الهدف التقني الأساسي من دمج هذه المستشعرات هو التقاط ملف ميكانيكي حيوي شامل ومتعدد الأبعاد للحركة البشرية. من خلال دمج بيانات توزيع الضغط الديناميكي مع تتبع الفضاء ثلاثي الأبعاد، يمكن للأنظمة تحقيق مستوى من تحليل المشية وتصنيف النشاط لا يمكن للحلول ذات المستشعرات الفردية دعمه.
تكمن القيمة الأساسية في دمج المستشعرات: فبينما ترسم مستشعرات الضغط التفاعل المادي مع الأرض، توفر وحدة القياس بالقصور الذاتي سياقًا لحركة القدم عبر الفضاء. معًا، توفران البيانات التفصيلية اللازمة للتمييز بين الأنشطة المعقدة مثل المشي والجري ومناورات اللياقة البدنية المحددة بدقة عالية.
تحليل البنية التحتية للأجهزة
دور مصفوفات مستشعرات الضغط
تعمل مستشعرات الضغط كحلقة وصل مباشرة بين المستخدم والبيئة. وظيفتها التقنية المحددة هي التقاط توزيع الضغط الديناميكي عند الواجهة بين باطن القدم والأرض.
تكشف هذه البيانات عن كيفية انتقال الوزن عبر القدم أثناء مراحل الحركة المختلفة. توفر "الحقيقة الأرضية" فيما يتعلق بنقاط الاتصال وتطبيق القوة.
وظيفة وحدة القياس بالقصور الذاتي ذات التسعة محاور
تعمل وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) بشكل مستقل عن التلامس مع الأرض لمراقبة الاتجاه المكاني. تجمع الوحدة ذات التسعة محاور عادةً ثلاثة مكونات: مقياس التسارع، جيروسكوب، ومقياس المغناطيسية.
معًا، تتتبع هذه المكونات الحركة المكانية ثلاثية الأبعاد للقدم. تسجل التسارع وسرعة الدوران والاتجاه المغناطيسي لرسم مسار القدم في الهواء.
قوة دمج المستشعرات
إثراء معلومات المشية
غالبًا ما تعاني الأجهزة ذات المستشعرات الفردية من "نقاط عمياء". تفوت مستشعرات الضغط بيانات مرحلة التأرجح (عندما تكون القدم في الهواء)، بينما تفتقر وحدات القياس بالقصور الذاتي إلى السياق فيما يتعلق بقوى رد الفعل الأرضي.
يؤدي دمج كليهما إلى إنشاء تدفق بيانات مستمر. يملأ دمج المستشعرات المتعددة هذه الفجوات، مما يوفر معلومات مشية أغنى بكثير مما يمكن أن يقدمه أي مكون بمعزل عن الآخر.
تحسين تصنيف النشاط
الهدف النهائي لهذا الثراء في البيانات هو تصنيف دقيق للنشاط البشري. يتم استبدال عد الخطوات البسيط بالتعرف المعقد على الأنماط.
نظرًا لأن النظام يرى كلاً من "التأثير" (الضغط) و"الحركة" (وحدة القياس بالقصور الذاتي)، يمكنه التمييز بشكل موثوق بين الإجراءات الميكانيكية الحيوية المتميزة. هذا يسمح بالتمييز بين المشي والجري وتمارين اللياقة البدنية المحددة.
تحسين دقة المسار
يدعم دمج وحدات القياس بالقصور الذاتي عالية الدقة أيضًا إمكانيات تحديد المواقع المستقلة. خلال "مرحلة الوقوف" لدورة المشية (عندما تكون القدم مسطحة)، يمكن للنظام استخدام خوارزميات مثل تحديث السرعة الصفرية (ZUPT).
يسمح هذا للنظام بتحديد لحظات السرعة الصفرية لتصحيح الأخطاء التراكمية المتأصلة في المستشعرات بالقصور الذاتي. هذا يمنع المسار الموضعي المحسوب من التباعد بمرور الوقت.
فهم المفاضلات التقنية
تعقيد مزامنة البيانات
يؤدي دمج البيانات من مصدرين مختلفين للأجهزة إلى تعقيد معالجة كبير. يجب على النظام محاذاة عينات بيانات الضغط تمامًا مع قراءات وحدة القياس بالقصور الذاتي عالية التردد لإنشاء نموذج دقيق.
إدارة انحراف المستشعر
بينما توفر وحدات القياس بالقصور الذاتي بيانات مكانية حرجة، إلا أنها عرضة "للانحراف" - أخطاء صغيرة تتراكم بمرور الوقت. على الرغم من أن خوارزميات مثل ZUPT تساعد، إلا أن الاعتماد بشكل كبير على بيانات وحدة القياس بالقصور الذاتي للتتبع طويل الأمد دون نقاط مرجعية خارجية لا يزال يمثل تحديًا تقنيًا.
