Per ottenere un'analisi dell'andatura ad alta fedeltà, le unità di misura inerziali (IMU) ad alta precisione sono tipicamente disposte in tre posizioni specifiche: l'in-step della calzatura, il tallone e la vita (fissata tramite una cintura). Queste posizioni non sono arbitrarie; sono i punti di raccolta fisici ottimali per catturare la complessa meccanica del movimento umano.
Concetto chiave: Un'analisi efficace dell'andatura si basa sulla cattura di due tipi distinti di dati: forze d'impatto dirette sul piede e metriche di stabilità sul core del corpo. Il posizionamento dei sensori alle estremità del piede e alla vita garantisce che vengano registrati accuratamente sia l'impatto cinetico che le variazioni del centro di gravità.
Ottimizzazione del posizionamento dei sensori nelle calzature
Per derivare dati utilizzabili per la riabilitazione o le prestazioni sportive, il sensore deve essere vicino al punto di impatto.
Il tallone e l'in-step
Le posizioni principali per i sensori integrati nelle scarpe sono l'in-step e il tallone.
Il posizionamento degli IMU qui consente la misurazione diretta delle forze d'impatto del piede. Questo posizionamento è fondamentale per rilevare i momenti precisi del contatto con il suolo durante la camminata, la corsa o il salto.
La specificità del posteriore laterale
Mentre "il tallone" è un obiettivo generale, l'ingegneria di precisione favorisce spesso la parte posteriore laterale della calzatura.
Il montaggio del sensore in questa area specifica massimizza la cattura delle caratteristiche cinetiche. Fornisce i dati più chiari per quanto riguarda il contatto piede-suolo e la successiva fase di sollevamento.
Riduzione del rumore del segnale
La posizione posteriore laterale viene scelta anche per minimizzare gli artefatti di movimento.
Durante un ciclo di andatura, un posizionamento allentato o improprio può causare l'oscillazione del sensore, introducendo rumore. La posizione posteriore laterale offre stabilità, garantendo che il sensore registri picchi di segnale netti per il tallone-strike e il toe-off, il che migliora l'affidabilità degli algoritmi dei parametri dell'andatura.
Catturare la meccanica dell'intero corpo
L'andatura non riguarda solo il movimento del piede; coinvolge l'intera catena cinetica.
Il ruolo della vita
Oltre ai sensori nelle calzature, gli IMU ad alta precisione sono spesso fissati alla vita tramite una cintura.
Questa posizione è essenziale per monitorare le variazioni del centro di gravità del corpo. Mentre i sensori del piede catturano il "cosa" (il passo), il sensore della vita cattura il "come" (equilibrio e postura), fornendo un quadro completo della stabilità dell'utente.
Comprendere i compromessi
Ottenere dati ad alta precisione richiede il rigoroso rispetto di questi protocolli di posizionamento. Deviare da queste posizioni chiave spesso si traduce in una qualità dei dati compromessa.
Sensibilità agli artefatti
Se i sensori vengono posizionati indiscriminatamente sulla scarpa, diventano suscettibili agli artefatti di movimento. Ciò si traduce in dati "rumorosi" in cui il software non è in grado di distinguere tra un vero tallone-strike e una vibrazione casuale.
Affidamento algoritmico
Gli algoritmi di estrazione dell'andatura dipendono da picchi di segnale distinti. Se il sensore non è stabilizzato nel posteriore laterale o saldamente fissato all'in-step, l'algoritmo potrebbe non essere in grado di calcolare accuratamente il numero di passi, la lunghezza della falcata o l'intensità dell'impatto.
Fare la scelta giusta per il tuo obiettivo
La scelta della corretta disposizione dei sensori dipende dai dati specifici che devi catturare.
- Se il tuo obiettivo principale sono le meccaniche d'impatto: Dai priorità ai sensori sull'in-step o sul tallone posteriore laterale per catturare dati ad alta fedeltà sulle forze di tallone-strike e toe-off.
- Se il tuo obiettivo principale è la stabilità e l'equilibrio: Assicurati che un'unità sia montata sulla vita per tracciare accuratamente le variazioni del centro di gravità.
- Se il tuo obiettivo principale è l'accuratezza algoritmica: Utilizza il posizionamento posteriore laterale sulle calzature per ridurre al minimo gli artefatti e garantire una registrazione stabile dei picchi di segnale.
Ancorando i sensori in questi punti di raccolta fisici ottimali, trasformi il movimento grezzo in intuizioni biomeccaniche precise e utilizzabili.
Tabella riassuntiva:
| Posizione del sensore | Tipo di dati primario catturato | Beneficio chiave |
|---|---|---|
| In-step | Impatto del piede e sollevamento | Misurazione diretta delle fasi di contatto |
| Tallone posteriore laterale | Caratteristiche cinetiche | Rumore di segnale minimo e rilevamento di picchi stabili |
| Vita (montato su cintura) | Centro di gravità ed equilibrio | Monitoraggio della stabilità e della postura dell'intero corpo |
| Estremità del piede | Meccaniche di contatto con il suolo | Tracciamento preciso della lunghezza della falcata e del numero di passi |
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Riferimenti
- Walid Gomaa, Mohamed A. Khamis. A perspective on human activity recognition from inertial motion data. DOI: 10.1007/s00521-023-08863-9
Questo articolo si basa anche su informazioni tecniche da 3515 Base di Conoscenza .
Domande frequenti
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