ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CẢM BIẾN QUÁN TÍNH ĐỂ ƯỚC LƯỢNG
CÁC THÔNG SỐ BƯỚC ĐI CHO NGƯỜI SỬ DỤNG THIẾT BỊ HỖ TRỢ
ĐI LẠI
Mã số: B2018-ĐN06-l0
Chủ nhiệm đề tài: ThS. Phạm Duy Dưởng
Đà Nẵng, 09/2020
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI
1. TS. Nguyễn Anh Duy Trường Đại học Đông Á
2. KS. Nguyễn Văn Nam Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, ĐH Đà Nẵng
4. ThS. Dương Quang Thiện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, ĐH Đà Nẵng
ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH
Nhóm TRT-3C của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật- ĐHĐN
Trang 1
MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................................. 1
DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................................ 2
CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................................................... 3
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................................. 4
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 10
1. Tính cấp thiết ............................................................................................................... 10
2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................... 10
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 11
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .................................................................. 11
ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ BƯỚC ĐI TRONG CHĂM SÓC SỨC KHOẺ ..................... 12
1.1. Tầm quan trọng của thông số bước đi trong chăm sóc sức khoẻ .................................. 12
1.2. Tiềm năng ứng dụng cảm biến quán tính trong y tế ..................................................... 13
TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN QUÁN TÍNH .................................................................... 14
1.3. Cảm biến ....................................................................................................................... 14
1.4. Cảm biến quán tính ....................................................................................................... 14
XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐỊNH VỊ QUÁN TÍNH SỬ DỤNG BỘ LỌC KALMAN . 17
1.5. Thuật toán hệ thống định vị quán tính .......................................................................... 17
1.6. Khai triển thuật toán định vị quán tính ......................................................................... 18
1.7. Xây dựng bộ lọc Kalman cho hệ thống định vị quán tính ............................................ 19
ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ BƯỚC ĐI SỬ DỤNG CẢM BIẾN QUÁN TÍNH CHO
NGƯỜI SỬ DỤNG WALKER ........................................................................................... 23
1.8. Đề xuất hệ thống cảm biến quán tính đặt trên khung tập đi ......................................... 23
1.8.1 Giới thiệu về hệ thống............................................................................................. 23
1.8.2 Định nghĩa chuyển động của khung tâp đi ............................................................. 24
1.8.3 Thuật toán phân loại chuyển động .......................................................................... 26
1.9. Ước lượng quỹ đạo chuyển động của khung tập đi ...................................................... 26
1.10. Trích xuất thông số bước đi ........................................................................................ 28
1.11. Thí nghiệm và đánh giá hoạt động của thuật toán ...................................................... 31
KẾT LUẬN.......................................................................................................................... 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 35
Trang 2
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Các thông số bước chân (nguồn:[11]) .................................................................. 12
Hình 2.1 Cấu tạo của một IMU 6DOF (nguồn: [29]) .......................................................... 15
Hình 2.2 IMU cổ điển được gắn trên tên lửa IRBM S3 (nguồn: [30]) ................................ 15
Hình 3.1 Thuật toán INS sử dụng bộ lọc Kalman ............................................................... 17
Hình 4.1 Tổng quan hệ thống khung tập đi đề xuất ............................................................. 23
Hình 4.2 Các hệ trục tọa độ sử dụng .................................................................................... 24
Hình 4.3 Định nghĩa các chuyển động của người dùng khi sử dụng khung tâp đi .............. 25
Hình 4.4 Lưu đồ thuật toán phân loại chuyển động ............................................................. 26
Hình 4.5 Kết quả việc phát hiện và phân loại chuyển động ................................................ 27
Hình 4.6 Hệ trục toạ độ BCS dùng trong xác định bước đi ................................................. 28
Hình 4.7 Chuyển động có chu kỳ của bánh xe trong quá trình đẩy đi liên tục .................... 29
Hình 4.8 Thông số bước đi trong quá trình đẩy khung tập đi 20 m..................................... 30
Hình 4.9 Độ cao và tư thế của khung tập đi trong quá trình sử dụng .................................. 31