负重行军等任务中,下肢肌肉骨骼损伤可能较高,但现有研究难以量化负载、速度、坡度等因素对人体运动负荷的影响,IMU传感器虽可替代地面反作用力测量,其信号对特定任务需求的敏感性仍不明确。近日,澳大利亚麦考瑞大学等团队在《Galt&Posture》期刊发表研究成果,揭示了负载、速度和坡度对IMU信号衰减的影响规律。研究在20名受试者(有19人完成)中开展,受试者佩戴23kg负重背心,在跑步机上完成不同速度(步行、跑步)、坡度(平地1%、上坡+6%、下坡-6%)及有无负载的组合运动。通过足部和骨盆佩戴的IMU采集垂直加速度数据,计算每步信号衰减、每公里信号衰减及相对衰减等指标,并结合光学运动捕捉和力平台数据进行关联分析。该研究明确了IMU信号衰减可敏感反映任务中的物理负荷变化,为量化负重运动中的人体负荷提供了便捷方法。未来可基于该成果开发运动负荷监测工具,优化训练方案,降低负重运动相关损伤可能。 导航传感器的价格范围是多少?上海人形机器人传感器代理商

意大利的一支科研团队开展了一项对比研究,探讨惯性测量单元(IMU)能否作为基于地面反作用力(GRF)的姿势图法的替代方案,为姿势控评估提供更便携的解决方案。研究招募21名青年受试者,在不同表面(实心地面、三种不同刚度泡沫)和视觉条件(睁眼/闭眼)下,同步采集L5水平躯干的IMU加速度数据与力平台的GRF数据,分析了不同滤波截止频率(Hz、Hz、5Hz、10Hz)对IMU指标的影响,并提取时间域和频率域共13项姿势指标进行对比。结果显示,GRF与IMU指标的相关性为弱至中等(|ρ|<),两者均能检测到泡沫表面导致的姿势摆动增加,但频率域表现相反;GRF指标显示闭眼时(尤其在泡沫上)姿势摆动更大,而IMU指标medio-lateral方向的范围和均方根位移在闭眼时降低。研究表明,GRF和IMU指标虽描述相同的姿势行为,但分别聚焦于姿势调整(基于倒立摆模型)和姿势表现,二者并非替代关系而是互补,且IMU信号滤波需标准化(5Hz截止频率可保留95%信号功率),为临床姿势评估提供了灵活选择。 传感器推荐IMU传感器的成本差异较大,具体价格取决于性能、品牌和功能。

地面反作用力(GRF)是理解运动力学、评估肌肉骨骼负荷的关键,但传统实验室测力板难以推广至日常场景。惯性测量单元(IMU)虽便携,却无法直接捕捉 GRF—德国科研团队通过卷积神经网络(CNN),解决了这一难题。研究招募 20 名参与者,完成走路、爬楼梯、跑步、转弯等 6 种运动,测试不同 IMU 配置(下半身 7 个、单腿 4 个、胫骨 / 骨盆 1 个等)的 3D GRF 预测效果。结果显示:垂直 GRF(vGRF)预测准(相关系数 r≥0.98,相对误差≤7.44%),前后向 GRF 次之(r≥0.92),侧向 GRF 难度高(r≥0.74)。日常运动如走路,单传感器(如胫骨)与多传感器效果相当;但转弯等复杂运动时,下半身或单腿多传感器能降低侧向 GRF 误差。骨盆传感器效果略逊,却仍能满足日常 vGRF 预测需求。该研究表明,单传感器(如胫骨)因简便、低成本,适合日常运动评估;复杂运动需多传感器提升准确性。这为 IMU 在临床步态分析、运动监测中的应用提供了参考,平衡了技术准确度与实用价值。
识别人体步态是外骨骼机器人实现人机协同操作的关键,现有基于惯性测量单元(IMU)的步态识别方法多利用惯性数据,忽视人体关节空间关联与运动时序特征,难以满足外骨骼实时操作需求。尤其在行走、上下楼梯、爬坡等多种复杂步态场景中,传统算法易因特征提取不完全导致识别精度不足。近日,华东理工大学等团队在《iScience》期刊发表成果,提出一种融合时空注意力机制的双流时空图卷积网络(2s-ST-STGCN),为多IMU的骨骼式步态识别提供新方案。该技术通过人体正运动学求解模块,将IMU采集的腰、大腿、小腿、脚踝等部位的九轴运动数据,转化为7节点、8节点、10节点三种骨骼模型,创新性引入双流结构,同时输入关节数据、骨骼数据及其运动信息,搭配时空注意力模块捕捉步态周期中关键时序帧与空间关节关联。 如何根据应用场景选择IMU的量程和精度?

平衡能力评估是部分疾病患者日常照护中的重要内容,但传统方法(如伯格平衡量表)需完成多个动作评分,流程繁琐,难以高效开展。近期,科研团队探索用步态特征量化评估这类患者的平衡能力——通过电子步道采集步长、步频等时空数据,结合装在腿部的惯性测量单元(IMU)获取关节活动度、角速度等运动特征,再用逐步筛选重要特征的方法,构建支持向量回归(SVR)、岭回归等机器学习模型,预测患者平衡能力得分。结果显示,SVR模型在15个关键特征下表现较好,预测误差低,能较准确反映患者平衡能力情况。这种结合步态数据与机器学习的方法,为疾病患者平衡能力评估提供了更客观的工具,未来有望辅助日常照护中的相关评估工作。角度传感器的工作温度范围是多少?江苏IMU无线传感器选型
IMU传感器在使用前通常需要进行校准,以提高测量精度并减少系统误差。上海人形机器人传感器代理商
工业机械臂在高速作业时易因碰撞导致设备损坏或人员受伤,传统防碰撞方案响应滞后、误触发率高。近日,某自动化设备厂商宣布基于 IMU 的机械臂防碰撞系统实现量产,已应用于汽车零部件装配生产线。该系统在机械臂的关节及末端执行器处安装高精度 IMU 传感器,实时采集角速度和加速度数据,通过边缘计算模块分析机械臂的运动状态。当机械臂遭遇碰撞时,IMU 可在 0.01 秒内捕捉到异常冲击力引发的姿态突变,触发急停指令,响应速度较传统力传感器提升 10 倍。同时,系统通过 IMU 数据建立机械臂运动模型,区分正常作业的姿态变化与碰撞冲击,误触发率低于 0.1%。实际应用显示,该系统可承受机械臂作业速度可达 2m/s 下的碰撞冲击,能保护价值数十万元的精密工装夹具,且安装成本为传统激光防碰撞方案的 1/3。目前已适配 6 轴、7 轴等主流工业机械臂,未来计划拓展至协作机器人领域,进一步提升人机协同作业的安全性。上海人形机器人传感器代理商