Navidezno okolje za merjenje gibanja roke s pomočjo inercijskih merilnih enotJurak, Nal (Avtor) Podobnik, Janez (Mentor) Inercialne merilne enoteIMUmerjenje gibanjanavidezno okoljealgoritmi za sledenje gibanjaV tej diplomski nalogi smo se osredotočil na problem merjenja in vizualizacije gibanja roke, kar je ključnega pomena na različnih področjih, kot so rehabilitacija, analiza športne uspešnosti in ergonomske ocene. Tradicionalno uporabljene metode, kot so optični sistemi za zajem gibanja, so pogosto drage, zapletene in omejene na kontrolirana okolja, kar oteži njihovo uporabo v širšem kontekstu. Inercijske merilne enote (IMU) ponujajo alternativno rešitev zaradi svoje dostopnosti, prenosljivosti, enostavne uporabe in nizke cene. Sistem združuje tri IMU senzorje, nameščene na podlaket, nadlaket in trup, ki preko USB sprejemnika pošiljajo podatke na računalnik. Podatki se nato obdelajo z algoritmi UltraSimple in QuaternionIntegration za natančno sledenje gibanja v realnem času. Algoritma UltraSimple in QuaternionIntegration omogočata združevanje podatkov iz pospeškometrov, žiroskopov in magnetometrov za natančno izračunavanje orientacije in gibanja. Za merjenje orientacije uporabljamo kvaternione, ki omogočajo stabilno in natančno predstavitev rotacij brez težav, ki se pojavijo pri uporabi Eulerjevih kotov. S kombinacijo podatkov iz treh senzorjev lahko sistem zajame celovite podatke o gibanju roke, kar omogoča vizualizacijo gibanja v realnem času z uporabo programske opreme Unity. Za validacijo podatkov in natančno analizo uporabljam Matlab, kjer se podatki prikažejo v obliki 3D grafov. Glavne ugotovitve raziskave so pokazale, da je kombinacija algoritmov UltraSimple in QuaternionIntegration učinkovita za sledenje kompleksnih rotacijskih gibanj rok. Validacija podatkov, izvedena v Matlabu, je potrdila natančnost in zanesljivost sistema, kar omogoča njegovo uporabo v različnih aplikacijah, kot so rehabilitacija, analiza športne uspešnosti in ergonomske ocene. Rezultati so pokazali, da sistem omogoča natančno in robustno sledenje gibanja roke, kar je ključnega pomena za zagotavljanje zanesljivih podatkov v različnih aplikacijah. Kljub vsem prednostim IMU ostajajo izzivi pri zagotavljanju natančnosti in zanesljivosti podatkov, še posebej med dolgotrajno uporabo. Napake se lahko kopičijo, občutljivost na zunanje dejavnike, kot so magnetna polja in tresljaji, pa lahko negativno vpliva na natančnost meritev. Zato smo se osredotočili na ustrezno uporabo algoritmov za zajem in vizualizacijo podatkov ter pravilno kalibracijo merilnikov, da bi zmanjšali napake in izboljšali natančnost sistema. Rezultati prispevajo k izboljšanju trenutnega stanja na področju merjenja in vizualizacije gibanja rok z uporabo IMU senzorjev. Uporabljen sistem je cenovno dostopen, prenosljiv in enostaven za uporabo, kar omogoča njegovo širšo uporabo v praksi. Možne so nadaljnje raziskave za izboljšanje natančnosti in zanesljivosti sistema, predvsem z uporabo naprednih metod strojnega učenja za zaznavanje in kompenzacijo napak ter integracijo dodatnih senzorjev za bolj celovito spremljanje gibanja20242024-09-13 10:25:12Diplomsko delo/naloga161738VisID: 62578COBISS_ID: 207450115sl