Інтелектуальна система біомеханіки нижніх кінцівок на основі IMU-сенсорів
Вантажиться...
Дата
2025
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Магістерська дисертація складається зі вступу, семи розділів, висновків, переліку джерел посилань та додатків. Робота містить 91 сторінок, 26 рисунків, 2 таблиці, 9 додатків та 29 джерел за переліком посилань. Актуальність теми дослідження зумовлена зростаючою потребою у доступних та мобільних засобах аналізу біомеханіки руху людини, зокрема ходи нижніх кінцівок. Сучасні лабораторні системи аналізу руху є дорогими, складними в експлуатації та малодоступними для повсякденного використання у реабілітації та фізіотерапії. Метою роботи є створення інтелектуальної апаратно-програмної системи аналізу ходи людини на основі інерційних вимірювальних сенсорів із можливістю локальної обробки, візуалізації та формування аналітичних звітів. Для досягнення поставленої мети вирішено такі завдання: аналіз існуючих систем аналізу руху; вибір апаратної платформи та IMU-сенсора; розробка алгоритмів калібрування та обробки даних; реалізація механізму збереження і передачі вимірювань; створення програмного інтерфейсу візуалізації та модуля інтелектуального аналізу; проєктування корпусу пристрою. Об’єктом дослідження є процес вимірювання та аналізу параметрів руху нижніх кінцівок людини. Предметом дослідження є методи та алгоритми обробки інерціальних даних IMU-сенсорів для оцінки характеристик ходи. Для досягнення поставленої мети у роботі використано комплекс теоретичних та експериментальних методів дослідження. Теоретичні методи включають аналіз і узагальнення науково-технічної літератури з питань інерційних вимірювальних систем, біомеханіки руху людини та обробки сигналів, що дозволило обґрунтувати вибір апаратної платформи й алгоритмів обробки даних. Методи математичного моделювання застосовано для опису процесів вимірювання акселерометра та гіроскопа, а також для врахування впливу похибок сенсорів. Методи цифрової обробки сигналів використано для фільтрації, згладжування та попередньої обробки інерціальних даних. Експериментальні методи застосовано для перевірки працездатності розробленої системи в реальних умовах та оцінки стабільності отриманих результатів. Програмні методи реалізації вбудованих і веборієнтованих систем використано для створення механізмів збереження, передачі, візуалізації та інтелектуального аналізу результатів вимірювань. Практичне значення роботи полягає у створенні працездатної інтелектуальної апаратно-програмної системи аналізу біомеханіки ходи нижніх кінці- вок на основі IMU-сенсорів. Розроблена система забезпечує автономний збір, збереження та обробку інерціальних даних, а також їх наочну візуалізацію і автоматизоване формування аналітичних звітів. Отримані результати можуть бути використані у навчальному процесі, під час експериментальних досліджень, а також у практиці фізичної реабілітації та функціональної діагностики для попередньої оцінки параметрів ходи. Запропоновані алгоритмічні та конструктивні рішення можуть бути використані як основа для подальшого розвитку носимих систем моніторингу руху людини.
Опис
Ключові слова
інерційний вимірювальний модуль, аналіз ходи, біомеханіка руху, штучний інтелект, обробка даних, inertial measurement unit, gait analysis, biomechanics of movement, artificial intelligence
Бібліографічний опис
Штик, Т. В. Інтелектуальна система біомеханіки нижніх кінцівок на основі IMU-сенсорів : магістерська дис. : 172 Електронні комунікації та радіотехніка / Штик Тетяна Василівна. – Київ, 2025. – 89 c.