Zastosowanie filtru Kalmana do diagnostyki biomechaniki człowieka

• Autorzy: Sauer P. , Szulczyński P. , Lubiatowski B. , Breninek B. , Gruszczyński K.

Warianty tytułu

EN

Application of the Kalman filter for the diagnosis of human biomechanics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono prototyp zdigitalizowanego systemu pomiarowego do diagnostyki biomechaniki ludzkiego ciała. System pomiarowy zostanie zbudowany w ramach projektu dofinansowanego ze środków Unii Europejskiej, pod tytułem „Mobilne urządzenie do ortopedycznej diagnostyki biomechaniki i motoryki ludzkiego ciała”. W pracy przedstawiono dwie metody obliczania orientacji obiektu w przestrzeni 3D: metodę Madgwicka i filtr Kalmana. Zaprezentowano również stanowisko laboratoryjne do testowania zaproponowanych algorytmów oraz uzyskane wyniki badań.

EN

This paper presents assumptions and a prototype of a digitized measurement system for the diagnosis of human body biomechanics. The measurement system will be built as part of a project subsidized by the European Union, titled "Mobile device for orthopedic diagnostics of biomechanics and motility of the human body". The paper presents two methods for calculating the orientation of an object in 3D space: the Madgwick method and the Kalman filter. A laboratory stand for testing the proposed algorithms and obtained test results were also presented.

Słowa kluczowe

PL

orientacja; kwaterniony; filtr Kalmana; kąty Eulera; akcelerometr; magnetometr; żyroskop; system wizyjny; manipulator

EN

orientation; quaternions; Kalman filter; Euler angles; accelerometer; magnetometer; gyroscope; vision system; manipulator

• Wydawca: Międzynarodowe Stowarzyszenie na rzecz Robotyki Medycznej
• Czasopismo: Medical Robotics Reports
• Rocznik: 2018
• Tom: vol. 7
• Strony: 18--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Sauer P.

• Instytut Automatyki i Robotyki, Politechnika Poznańska, 60-965 Poznań, ul. Piotrowo 3a

autor

Szulczyński P.

• Instytut Automatyki i Robotyki, Politechnika Poznańska, 60-965 Poznań, ul. Piotrowo 3a

autor

Lubiatowski B.

• RSQ Technologies sp. z o.o., ul. 27 Grudnia 3, Poznań

autor

Breninek B.

• RSQ Technologies sp. z o.o., ul. 27 Grudnia 3, Poznań

autor

Gruszczyński K.

• RSQ Technologies sp. z o.o., ul. 27 Grudnia 3, Poznań

Bibliografia

• [1] R. Bieda, R. Grygiel, Wyznaczanie orientacji obiektu w przestrzeni z wykorzystaniem naiwnego filtru Kalman, Przegląd Elektrotechniczny, Vol. 90, Nr 1/2014, s. 34-41.
• [2] S. Han and J. Wang, A Novel Method to Integrate IMU and Magnetometers in Attitude and Heading Reference Systems, Journal of Navigation, 64, (2011), pp. 727-738.
• [3] H. Fourati, N. Manamanmi, L. Afilal and Y. Handrich, “Complementary observer for body segments motion capturing by inertial and magnetic sensors”, IEEE/ASME Trans. Mechatronics, vol. 19, no 1, s. 149-157, Feb. 2014
• [4] S.O.H. Madgwick, A.J.L. Harrison and A. Vaidyanathan, “Estimation of IMUand MARG orientation using a gradient descent algorithm”, in Proc. IEEE Int. Conf. Rehabil. Robot, Zurich, Switzerland Jun/Jul. 2011, s. 1-7.
• [5] S.O.H. Madgwick, “An efficient orientation filter for inertial and inertial/magnetic sensor arrays”, [Internet], Bristol, UK:X-IO Technologies, 2010. Available from: http://xio.co.uk/res/doc/madgwick_internal_report.pdf
• [6] S. Sabatelli, M. Galgani, L. Fanucci and A. Rocchi, “A Double-stage Kalaman Filter for Orientation Tracking With an Integrated Processor in 9-D IMU”, IEEE Trans. On Instrumentation and Measurement, Vol. 62, No. 3. March 2013.
• [7] https://ardity.dwilches.com/
• [8] S. Guo, J. Wu, Z. Wang and J. Qian, “Novel MARG-Sensor Orientation Estimation Algorithm Using Fast Kalman Filter”, Journal of Sensors, Vol. 2017
• [9] M. Górski, K. Wilkosz, R. Wszołek, Badania laboratoryjne układu napędowego, manipulatora rehabilitacyjnego, Praca dyplomowa inżynierska, Politechnika Poznańska, 2014.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).