Estimation de l'orientation du membre supérieur basée sur des mesures d'accéléromètre et de gyroscope

Une solution est proposée pour l'estimation de l'orientation du membre supérieur en utilisant des accéléromètres et des gyroscopes miniatures. Ce type de dispositif de mesure a de nombreuses applications possibles, allant de l'utilisation clinique avec des patients présentant un certain nombre de conditions telles que le syndrome du neurone moteur supérieur et les pathologies entraînant une perte de dextérité, à l'entraînement sportif de compétition et à la réalité virtuelle. Ici, nous nous concentrons sur un design qui minimise le nombre de capteurs tout en fournissant des estimations d'une précision connue sur une plage de fréquence définie. Minimiser le nombre de capteurs peut rendre le système de mesure moins intrusif, ainsi que minimiser le coût et réduire la bande passante requise en cas d'utilisation d'une solution sans fil. Une mesure précise de l'amplitude de mouvement jusqu'à 15 Hz est nécessaire dans notre application immédiate, à savoir quantifier le tremblement chez les patients atteints de sclérose en plaques. La recherche de faibles quantités de capteurs et d'une bonne précision à des fréquences plus élevées conduit à un nouveau design basé sur des filtres composites. La structure simple de l'estimateur donne également un bon aperçu des limitations fondamentales de précision basées sur les capteurs choisis. Cet article définit les mathématiques sous-jacentes et quantifie les performances d'un estimateur pour les orientations de l'épaule, du bras supérieur, de l'avant-bras et de la main. Une bonne précision d'estimation jusqu'à 15 Hz est indiquée, et ce avec un nombre total de capteurs réduit à 18 par rapport à 24 qui seraient nécessaires pour des architectures d'estimateur plus conventionnelles.