Evaluación de la medición de distancia mediante un acelerómetro digital de 3 ejes Puchalt Casáns, Guillermo Masot Peris, Rafael Alcañiz Fillol, Miguel Master Universitario en Sensores para Aplicaciones Industriales

Estado del arte y problemas Podómetro Métodos Problemas Mecánico Acelerómetro GPS Depende de un paso uniforme Caro Caro + Solo para exteriores + Depende de señal GPS Distancia = nº pasos x longitud media paso ¿Paso peculiar? ¿Subir/Bajar Pendiente/Escaleras? ¿Caminar lento? ¿Golpeteo de pierna? ¿Otros movimientos?

Objetivos del proyecto Restricciones/Características Z Y X 5 – 30 metros (intervalos de 5m) Línea recta Sacro (más próximo al centro de masa) Comparar con podómetro mecánico y app móvil App móvil ignorada (R2=0.0266) Podómetro que mide distancia recorrida Medidas de aceleración Sin usar cantidad de pasos realizados

Prototipo - Dispositivo Sujeción de plataforma multi-sensor a la PCB Acelerómetro LEDS de estado Alimentación y jumper de selección Puerto de descarga de firmware Sujeción de las baterías Condensador de desacoplo Chip de memoria Puerto comunicaciones UART Microcontrolador Baterías (2xAA) Botón de selección de modo

Prototipo – Dispositivo (Detalles) UART (dispositIvo – PC (MATLAB-GUI)) I2C (acelerómetro) + SPI (memoria flash) SW – SPI (memoria flash) Periférico usado para I2C Optimizado para duración de 1.26 ms/captura Condensador de desacoplo (memoria flash) Capacidad memoria flash Byte inicio (0x30) – 6x Bytes dato– Byte checksum 64 bits x 100 Hz x 300 s (5 min) = 1,92 Mb  2Mb

Prototipo – Dispositivo (Detalles) Modo LED Rojo LED Verde LED Amarillo Pre-Offset - X Offset X (conmutar estado previo) X (10 s parpadeo) Post-Offset Captura de datos X (alternar) On – Inicio Captura Off – Fin Captura PC

Prototipo – Procedimiento

Prototipo – Procedimiento

Algoritmos procesado – Resumen Preprocesado Digital  Aceleración (m/s2) Retirar gravedad Detección picos de aceleración Pasobanda 0.01 Hz – 18 Hz Contar pasos (detección picos) Pasobajo ~4 Hz (2x 1º harmónico) Integrar todo Integrar en bloques Integrar por pasos 5s antes de 1º paso 5s después de último paso Bloques de 5s Pasos independientes entre si Datos XYZ vs Datos XZ

Algoritmos procesado – Paso

Algoritmos procesado – Paso Todo el pie Centro del pie Balanceo Talón Talón Todo el pie Balanceo Centro del pie

Algoritmo pasos – Resultados

Algoritmo procesado - Resultados

Algoritmo procesado - Resultados

Algoritmo procesado - Resultados

Algoritmo procesado - Resultados

Algoritmo procesado - Resultados

Algoritmo procesado - Resultados

Conclusiones 5m±4.2278% (1º algoritmo) 5m±4.5048% (2º algoritmo) Tercer algoritmo inviable (>5%) 20m±2.5622% (1º algoritmo) Combinación medidas 5m y 20m Comprobar con mayor número de sujetos Otros procedimientos Caminar en bloques de 5m Secuencia paso-pausa

Referencias A. B. F. &. B. H. Willemsen, "Automatic stance-swing phase detection from accelerometer data for peroneal nerve stimulation," IEEE Transactions On Biomedical Engineering, vol. 37, pp. 1201-1208, 1990. E. J. Van Someren, R. H. Lazeron, B. F. Vonk, M. Mirmiran and D. F. Swaab, "Gravitational artefact in frequency spectra of movement acceleration: implications for actigraphy in young and elderly subjects," Journal of Neuroscience Methods, pp. 55-62, 1996. C. V. Bouten, K. T. Koekkoek, M. Verduin, R. Kodde and J. D. Janssen, "A Triaxial Accelerometer and Portable Data Processing Unit for the Assesment of Daily Physical Activity," IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, vol. 44, pp. 136-147, 1997.

Cálculo de distancia recorrida usando un acelerómetro digital triaxial Puchalt Casáns, Guillermo Masot Peris, Rafael Alcañiz Fillol, miguel Master Universiatio en Sensores para Aplicaciones Industriales