Основная роль инерциального измерительного блока (IMU) в обнаружении приседаний заключается в том, чтобы функционировать как точный триггер синхронизации в реальном времени для систем управления. Постоянно отслеживая угловую скорость и углы ориентации голеностопного сустава, IMU позволяет системе точно сегментировать движение приседаний на отдельные фазы. Эта сегментация имеет решающее значение для синхронизации механического вывода устройства с движением человека.
IMU устраняет разрыв между необработанными данными движения и интеллектуальным управлением. Определяя точную фазу приседания — спуск, нижняя точка, подъем или стояние — он гарантирует, что вспомогательный крутящий момент применяется в оптимальный момент, максимизируя механическую эффективность вспомогательного устройства.
Механика обнаружения фаз
Мониторинг кинематики суставов
Чтобы понять намерение пользователя, IMU фокусируется на специфической биомеханике голеностопного сустава.
Он собирает данные в реальном времени об угловой скорости (как быстро меняется угол) и углах ориентации (ориентация стопы относительно ноги или земли). Эти необработанные данные служат основой для управляющего алгоритма.
Определение четырех ключевых фаз
Используя кинематические данные от лодыжки, система управления может различать четыре отдельные стадии приседания.
- Фаза спуска: Обнаружение движения вниз по мере закрытия угла лодыжки.
- Фаза нижней точки: Распознавание паузы или стабилизации в самой нижней точке приседа.
- Фаза подъема: Определение движения вверх по мере открытия угла лодыжки.
- Фаза стояния: Подтверждение возвращения в нейтральное, вертикальное положение.
От обнаружения к управлению
Механизм синхронизации
Основная ценность определения этих фаз заключается в создании механизма синхронизации.
Вместо того чтобы обеспечивать постоянную, недискриминационную поддержку, система ожидает определенных переходов фаз. Данные IMU действуют как сигнал «старт», точно сообщая приводам, когда включаться или выключаться в зависимости от текущей стадии движения.
Максимизация механической эффективности
Эффективность вспомогательных устройств зависит от подачи энергии только тогда, когда она полезна.
Изолируя фазу подъема от остальной части цикла, система гарантирует, что вспомогательный крутящий момент подается только во время наиболее энергозатратной части приседания. Это предотвращает потери энергии во время фаз спуска или статического положения и обеспечивает естественность движения для пользователя.
Понимание компромиссов
Дрейф датчика и ошибка накопления
Хотя IMU очень эффективны, они подвержены кумулятивным ошибкам с течением времени, особенно при расчете позы или ориентации.
Как отмечалось в более широких приложениях, данные с акселерометров и гироскопов могут дрейфовать. Для поддержания высокой точности в течение длительных рабочих циклов системы часто требуют коррекции магнитометром или передовых алгоритмов фильтрации для компенсации этих отклонений.
Чувствительность к размещению
Точность обнаружения фаз в значительной степени зависит от физического размещения датчика.
Хотя основное применение зависит от голеностопного сустава, неправильное крепление или смещение датчика может внести шум в показания угловой скорости. Это может привести к ложному определению фазы, из-за чего вспомогательный крутящий момент будет срабатывать слишком рано или слишком поздно.
Сделайте правильный выбор для своей цели
Чтобы эффективно использовать IMU для обнаружения приседаний, согласуйте свою реализацию с конкретными целями управления:
- Если ваш основной фокус — точность синхронизации: Уделите приоритетное внимание точному креплению IMU на голеностопном суставе, чтобы получить наиболее чистые данные об угловой скорости для переходов фаз.
- Если ваш основной фокус — эффективность системы: Уточните свои алгоритмы, чтобы строго ограничить применение крутящего момента фазой подъема, обеспечивая нулевое энергопотребление во время фаз спуска и стояния.
IMU — это не просто датчик; это логический элемент, определяющий успех взаимодействия человека и машины.
Сводная таблица:
| Фаза | Описание движения | Фокус данных IMU | Действие системы управления |
|---|---|---|---|
| Спуск | Движение вниз | Закрытие угла лодыжки | Мониторинг без крутящего момента |
| Нижняя точка | Стабилизация в самой нижней точке | Нулевая угловая скорость | Подготовка к подъему |
| Подъем | Движение вверх/Подъем | Открытие угла лодыжки | Запуск вспомогательного крутящего момента |
| Стояние | Нейтральное вертикальное положение | Постоянный угол ориентации | Режим ожидания/Энергосбережение |
Улучшите свои инновации в обуви с 3515
Являясь ведущим крупномасштабным производителем, 3515 специализируется на предоставлении высокопроизводительных обувных решений, разработанных для дистрибьюторов и владельцев брендов по всему миру. Наши комплексные производственные возможности позволяют нам интегрировать расширенные функциональные требования в каждую изготовленную нами пару.
Независимо от того, разрабатываете ли вы кроссовки с технологическими интеграциями или вам нужны оптовые заказы наших флагманских защитных ботинок, тактических ботинок или классических туфель, мы предоставляем масштаб и точность, которые требует ваш бренд.
Сотрудничайте с лидером в области разработки обуви. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить ваши потребности в массовом производстве, и ощутите ценность мастерства 3515.
Ссылки
- Prakyath Kantharaju, Myunghee Kim. Reducing Squat Physical Effort Using Personalized Assistance From an Ankle Exoskeleton. DOI: 10.1109/tnsre.2022.3186692
Эта статья также основана на технической информации из 3515 База знаний .
Связанные товары
- Премиальные утепленные защитные ботинки и полуботинки для оптовых и крупнооптовых заказов
- Премиальные тактические защитные ботинки оптом с быстрой шнуровкой
Люди также спрашивают
- Какая дополнительная защитная обувь может быть полезна для строителей в холодном климате? Выберите композитный носок для превосходного тепла
- Можно ли носить утепленную рабочую обувь в теплую погоду? Избегайте дискомфорта и рисков для здоровья ног
- Какие защитные функции выполняют изолирующие и антистатические защитные ботинки для работников на железных дорогах с высоким напряжением?
- Почему важно держать ноги в тепле зимой? Защитите свое здоровье и кровообращение
- Как работает подкладка Thinsulate в защитной обуви? Оставайтесь в тепле и сухости в любых условиях
