تُعد وحدات القياس بالقصور الذاتي الصناعية ذات المحاور التسعة العمود الفقري الحسي لأنظمة التعرف على الحركة الحديثة. توفر هذه المستشعرات بيانات حركية عالية الدقة مطلوبة لتتبع تغيرات الوضعية ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي. من خلال دمج مقاييس التسارع ثلاثية المحاور والجيروسكوبات والمغناطيسيات، تسمح لأنظمة الأحذية المتخصصة بالتمييز بين الحركات المعقدة مثل المشي على أرض مستوية وتسلق السلالم.
تعمل وحدات القياس بالقصور الذاتي ذات المحاور التسعة كمصدر بيانات أساسي لالتقاط وضعية الإنسان في الوقت الفعلي، مما يمكّن أنظمة الأحذية من التمييز بين أنماط المشي المعقدة. من خلال تغذية إشارات عالية الدقة في الخوارزميات التكيفية، تسمح هذه المستشعرات بالانتقالات السلسة بين أنواع مختلفة من الحركة.
آليات الاستشعار ذات المحاور التسعة
دمج بيانات المستشعرات الثلاثية
تجمع وحدة القياس بالقصور الذاتي ذات المحاور التسعة بين مقياس تسارع ثلاثي المحاور وجيروسكوب ثلاثي المحاور ومغناطيسية ثلاثية المحاور. يسمح هذا المزيج للنظام بقياس التسارع الخطي والسرعة الزاوية والاتجاه المغناطيسي في وقت واحد.
من خلال دمج تدفقات البيانات التسعة هذه، يمكن للمستشعر حساب اتجاه دقيق لا "ينجرف" بمرور الوقت. هذا أمر بالغ الأهمية لتطبيقات الأحذية حيث يجب أن يحافظ المستشعر على نقطة مرجعية مستقرة أثناء فترات النشاط الطويلة.
تتبع دقيق لقطاع الفخذ
في الأحذية المتخصصة وأجهزة مساعدة المشي، غالبًا ما يُكلف مستشعر القياس بالقصور الذاتي بمراقبة قطاع الفخذ. يلتقط المستشعر السرعة الزاوية والتسارع المحددين للساق أثناء حركتها في الفضاء.
يوفر هذا التتبع عالي الدقة الميزات الحركية الأساسية التي يحتاجها النظام لفهم مكان الطرف في دورة مشيه. بدون هذه الدقة الصناعية، قد يسيء النظام تفسير تعثر بسيط كتغيير متعمد في الحركة.
من الإشارات الحركية إلى التعرف على المشي
تشغيل نماذج حركات الحركة الديناميكية التكيفية (aDMP)
تعمل الإشارات التي تولدها وحدة القياس بالقصور الذاتي كمدخلات أساسية لنماذج الحركات الديناميكية التكيفية (aDMP). تستخدم هذه النماذج بيانات التسارع والدوران الخام لإنشاء تمثيل رياضي لحركة المستخدم.
نظرًا لأن البيانات "صناعية"، فإنها تمتلك الدقة اللازمة للخوارزمية للتكيف مع أسلوب المشي الفريد للمستخدم. هذا يسمح للحذاء "بتعلم" وتوقع المرحلة التالية من الحركة بموثوقية عالية.
تحديد الانتقالات البيئية
لا يقتصر التعرف على نمط الحركة على تتبع خطوة واحدة؛ بل يتعلق بتحديد الانتقالات. تسمح بيانات وحدة القياس بالقصور الذاتي للنظام باكتشاف التغييرات الدقيقة في الميل والقوة التي تحدث عندما ينتقل المستخدم من سطح مستوٍ إلى درج.
تتم معالجة تغيرات الوضعية هذه في الوقت الفعلي على الفور لضمان استجابة الحذاء المتخصص بشكل صحيح. سواء كان المستخدم يتسارع أو يبطئ، توفر وحدة القياس بالقصور الذاتي حلقة التغذية الراجعة المستمرة اللازمة لتحقيق الاستقرار.
فهم المفاضلات
المعايرة والتداخل المغناطيسي
بينما يوفر تضمين المغناطيسية اتجاهًا مستقرًا، إلا أنه حساس للغاية للمجالات المغناطيسية المحلية من الهياكل الفولاذية أو المعدات الإلكترونية. في البيئات الصناعية، يمكن أن يؤدي هذا إلى تشويه البيانات إذا لم يتم معايرة النظام بشكل صحيح.
