Title (deu): SensorGait -Mobiles System zur Erfassung und Verarbeitung bipedaler Inertialwerte zur Berechnung relevanter Gangparameter

Author: Jandl, C. (Christian)

Description (deu): St. Pölten, Studiengang Digitale Medientechnologien, Masterarbeit, 2016

Description (deu): Bei der Analyse des menschlichen Gangs spielt die Berechnung von Gangparameter eine wichtige Rolle. Sie ermöglichen es, Aussagen über die Qualität des Gangs eines Menschen zu treffen. Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines Messsystems, welches basierend auf Inertialdaten, relevante Gangparameter in nahezu Echtzeit errechnet und auf einer mobilen Applikation grafisch darstellt. Aus bipedal montierten Sensoreinheiten werden Beschleunigungswerte und Eulersche Winkel via Bluetooth LE an eine Smartphone-Applikation gesendet. Diese Applikation erkennt Gangzyklen und berechnet für diese die Gangparameter Doppelschrittdauer, Doppelschrittlänge, Geschwindigkeit, Kadenz und die Standphasen.
Das Messsystem soll eingesetzt werden, um Patienten und Patientinnen in der physiologischen Rehabilitation nach Gelenksverletzungen bei der Heilung zu unterstützen und ihnen ermöglichen ihren Heilungsverlauf selber aktiv zu
verfolgen. Im Zuge dieser Arbeit soll die Frage beantwortet werden, welche Gangparameter mittels bipedal erhobener Inertialwerte valide ermittelt werden können. Das dafür entwickelte Messsystem wird deshalb an 5 gesunden Personen in einem Labortest, bei dem ein Druckmessplatten-System des Herstellers Kistler als Gold-Standard dient, evaluiert. Es wird gezeigt, dass die Ermittlung von Gangparametern auf Inertialdatenbasis durchaus gute Ergebnisse liefern kann. Vor allem der entwickelte Schritterkennungsalgorithmus erkannte 95,5% aller evaluierten Schritte. Jedoch wird für die physiologische Ganganalyse eine sehr hohe Messgenauigkeit gefordert, die mit handelsüblichen MEMS-Inertialsensoren schwierig zu erreichen ist. Grund dafür sind hohes Rauschen, Drift der MEMSBeschleunigungssensoren und störende Vibrationen aufgrund der Montage am Fußrücken.

Description (eng): In the analysis of the human gait, the calculation of the gait parameters plays an important role. They allow to give evidence about the quality of the human’s gait. The aim of this work is to develop a measurement system that calculates relevant gait parameters in near real time based on inertial data. From bipedal mounted sensors acceleration and Euler angles are sent via Bluetooth LE to a smartphone application. This application detects gait-cycles and calculates the gait parameters stride length, stride duration, velocity, cadence and stance phases from it. The measuring system is to be used to support patients in the physiological rehabiltation after joint injuries in healing and allow them to observe their healing process themself actively. In the course of this work, the question is to be answered, which gait parameters can be determined valid by bipedal raised initial data. The specially developed measuring system is therefore evaluated at 5 healthy individuals in a laboratory test in which a pressure measuring plate system manufactured by Kistler serves as the gold standard. It is shown that the determination of transition parameters on initial data can certainly deliver good results. Especially the developed step detection algorithm realized 95.5% of all evaluated steps. However, a very high accuracy is required for the physiological gait analysis, which is difficult to achieve with conventional MEMS inertial sensors. This is due to high noise, drift of MEMS accelerometers and annoying vibrations due to the mounting on the back of the foot.

Object languages: German

Date: 2016

Rights: © All rights reserved

Classification: System; Gehen

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