使用一种可穿戴系统,结合惯性和力传感,同时检测四肢运动和工作场所的抓取动作
Matteo Musso1, Shaoping Bai1, Anderson Oliveira1
1Department of Materials and Production, Aalborg University, Aalborg, Denmark.
Wearable technologies
|October 9, 2025
概括
本研究引入了一种使用惯性测量单元 (IMU) 和力感应电阻 (FSR) 的新可穿戴传感器系统,以准确跟踪工人手臂运动和抓取动作,改善工业环境中的性能评估.
科学领域:
- 生物机械工程 生物机械工程
- 人与计算机的交互
- 职业安全与健康问题 职业安全与健康问题
背景情况:
- 使用可穿戴传感器评估工人的表现很困难,因为需要精确的运动和动作检测.
- 现有的方法,如表面电肌图 (sEMG) 有局限性,包括皮肤的准备,传感器放置的灵敏度,以及对工件的敏感性.
研究的目的:
- 开发和验证一种结合IMU和FSR的新型可穿戴系统,用于全面的上肢运动和抓取动作分析.
- 克服现有传感器技术的局限性,用于现实世界的工人绩效评估.
主要方法:
- 开发了一个可穿戴系统,集成了三个IMU (车,上臂,前臂) 和两个FSR阵列 (上臂和下臂).
- 系统验证涉及实验室测试与光学运动捕捉对关节动力学和掌握检测准确性的测试.
- 在现场测试中,制造工人执行重复任务,并没有肩部外骨架.
主要成果:
- 在实验室验证期间,在关节角度估计中发现了很高的一致性 (多重相关系数 = 0.95 ± 0.04).
- 该系统实现了 -0.59秒的平均绝对定时误差,用于抓取检测.
- 实地测试显示了一致的抓取检测,使得可靠的任务细分具有低可变性.
结论:
- 拟议的IMU和FSR可穿戴系统有效地捕捉上肢动力学和抓取动作.
- 这项技术显示出可用于现实世界的工业应用的可行性,使工人运动和任务执行的详细分析成为可能.
