في نظام اكتشاف المشي القابل للارتداء، تعمل وحدات القياس بالقصور الذاتي (IMUs) الموضوعة على الفخذ والقدم كعقد استشعار موزعة تلتقط الحركية الديناميكية للسلسلة الحركية السفلية. تركز الوحدة المثبتة على القدم على التفاعل مع الأرض ومسار التأرجح، بينما تلتقط الوحدة المثبتة على الفخذ السرعة الزاوية واتجاه الجزء العلوي من الساق. من خلال دمج البيانات من كلا الموقعين، يحسب النظام خصائص الحركة النسبية، وهي ضرورية للتمييز بين الأنشطة المعقدة مثل المشي على أرض مستوية مقابل صعود أو نزول السلالم.
الفكرة الأساسية غالبًا ما يفشل الاستشعار بنقطة واحدة في توفير السياق اللازم لتحديد أنماط الحركة المعقدة. تكمن القيمة الحقيقية لإعداد المستشعرات المزدوجة في قدرته على قياس الفرق النسبي بين أجزاء الأطراف، مما يتيح تحديدًا دقيقًا للأنشطة مثل صعود السلالم التي تعتمد على تنسيق معين للركبة والورك.
وظيفة وحدة القياس بالقصور الذاتي المثبتة على القدم
يعمل المستشعر الموجود على القدم - وغالبًا ما يوضع على الجزء العلوي من الحذاء، أو في منطقة قوس القدم، أو الكعب - كنقطة اتصال أساسية لبيانات التفاعل مع الأرض.
التقاط قوى رد فعل الأرض
وحدة القياس بالقصور الذاتي في القدم في وضع فريد للكشف عن التأثير المباشر لقدم الأرض. من خلال استشعار ذروات التسارع الرأسي، خاصة في لحظة ارتطام الكعب، يوفر هذا المستشعر البيانات اللازمة لتقسيم دورة المشي بدقة إلى خطوات منفصلة.
قياس مسار مرحلة التأرجح
خلال الفترة التي تكون فيها القدم بعيدة عن الأرض، تتعقب وحدة القياس بالقصور الذاتي حركة الطرف عبر الفضاء. باستخدام مزيج من مقاييس التسارع والجيروسكوبات، فإنه يقيس مسارات الحركة وزوايا الوضع ثلاثية المحاور، ويرسم المسار الدقيق للقدم قبل الضربة التالية.
وظيفة وحدة القياس بالقصور الذاتي المثبتة على الفخذ
بينما تتعامل مستشعرات القدم مع التلامس مع الأرض، توفر مستشعرات الفخذ سياقًا حاسمًا فيما يتعلق باتجاه وحركة الجزء العلوي من الساق.
قياس السرعة الزاوية للطرف العلوي
تلتقط وحدة القياس بالقصور الذاتي في الفخذ سرعة دوران عظم الفخذ أثناء الحركة. تساعد بيانات السرعة الزاوية هذه النظام على فهم مدى سرعة تأرجح الساق للأمام أو للخلف، بشكل مستقل عن موضع القدم.
تحديد التسارع المحوري
تقيس هذه الوحدة التسارع على طول محور الفخذ. هذه البيانات ضرورية لتحديد ميل الطرف والوضع العام، وتعمل كنقطة مرجعية للحركة التي تحدث في الجزء السفلي من الساق.
التآزر: لماذا كلا المستشعرين ضروريان
الميزة الأساسية لاستخدام مستشعرات على كل من الفخذ والقدم هي القدرة على اشتقاق "الحركة النسبية"، وهي أفضل من تحليل أي مستشعر بمعزل عن الآخر.
اشتقاق خصائص الحركة النسبية
من خلال مزامنة البيانات من الفخذ والقدم، يمكن للنظام حساب كيفية تحرك القطعتين بالنسبة لبعضهما البعض. هذا يسمح بتقييم غير مباشر لحركية وتنسيق مفصل الركبة دون الحاجة إلى دعامة ميكانيكية مقيدة.
تحديد أنماط المشي المعقدة
غالبًا ما يمكن اكتشاف المشي البسيط باستخدام مستشعر واحد، ولكن التضاريس المعقدة تتطلب المزيد من البيانات. يتيح الجمع بين مدخلات الفخذ والقدم للنظام التمييز بين المشي على مستوى، وصعود السلالم، ونزول السلالم، حيث ينتج كل نشاط توقيعًا فريدًا لحركة الأطراف النسبية.
فهم القيود التقنية
على الرغم من قوتها، فإن الأنظمة القائمة على وحدات القياس بالقصور الذاتي لديها مفاضلات متأصلة يجب إدارتها لضمان سلامة البيانات.
تحدي الانجراف
تحسب وحدات القياس بالقصور الذاتي الموضع والاتجاه عن طريق دمج التسارع والسرعة الزاوية بمرور الوقت، مما يؤدي بشكل طبيعي إلى "الانجراف" أو الأخطاء التراكمية. لمواجهة ذلك، يجب على الأنظمة استخدام مقياس المغناطيسية لتوفير مرجع اتجاه مستقر وتصحيح حسابات الوضع.
