在冲动负荷时动态软组织人工物:测量误差与可穿戴惯性测量单元传感器设计不同

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 传感器技术 传感器技术
• 人类运动分析 人类运动分析

背景情况:

• 惯性测量单位 (IMU) 被广泛用于测量人类运动.
• 软组织人工物 (STA) 可以在IMU基于的运动捕捉中引入重大错误.
• 动态STAs,特别是在冲动负载时,并未得到充分理解.

研究的目的:

• 在冲动加载过程中由动态软组织工件引起的IMU错误的特征和模型.
• 研究传感器质量对这些动态STAs的影响.
• 探索IMU测量错误的潜在缓解策略.

主要方法:

• 10名参与者在占主导地位的腿上使用IMU仪器.
• 脚IMU数据与参照垂直加速度的垂直力测量进行了交叉验证.
• 安装在树上的IMU (后部和前部) 用于量化动态STA,具有不同的传感器质量.

主要成果:

• 后部和前部IMU高估了峰值垂直加速 (分别为2.18和1.55的收益).
• 冲击后信号的振荡持续时间和自然频率随传感器质量而变化,适合低减压的二阶系统模型.
• 低通过降低了加速度的估计过高,但也减弱了参考措施.

结论:

• 动态STA引入了短暂的,实质性的IMU测量错误.
• 这些错误可能无法完全通过传统的低通选来解决.
• 动态STA可以被建模为一个低度的二阶系统,可能使软组织的材料性质估计成为可能.