Objektivizace rozsahu základního pohybu dílčích částí těla při rehabilitaci

Abstract

Tato práce se zabývá vývojem jednoduchého a levného systému pro měření základních dílčích pohybů postavy člověka a sloužícího například k objektivizaci postupu rehabilitačního cvičení. Součástí práce je shrnutí již existujících podobných systémů / zařízeních, jejich následné zhodnocení a zdůvodnění potřeby vývoje vlastního zařízení. Cílem práce tedy bylo navrhnout a vytvořit celkem jednoduché a cenově dostupné zařízení s dostatečnou přesností, avšak ne zcela kompletní pro profesionální použití, ale spíše vhodné pro experimenty a další vývoj. Navržené zařízení se skládá ze dvou hlavních částí. První částí je pohybový IMU/MARG senzor (obsahující akcelerometr, gyroskop a magnetometr), a to ve dvou variantách. Buď formou vlastního vytvořeného zařízení obsahující senzor MPU9250 a doplněného ARM procesorem, nebo formou běžného chytrého mobilního telefonu. Druhou částí je aplikace na PC vytvořená na platformě .NET Core, jež nejprve zpracovává data ze senzoru vhodnými AHRS algoritmy pracujícími na principu komplementárního filtru jejichž výstupem jsou buď Eulerovy úhly, nebo kvaterniony. Aplikace dále vhodně reprezentuje měřené pohyby člověka formou 3D modelu postavy. Poslední částí práce je popis ovládání celkového zařízení a příklad podrobného postupu vykonání jednoho vzorového měření.

This thesis deals with the development of a simple and inexpensive system for measuring the basic partial movements of the human figure and serving, for example, to objectify rehabilitation exercises. Part of the thesis is a summary of already existing similar systems / devices, their subsequent evaluation and justification of the need to develop our own equipment. The aim of the work was to design and create a fairly simple and affordable device with appropriate accuracy, but not completely complete for professional use, but rather suitable for experiments and further development. The proposed device consists of two main parts. The first part is a motion IMU / MARG sensor (containing an accelerometer, gyroscope and magnetometer) in two variants. Either in the form of a own created device containing the MPU9250 sensor and supplemented with an ARM processor, or in the form of a regular smartphone. The second part is a PC application written on the .NET Core platform, which first processes data from the sensor using suitable AHRS algorithms working on the principle of a complementary filter which output is either Euler angles or quaternions. The application also appropriately represents the measured movements of a person in the form of a 3D model of the figure. The last part of the thesis is a description of the control of the overall device and a record of the detailed procedure of performing one exemplary measurement.