基于九轴惯性传感器的人体关节活动度测量方法研究

摘要

目的:提出一种基于九轴惯性传感器的人体关节活动度测量方法。方法:搭建由无线处理器、九轴惯性传感器、同步电路、电源管理模块和唤醒关机电路组成的关节活动度测量电路,采用九轴惯性传感器搭配无线处理器采集肢体的角速度、加速度和磁力原始数据,利用均值滤波、几何校准算法对原始数据进行校准,再将校准后的数据采用Madgwick算法进行姿态解算,保证输出的欧拉角在同一坐标系内。将关节活动度测量电路佩戴在志愿者额头及胸部中央,引导志愿者做颈椎前后屈伸、左右侧屈、左右旋转运动,通过计算头部和胸骨体的欧拉角差值获得颈椎活动度。结果:关节活动度测量电路可布置在关节两端协同测量,且测得的欧拉角精度为±1°。采用该测量方法测得的颈椎前后屈伸、左右侧屈和左右旋转的活动度均符合人体关节活动度特征。结论:该测量方法可实现对关节活动度的准确、有效测量,能反映真实的关节活动状况。