متطلبات معدل أخذ العينات
يتطلب التقاط الأنشطة عالية الديناميكية، مثل التأثير الشديد للسقوط أو القفزة، معدلات أخذ عينات عالية. قد تفوت المستشعرات منخفضة التردد قيم التسارع القصوى المرتبطة بهذه الأحداث السريعة، مما يؤدي إلى تقييم غير دقيق لقوى التأثير.
اتخاذ القرار الصحيح لهدفك
اعتمادًا على المتطلبات المحددة لمشروعك، يجب عليك إعطاء الأولوية لجوانب مختلفة من تنفيذ وحدة القياس بالقصور الذاتي.
- إذا كان تركيزك الأساسي هو تجزئة دورة المشي: أعط الأولوية لوضع المستشعر المثبت على القدم، خاصة على مركز الجزء العلوي من الحذاء، لالتقاط ذروات التسارع الرأسي لارتطام الكعب بحساسية.
- إذا كان تركيزك الأساسي هو التعرف على الأنشطة المعقدة: يجب عليك استخدام مستشعرات الفخذ والقدم معًا لالتقاط خصائص الحركة النسبية المطلوبة لتحديد صعود السلالم وتغيرات التضاريس.
من خلال الاستفادة من نقاط القوة المحددة لكل من مواضع الفخذ والقدم، يمكنك تحويل بيانات المستشعرات الأولية إلى خريطة عالية الدقة للحركة البشرية.
جدول ملخص:
| موقع المستشعر | البيانات الأساسية الملتقطة | الوظيفة الرئيسية في تحليل المشي |
|---|---|---|
| مثبت على القدم | التسارع الرأسي ومسار التأرجح | يكتشف ارتطام الكعب، والتفاعل مع الأرض، وتجزئة الخطوات |
| مثبت على الفخذ | السرعة الزاوية والتسارع المحوري | يقيس دوران عظم الفخذ، وميل الطرف، واتجاه الجزء العلوي من الساق |
| مستشعر مزدوج | خصائص الحركة النسبية | يحدد الأنشطة المعقدة (السلالم مقابل الأرض المستوية) وحركية الركبة |
ارتقِ بتقنية تحليل المشي الخاصة بك مع 3515
بصفتنا شركة مصنعة كبيرة تخدم الموزعين وأصحاب العلامات التجارية، تقدم 3515 قدرات إنتاج شاملة لجميع أنواع الأحذية، مدعومة بسلسلة أحذية السلامة الرائدة لدينا. تغطي محفظتنا الواسعة أحذية العمل والأحذية التكتيكية، والأحذية الخارجية، وأحذية التدريب، والأحذية الرياضية، بالإضافة إلى أحذية اللباس والأحذية الرسمية لتلبية متطلبات الكميات الكبيرة المتنوعة.
سواء كنت تقوم بدمج تقنية وحدات القياس بالقصور الذاتي في معدات تكتيكية متخصصة أو تقوم بتطوير أحذية رياضية ذكية، فإن 3515 توفر خبرة التصنيع لتحويل رؤيتك إلى واقع. نحن نساعد شركاءنا على تحقيق الدقة في كل خطوة من خلال البناء عالي الجودة والتصميم المبتكر.
هل أنت مستعد لتوسيع نطاق إنتاجك؟ اتصل بنا اليوم لمناقشة احتياجات التصنيع بالجملة الخاصة بك!
المراجع
- Yinxiao Lu, Xin Ma. Inertial Measurement Unit-Based Real-Time Adaptive Algorithm for Human Walking Pattern and Gait Event Detection. DOI: 10.3390/electronics12204319
تستند هذه المقالة أيضًا إلى معلومات تقنية من 3515 قاعدة المعرفة .
المنتجات ذات الصلة
- حذاء رياضي خفيف الوزن يسمح بمرور الهواء مع قبضة مقاومة للرطوبة للبيع بالجملة والعلامة التجارية الخاصة
- أحذية السلامة المتينة المصنعة لأحذية العمل الفولاذية القابلة للتخصيص بالجملة
- أحذية رياضية خفيفة الوزن مبطنة خفيفة الوزن بالجملة للإنتاج بالجملة حسب الطلب
- أحذية رياضية قابلة للتنفس بالجملة - مُصنِّع أحذية رياضية خفيفة الوزن مبطنة مخصصة
- أحذية عمل جلدية متينة بمقدمة موك إصبع القدم للبيع بالجملة والتصنيع حسب الطلب
يسأل الناس أيضًا
- كيف تحسن الأحذية خفيفة الوزن التهوية؟ اكتشف علم الأقدام الباردة والجافة
- لماذا غالباً ما تُفضل أحذية التدريب خفيفة الوزن على أحذية المشي لمسافات طويلة الاحترافية في المشي الحضري؟ عزز راحة المدينة
- لماذا يُنصح بارتداء أحذية السلامة الرياضية خفيفة الوزن وقابلة للتنفس للموظفين الإداريين في ورش إنتاج العناصر مسبقة الصنع؟
- لماذا التهوية مهمة في الأحذية للارتداء طوال اليوم؟ منع العرق والبثور والإرهاق
- كيف تساهم الأحذية خفيفة الوزن في صحة القدمين؟ تقليل الإرهاق ومنع مشاكل القدم
