 m/s. Such results show effectiveness of algorithm for estimation of segment orientation and position. Segment’s velocity signal has less error when it is gotten uses biomechanical skeleton model.

Highlights

  • Аналіз літературних даних та постановка проблемиНа даний час розроблено декілька комерційних та дослідницьких інерціальних систем оцінки параметрів руху (MVN Awinda та MVN Link від XSENS; системи IGS від SYNERTIAL ANIMAZOO; 3DSuit Motion Capture від InertialLabs; Shadow від Motion Workshop).

  • Загальний алгоритм роботи системи оцінки параметрів руху людини залишається схожим, але при цьому система відрізняється кількістю ІВМ [4].

  • Системи оцінки параметрів руху людини (СОПРЛ), які не містять додаткових позиційних систем, використовують специфічні методи, що дозволяють розрахувати лінійне переміщення об’єкта.

Read more

Summary

Аналіз літературних даних та постановка проблеми

На даний час розроблено декілька комерційних та дослідницьких інерціальних систем оцінки параметрів руху (MVN Awinda та MVN Link від XSENS; системи IGS від SYNERTIAL ANIMAZOO; 3DSuit Motion Capture від InertialLabs; Shadow від Motion Workshop). Загальний алгоритм роботи системи оцінки параметрів руху людини залишається схожим, але при цьому система відрізняється кількістю ІВМ [4]. Системи оцінки параметрів руху людини (СОПРЛ), які не містять додаткових позиційних систем, використовують специфічні методи, що дозволяють розрахувати лінійне переміщення об’єкта. З виконаного огляду літературних джерел видно, що алгоритми існуючих інерціальних систем оцінки параметрів руху дозволяють отримати точність систем порядку 1–2 градусів для повільних рухів та 2 градуси СКВ для динамічних рухів. Проте статична точність ІВМ цих систем становить 0,1–0,3 градуси, що робить актуальним розробку і дослідження методів зменшення похибок, викликаних прискореним рухом сегментів людського тіла. — розробка алгоритму роботи інерціального вимірювального модуля системи оцінки параметрів руху людини; — розробка алгоритму формування корекційних сигналів; — оцінка похибок формування корекційних сигналів; — чисельне моделювання алгоритму роботи одного блоку та оцінка похибки визначення орієнтації при прискореному русі об’єкта

Матеріали та методи досліджень комплексного алгоритму
Отримаємо наступний результат
Обговорення результатів дослідження похибок комплексного алгоритму
Висновки
Аналіз літературних даних і постановка проблеми

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.