ما هي وظيفة وحدات القياس بالقصور الذاتي متعددة المحاور في اختبار الأحذية؟ تحسين تحليل المشي ومقاييس الثبات

تعمل وحدات القياس بالقصور الذاتي متعددة المحاور (IMUs) كنظم مستقلة لالتقاط البيانات تدمج مقاييس التسارع والجيروسكوبات والبوصلات المغناطيسية لتسجيل معلمات الحركة المكانية في الوقت الفعلي. في سياق اختبار الأحذية، يتمثل دورها الأساسي في تحرير تحليل المشي من قيود المختبر. من خلال توفير درجات عالية من حرية القياس، فإنها تسمح للباحثين بقياس مقاييس الثبات الحرجة - مثل خلوص القدم وإزاحة مركز الكتلة - أثناء المشي لمسافات طويلة في سيناريوهات العالم الحقيقي.

الفكرة الأساسية: بينما تلتقط الأنظمة البصرية التقليدية الحركة، تثبت وحدات القياس بالقصور الذاتي الأداء. إنها توفر الأساس التقني لتقييم ثبات الأحذية من خلال التقاط كيفية أداء الحذاء أثناء الاستخدام الممتد في البيئات الطبيعية، بدلاً من مجرد الإعدادات الخاضعة للرقابة.

التكوين التقني لوحدات القياس بالقصور الذاتي

تكامل المستشعرات

وحدات القياس بالقصور الذاتي ليست مستشعرات فردية؛ إنها مجموعات متكاملة.

من خلال الجمع بين مقاييس التسارع والجيروسكوبات والبوصلات المغناطيسية، تلتقط هذه الوحدات صورة شاملة للحركة. يتيح هذا الدمج التتبع الدقيق لأجزاء الجسم في الفضاء ثلاثي الأبعاد دون كاميرات خارجية.

تتبع مكاني في الوقت الفعلي

تعالج الوحدة البيانات فورًا لرسم مسار أجزاء الجسم.

هذه القدرة ضرورية لتحليل الأحذية، حيث يجب ربط الحركات الدقيقة للقدم والكاحل بالخصائص الميكانيكية للحذاء.

كسر حاجز المختبر

التغلب على القيود البصرية

يعتمد تحليل المشي التقليدي على أنظمة التقاط الحركة البصرية القائمة على المختبر.

على الرغم من دقتها العالية، فإن هذه الأنظمة مقيدة بحجم التقاط محدد. تلغي وحدات القياس بالقصور الذاتي هذا القيد، مما يسمح بجمع البيانات عبر مسافات غير محدودة وتضاريس متنوعة.

جمع البيانات لمسافات طويلة

غالبًا ما يتغير ثبات الأحذية مع إرهاق مرتديها أو تغير التضاريس.

تتيح وحدات القياس بالقصور الذاتي المراقبة المستمرة للمشي لفترات طويلة. يلتقط هذا التأثير التراكمي للأحذية على ميكانيكا المشي لدى مرتديها، والذي غالبًا ما تفوته التجارب المختبرية القصيرة.

مقاييس حاسمة لثبات الأحذية

تقييم خلوص القدم

أحد مؤشرات الثبات الرئيسية التي تقيسها وحدات القياس بالقصور الذاتي هو خلوص القدم.

يقيس هذا المقياس مدى ارتفاع القدم أثناء مرحلة التأرجح للخطوة. يمكن أن تشير التغييرات في الخلوص إلى كيفية تأثير تصميم الحذاء على مخاطر التعثر أو كفاءة المشي.

إزاحة مركز الكتلة

تسمح وحدات القياس بالقصور الذاتي بالحساب الدقيق لإزاحة مركز كتلة الجسم.

من خلال مراقبة كيفية تحول مركز الكتلة، يمكن للمختبرين تقييم مدى دعم الحذاء للتوازن والوضعية. يوفر هذا مقياسًا كميًا مباشرًا لخصائص الثبات للحذاء.

وضع المستشعرات الاستراتيجي

نقاط التقاط عالية الدقة

للحصول على بيانات دقيقة، فإن وضع المستشعر أمر غير قابل للتفاوض.

عادةً ما يتم تثبيت وحدات القياس بالقصور الذاتي عالية الدقة في الجزء العلوي من الحذاء أو الكعب، أو عند الخصر عبر حزام.

