导电针织传感器系统的设计和评估,用于测量前臂pronation和supination

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 织工程 织工程 织工程

背景情况:

• 通过可穿戴传感器,可以持续监测日常生活中的人类运动.
• 评估前臂伸展和俯卧通常需要专门的实验室设备.
• 现有的方法缺乏隐蔽性和长期使用的舒适性.

研究的目的:

• 设计和评估一套针织织品传感器系统,以轻松地测量前臂旋转运动.
• 为了克服针织应变传感器中的歇斯底里问题,以获得可靠的旋转角度估计.
• 为实验室运动分析提供一种舒适,用户友好的替代方案.

主要方法:

• 开发了一种使用碳纳米管 (CNT) 导电线的针织织传感器系统.
• 实现了双传感器配置 (定位在45°),以减轻歇斯底里作用.
• 利用非线性 (立方体) 回归模型进行准确的旋转角度估计.
• 与陀螺仪测量对系统进行验证,用于离线和实时分析.

主要成果:

• CNT编织的传感器系统在延长过程中表现出一致的抗应变能力.
• 与线性模型相比,非线性模型显著提高了准确性.
• 与陀螺仪相比,实现了~2.5° (离线) 和~5° (实时) 的平方根平均误差.
• 这种以织品为基础的系统提供了透气性,灵活性和舒适性,而无需与皮肤连接.

结论:

• CNT编织传感器为测量前臂旋转提供了一个可行的,轻量级和经济高效的平台.
• 该系统可以轻松地监控复杂的上肢运动.
• 有前途的应用包括康复监测,体育绩效评估和医疗保健技术.