Um eine hochauflösende Ganganalyse zu erzielen, werden hochpräzise Inertial Measurement Units (IMUs) typischerweise an drei spezifischen Positionen angeordnet: am Rist des Schuhwerks, an der Ferse und an der Taille (mittels eines Gürtels befestigt). Diese Positionen sind nicht willkürlich; sie sind die optimalen physischen Sammelpunkte, um die komplexen Mechanismen der menschlichen Bewegung zu erfassen.
Kernbotschaft: Eine effektive Ganganalyse beruht auf der Erfassung zweier unterschiedlicher Datentypen: direkter Aufprallkräfte am Fuß und Stabilitätsmetriken im Körperzentrum. Die Platzierung von Sensoren an den Extremitäten des Fußes und an der Taille gewährleistet die genaue Aufzeichnung sowohl kinetischer Aufprälle als auch Änderungen des Körperschwerpunkts.
Optimierung der Sensorplatzierung am Schuhwerk
Um umsetzbare Daten für Rehabilitation oder sportliche Leistung zu gewinnen, muss sich der Sensor nahe am Aufprallpunkt befinden.
Die Ferse und der Rist
Die primären Positionen für im Schuh integrierte Sensoren sind der Rist und die Ferse.
Die Platzierung von IMUs hier ermöglicht die direkte Messung von Aufprallkräften des Fußes. Diese Platzierung ist entscheidend für die Erkennung der genauen Momente des Bodenkontakts beim Gehen, Laufen oder Springen.
Die Spezifität der lateralen posterioren Seite
Während "die Ferse" ein allgemeines Ziel ist, bevorzugt die Präzisionstechnik oft den seitlichen hinteren Teil des Schuhwerks.
Die Montage des Sensors in diesem spezifischen Bereich maximiert die Erfassung kinetischer Eigenschaften. Er liefert die klarsten Daten bezüglich des Fuß-Boden-Kontakts und der anschließenden Abstoßphase.
Reduzierung von Signalrauschen
Die seitliche posteriore Position wird auch gewählt, um Bewegungsartefakte zu minimieren.
Während eines Gangzyklus kann eine lose oder unsachgemäße Platzierung dazu führen, dass der Sensor wackelt und Rauschen verursacht. Die seitliche posteriore Position bietet Stabilität und stellt sicher, dass der Sensor scharfe Signalspitzen für den Fersenauftritt und den Zehenabdruck aufzeichnet, was die Zuverlässigkeit von Algorithmen zur Ganganalyse verbessert.
Erfassung der Ganzkörpermechanik
Der Gang ist nicht nur eine Fußbewegung; er umfasst die gesamte kinetische Kette.
Die Rolle der Taille
Zusätzlich zu den Sensoren am Schuhwerk werden hochpräzise IMUs oft mittels eines Gürtels an der Taille befestigt.
Diese Position ist unerlässlich für die Überwachung von Änderungen des Körperschwerpunkts. Während Fußsensoren das "Was" (den Schritt) erfassen, erfasst der Taillensensor das "Wie" (Gleichgewicht und Haltung) und liefert so ein vollständiges Bild der Stabilität des Benutzers.
Verständnis der Kompromisse
Die Erzielung hochpräziser Daten erfordert die strikte Einhaltung dieser Platzierungsprotokolle. Abweichungen von diesen Schlüsselpositionen führen oft zu beeinträchtigter Datenqualität.
Empfindlichkeit gegenüber Artefakten
Wenn Sensoren wahllos am Schuh platziert werden, werden sie anfällig für Bewegungsartefakte. Dies führt zu "verrauschten" Daten, bei denen die Software nicht zwischen einem echten Fersenauftritt und einer zufälligen Vibration unterscheiden kann.
Algorithmische Abhängigkeit
Algorithmen zur Ganganalyse sind auf deutliche Signalspitzen angewiesen. Wenn der Sensor nicht seitlich posterior stabilisiert oder fest am Rist befestigt ist, kann der Algorithmus möglicherweise Schrittzahlen, Schrittlänge oder Aufprallintensität nicht genau berechnen.
Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen
Die Auswahl der richtigen Sensoranordnung hängt von den spezifischen Daten ab, die Sie erfassen müssen.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Aufprallmechanik liegt: Priorisieren Sie Sensoren am Rist oder an der seitlichen posterioren Ferse, um hochauflösende Daten über Fersenauftritts- und Zehenabdruckkräfte zu erfassen.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Stabilität und Gleichgewicht liegt: Stellen Sie sicher, dass ein Gerät an der Taille montiert ist, um Änderungen des Körperschwerpunkts genau zu verfolgen.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf algorithmischer Genauigkeit liegt: Verwenden Sie die seitliche posteriore Platzierung am Schuhwerk, um Artefakte zu minimieren und eine stabile Aufzeichnung von Signalspitzen zu gewährleisten.
Durch die Verankerung von Sensoren an diesen optimalen physischen Sammelpunkten verwandeln Sie rohe Bewegung in präzise, umsetzbare biomechanische Erkenntnisse.
Zusammenfassungstabelle:
| Sensorposition | Erfasster primärer Datentyp | Hauptvorteil |
|---|---|---|
| Rist | Fußaufprall & Abstoß | Direkte Messung der Kontaktphasen |
| Seitliche posteriore Ferse | Kinetische Eigenschaften | Minimale Signalrauschen & stabile Spitzenerkennung |
| Taille (Gürtelmontage) | Körperschwerpunkt & Gleichgewicht | Überwachung von Stabilität & Ganzkörperhaltung |
| Fußextremitäten | Bodenkontaktmechanik | Genaue Schrittlängen- & Schrittzahlverfolgung |
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Referenzen
- Walid Gomaa, Mohamed A. Khamis. A perspective on human activity recognition from inertial motion data. DOI: 10.1007/s00521-023-08863-9
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von 3515 Wissensdatenbank .
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