足部の滑り感覚の定量化と冬季の転倒予防を目的とした注意喚起システムへの応用

足部打滑感觉的量化及其在冬季预防跌倒预警系统中的应用

• 批准号: 19K12891
• 负责人: 敦賀 健志
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Hokkaido University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K12891/
• 关键词: 滑り; 転倒予防; 注意喚起; IoT; 加速度

本年度は、滑りを擬似的に呈示するシステムを用いて、ヒトが滑りと感じる条件（加速度など）を特定し、それを計測する計画であったが、コロナ禍の影響で計測が進まないため、他分野の滑りに関する文献を参考に、転倒時の足部の挙動（加速度）を計測するユニットの製作を進めた。浴室での転倒を参考にすると、転倒に至る滑りにおける足部の加速度はばらつきが多いものの平均2［G］程度との報告がある。計測ユニットはヒトへの装着を考えた場合、小型軽量であることが望ましい。そこで今回は、Arduino Nano 33 BLE sense（以下、Nano33）を用いることとした。Nano33は小型軽量であり、3軸の加速度、角速度、地磁気計測に加え、Bluetooth通信も可能である。しかし、Nano33は直接的に角度を計測することができない。センサの角度は足部の接地角度を計測し、歩行の進行方向加速度を算出するうえで必要な情報である。そこで3軸の加速度と角速度から角度の算出を試みた。角速度を積分することで角度の算出は可能であるが、積分誤差の累積によるドリフトが発生しやすい。そこで加速度の情報も加味したセンサフュージョンにより角度の算出を行った。その結果、鉛直方向を0［deg］とし前後方向±40［deg］の範囲に10［deg］刻みで、ユニットを傾けたときの誤差は1［deg］未満であった。また、60［min］の間、ランダムに傾けた際の積分誤差の累積は0.1［deg］未満であった。これらのことから、Nano33は足部の角度を計測する上で、精度および計測時間において有用であることが示唆された。

今年，我们计划使用一个模拟打滑的系统来识别人类感到滑板的条件（例如加速度），并衡量了它们，但是由于由于Covid-19的pandemic的影响，我们一直在测量效果，因此我们一直在逐渐介绍掉落的单位（加速行为）的单位生成，引用了Slippage onsecrippage onsecrippaige slipp，有报道说，使用浴室的瀑布作为参考，尽管在滑倒期间脚的加速有很大差异，但平均是2 [g]。当考虑到一个人的依恋时，测量单元非常适合轻巧。因此，这次我们决定使用Arduino Nano 33 ble Sense（以下简称为Nano33）。 NANO33小且轻巧，还可以测量三个加速度，角速度和地磁磁性以及蓝牙通信的三个轴。但是，Nano33无法直接测量角度。传感器角度是测量脚的接地角并在行走方向上计算加速度所需的信息。因此，我们尝试从三个轴的加速度和角速度计算角度。尽管可以通过整合角速度来计算角度，但漂移可能是由于积分误差的积累所致。因此，考虑到加速度信息，使用传感器融合来计算角度。结果，将垂直方向设置为0 [deg]，前后方向的增量为10 [deg]，而倾斜单位时的误差小于1 [deg]。此外，随机倾斜60分钟时的累积积分误差小于0.1度。这些表明NANO33可用于测量脚角的准确性和测量时间。