اتخاذ القرار الصحيح لهدفك
عند تصميم أو اختيار نظام ذكي للتعرف على بصمات الأقدام، تحدد تكوينات الأجهزة قدرات الإخراج.
- إذا كان تركيزك الأساسي هو تصنيف النشاط: أعط الأولوية لخوارزميات الدمج. تأكد من أن النظام يجمع بفعالية كثافة الضغط مع الأنماط المكانية للتمييز بين الحركات المحددة.
- إذا كان تركيزك الأساسي هو تحديد المواقع/الملاحة: أعط الأولوية لدقة وحدة القياس بالقصور الذاتي وتصحيح الأخطاء. ابحث عن الأنظمة التي تستخدم ZUPT أو خوارزميات مماثلة لمنع تباعد المسار.
من خلال معاملة مستشعر الضغط كمرساة ووحدة القياس بالقصور الذاتي كملاح، تحول هذه الأنظمة اكتشاف بصمات الأقدام الأساسي إلى تحليل ميكانيكي حيوي متقدم.
جدول ملخص:
| المكون | تركيز القياس | الوظيفة التقنية الأساسية |
|---|---|---|
| مستشعرات الضغط | التلامس مع الأرض والقوة | ترسم توزيع الضغط الديناميكي وانتقال الوزن. |
| وحدة القياس بالقصور الذاتي ذات 9 محاور | الاتجاه المكاني | تتتبع المسار ثلاثي الأبعاد والتسارع وسرعة الدوران. |
| دمج المستشعرات | الميكانيكا الحيوية المتكاملة | تجمع بين بيانات مرحلة التأرجح والتأثير لتصنيف النشاط. |
| خوارزمية ZUPT | تصحيح الأخطاء | تحديث السرعة الصفرية لمنع انحراف المسار في تحديد المواقع. |
ارتقِ بتطوير أحذيتك الذكية مع 3515
بصفتنا شركة تصنيع كبيرة تخدم الموزعين العالميين وأصحاب العلامات التجارية، تقدم 3515 إمكانيات إنتاج شاملة لدمج التكنولوجيا المتطورة في كل أنواع الأحذية. سواء كنت تقوم بتطوير أحذية السلامة المزودة بتقنية، أو أحذية تكتيكية، أو أحذية تدريب متخصصة، فإننا نقدم التميز التصنيعي اللازم لأنظمة بصمات الأقدام الذكية عالية الدقة.
اشترك معنا للاستفادة من:
- سلسلة متقدمة: تم تصميم أحذية السلامة الرائدة والأحذية التقنية لدينا لتوفير المتانة والتكامل مع المستشعرات.
- التصنيع بالجملة: إنتاج موثوق لأحذية العمل والأحذية الخارجية والأحذية الرسمية المصممة خصيصًا لمواصفات علامتك التجارية.
- هندسة الخبراء: دعم للموزعين الذين يسعون إلى طرح أحذية بيومترية مبتكرة في السوق.
هل أنت مستعد لدمج التحليل الميكانيكي الحيوي المتقدم في خط إنتاجك؟ اتصل بنا اليوم لمناقشة متطلباتك بالجملة!
المراجع
- Luigi D’Arco, Huiru Zheng. DeepHAR: a deep feed-forward neural network algorithm for smart insole-based human activity recognition. DOI: 10.1007/s00521-023-08363-w
تستند هذه المقالة أيضًا إلى معلومات تقنية من 3515 قاعدة المعرفة .
المنتجات ذات الصلة
- مُصنِّع أحذية السلامة القابلة للانزلاق بالجملة - أحذية السلامة المقاومة للثقب والمصنعة من الصلب
- أحذية سلامة فاخرة بالجملة بنمط تكتيكي مع رباط سريع
يسأل الناس أيضًا
- ما هي فوائد حصائر مكافحة التعب لمرتدي أحذية السلامة ذات المقدمة الفولاذية؟ دليل لإدارة الراحة في مكان العمل
- ما هي الاختلافات بين أحذية ويلينغتون ذات المقدمة الفولاذية، والمقدمة المركبة، والمقدمة المصنوعة من سبائك معدنية؟ اختر مقدمة السلامة المناسبة لعملك
- ما هي الحماية التي توفرها الأحذية المقاومة للثقب (PR)؟ درع ضد المخاطر الخفية
- لماذا يعتبر تنوع المصنعين وشمولهم مهمًا في تصميم أحذية العمل؟ لملاءمة وسلامة وراحة فائقة
- متى يجب عليك طلب الرعاية الطبية الفورية أثناء ارتداء حذاء المشي؟ تعرف على العلامات التحذيرية الحرجة