التقاط الصدمات والجاذبية

يسمح الوضع عند القدم بالقياس المباشر لقوى الصدمات.

على العكس من ذلك، تتتبع المستشعرات المثبتة عند الخصر التغيرات في مركز الثقل. معًا، تخلق نقاط البيانات هذه رؤية شاملة لكيفية إدارة الحذاء للصدمات والحفاظ على الثبات البدني أثناء المشي أو الجري أو القفز.

فهم المفاضلات

تحدي المعايرة

بينما توفر وحدات القياس بالقصور الذاتي الحرية، إلا أنها تفتقر إلى المرجع الموضعي المطلق للأنظمة البصرية.

لضمان الدقة، يجب معايرة المستشعر بدقة مع أجزاء عظام مرتديها. إذا انزاح المستشعر بالنسبة للعظم (ظاهرة الأنسجة الرخوة)، تصبح البيانات غير موثوقة.

الحل الهجين

للتخفيف من هذه الأخطاء، غالبًا ما يتم استخدام نهج هجين أثناء مرحلة الإعداد.

قد يتم تثبيت وحدة قياس بالقصور الذاتي على مجموعة علامات مطبوعة ثلاثية الأبعاد مع علامات عاكسة. هذا يسمح للنظام البصري بتحديد الموضع والتوجه الدقيق للمستشعر بالنسبة للتشريح. تقضي هذه الخطوة على الأخطاء الناتجة عن الإزاحة النسبية، مما يضمن أن بيانات وحدة القياس بالقصور الذاتي التي تم جمعها لاحقًا في الميدان دقيقة حركيًا.

اتخاذ القرار الصحيح لهدفك

اعتمادًا على المتطلبات المحددة لبروتوكول اختبار الأحذية الخاص بك، ركز على التطبيقات التالية:

• إذا كان تركيزك الأساسي هو التحقق في العالم الحقيقي: انشر وحدات القياس بالقصور الذاتي لالتقاط بيانات الثبات (خلوص القدم ومركز الكتلة) عبر مسافات طويلة لفهم كيفية أداء الحذاء خارج المختبر.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو تحليل الصدمات: قم بتثبيت وحدات القياس بالقصور الذاتي مباشرة على الكعب أو الجزء العلوي لالتقاط بيانات عالية الدقة فيما يتعلق بقوى رد فعل الأرض وامتصاص الصدمات.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو الدقة الحركية: استخدم إعدادًا هجينًا مع مجموعات علامات مطبوعة ثلاثية الأبعاد لمعايرة وحدة القياس بالقصور الذاتي مقابل نظام بصري قبل الاختبار الميداني، مما يضمن الحد الأدنى من الخطأ في حسابات الحركة المفصلية.

من خلال تحويل تحليل المشي من موقع ثابت إلى منهجية قابلة للارتداء، توفر وحدات القياس بالقصور الذاتي البيانات الموضوعية اللازمة لتصميم أحذية أكثر أمانًا وأكثر ثباتًا.

جدول الملخص:

شراكة مع 3515 لحلول الأحذية عالية الأداء

بصفتنا شركة تصنيع واسعة النطاق تخدم الموزعين وأصحاب العلامات التجارية، تقدم 3515 إمكانيات إنتاج شاملة لجميع أنواع الأحذية. تم تصميم سلسلة أحذية السلامة الرائدة لدينا لتحقيق أقصى قدر من الثبات، وتم التحقق منها بأحدث تقنيات تحليل المشي لضمان سلامة المستخدم في أي بيئة.

تشمل محفظتنا الواسعة:

• أحذية العمل والتكتيكية
• أحذية خارجية وتدريب
• أحذية رياضية
• أحذية رسمية

سواء كنت بحاجة إلى تصنيع بكميات كبيرة لمعدات السلامة المتخصصة أو مجموعات البيع بالتجزئة المتنوعة، فإننا نقدم الخبرة الفنية والحجم لتلبية متطلباتك. اتصل بنا اليوم لمناقشة احتياجات الإنتاج الخاصة بك واكتشاف كيف يمكن لتصنيعنا المتقدم الارتقاء بعلامتك التجارية.

المراجع

1. Yuji Hirano, Yasumoto Matsui. Preliminary gait analysis of frail versus older adults. DOI: 10.1589/jpts.36.87

تستند هذه المقالة أيضًا إلى معلومات تقنية من 3515 قاعدة المعرفة .