عبء معالجة البيانات
يضع التردد العالي للإشارات المطلوبة للتعرف في الوقت الفعلي عبئًا كبيرًا على معالج النظام. يتطلب استخدام المستشعرات الصناعية موازنة بين كثافة البيانات وعمر بطارية الجهاز القابل للارتداء.
حساسية وضع المستشعر
تعتمد دقة التعرف على المشي بشكل كبير على التوجيه المادي لوحدة القياس بالقصور الذاتي على الجسم. حتى الانحراف الطفيف في قطاع الفخذ يمكن أن يؤدي إلى أخطاء في مخرجات نموذج aDMP، مما يتطلب حلول تثبيت قوية.
كيفية تطبيق هذا على مشروعك
توصيات للتنفيذ
- إذا كان تركيزك الأساسي هو دقة دورة المشي: أعطِ الأولوية للمستشعرات ذات الجيروسكوبات عالية الدقة لتقليل أخطاء التكامل أثناء مرحلة التأرجح للخطوة.
- إذا كان تركيزك الأساسي هو التكيف البيئي: تأكد من تدريب نموذج aDMP الخاص بك على مجموعات بيانات IMU متنوعة تتضمن منحدرات مختلفة وارتفاعات سلالم مختلفة.
- إذا كان تركيزك الأساسي هو الاستقرار طويل الأمد: استخدم بيانات المغناطيسية "لإعادة ضبط" اتجاه النظام بشكل دوري ومنع انحراف الدوران.
من خلال الاستفادة من طيف المحاور التسعة الكامل لبيانات الحركة، يمكن للمطورين إنشاء أحذية تفهم وتتوقع حقًا النية البشرية في أي بيئة.
جدول ملخص:
| مكون المستشعر | البيانات المقدمة | الدور في التعرف على الحركة |
|---|---|---|
| مقياس تسارع ثلاثي المحاور | التسارع الخطي | يتتبع شدة الحركة وتأثير الخطوة |
| جيروسكوب ثلاثي المحاور | السرعة الزاوية | يراقب دوران الساق وتوقيت مرحلة التأرجح |
| مغناطيسية ثلاثية المحاور | الاتجاه المغناطيسي | يصحح انحراف الاتجاه للاستقرار طويل الأمد |
| دمج المستشعرات | بيانات مدمجة ذات 9 محاور | يمكّن نماذج aDMP من التمييز بين السلالم مقابل الأرض المسطحة |
ارتقِ بابتكار الأحذية لديك مع 3515
بصفتنا شركة تصنيع رائدة واسعة النطاق تخدم الموزعين العالميين وأصحاب العلامات التجارية، تدمج 3515 قدرات تصنيع متقدمة مع خبرة متخصصة في الأحذية. سواء كنت تقوم بتطوير أحذية سلامة مزودة بتقنية أو معدات تكتيكية عالية الأداء، فإننا نوفر لك حجم الإنتاج والدقة التي تحتاجها.
تم تصميم سلسلة أحذية السلامة الرائدة لدينا ومجموعة منتجاتنا الواسعة - التي تتراوح من أحذية التدريب والأحذية الخارجية إلى أحذية اللباس الرسمية - لتلبية متطلبات الدُفعات الكبيرة الصارمة. دعنا نساعدك في طرح الجيل التالي من الأحذية التي تتعقب الحركة في السوق من خلال تميزنا الإنتاجي المثبت.
هل أنت مستعد لتوسيع نطاق إنتاجك؟ اتصل بنا اليوم لمناقشة متطلبات مشروعك!
المراجع
- Hüseyin Eken, Nicola Vitiello. A Locomotion Mode Recognition Algorithm Using Adaptive Dynamic Movement Primitives. DOI: 10.1109/tnsre.2023.3327751
تستند هذه المقالة أيضًا إلى معلومات تقنية من 3515 قاعدة المعرفة .
المنتجات ذات الصلة
يسأل الناس أيضًا
- ما الذي يجب مراعاته عند اختيار الأحذية لمناسبة عمل غير رسمية؟ تحقيق التوازن المثالي بين الأناقة والراحة
- هل الأحذية الكاجوال الرسمية مريحة عادة؟ نعم، مصممة للارتداء طوال اليوم
- كيف يمكن للمرء الموازنة بين الأسلوب الشخصي ومدونة قواعد اللباس المهنية غير الرسمية؟ أتقن فن التعبير عن الذات المهني
- هل الأحذية ذات المقدمة المفتوحة مقبولة في بيئات العمل غير الرسمية؟ تنقل بثقة عبر قواعد اللباس في مكان العمل
- كيف يمكن للمرء تحديد ما إذا كانت أحذية العمل الكاجوال مناسبة؟ دليل لاختيارات الأحذية المهنية
