Para lograr un análisis de la marcha de alta fidelidad, las Unidades de Medición Inercial (IMU) de alta precisión se organizan típicamente en tres ubicaciones específicas: el empeine del calzado, el talón y la cintura (asegurada con un cinturón). Estas ubicaciones no son arbitrarias; son los puntos de recolección físicos óptimos para capturar la compleja mecánica del movimiento humano.
Idea central: Un análisis eficaz de la marcha depende de la captura de dos tipos de datos distintos: fuerzas de impacto directas en el pie y métricas de estabilidad en el núcleo del cuerpo. La colocación de sensores en las extremidades del pie y en la cintura garantiza que tanto el impacto cinético como los cambios en el centro de gravedad se registren con precisión.
Optimización de la colocación de sensores en el calzado
Para obtener datos procesables para la rehabilitación o el rendimiento deportivo, el sensor debe estar cerca del punto de impacto.
El talón y el empeine
Las ubicaciones principales para los sensores integrados en el calzado son el empeine y el talón.
La colocación de IMU aquí permite la medición directa de las fuerzas de impacto del pie. Esta colocación es fundamental para detectar los momentos precisos de contacto con el suelo al caminar, correr o saltar.
La especificidad de la parte posterior lateral
Si bien "el talón" es un objetivo general, la ingeniería de precisión a menudo favorece la parte posterior lateral del calzado.
Montar el sensor en esta área específica maximiza la captura de características cinéticas. Proporciona los datos más claros con respecto al contacto pie-suelo y la fase de despegue subsiguiente.
Reducción del ruido de la señal
La ubicación posterior lateral también se selecciona para minimizar los artefactos de movimiento.
Durante un ciclo de marcha, una colocación suelta o inadecuada puede hacer que el sensor se tambalee, introduciendo ruido. La posición posterior lateral ofrece estabilidad, asegurando que el sensor registre picos de señal nítidos para el golpe de talón y el despegue de la punta, lo que mejora la fiabilidad de los algoritmos de parámetros de marcha.
Captura de la mecánica de todo el cuerpo
La marcha no se trata solo del movimiento del pie; involucra toda la cadena cinética.
El papel de la cintura
Además de los sensores del calzado, las IMU de alta precisión a menudo se sujetan a la cintura con un cinturón.
Esta ubicación es esencial para monitorear los cambios en el centro de gravedad del cuerpo. Mientras que los sensores del pie capturan el "qué" (el paso), el sensor de la cintura captura el "cómo" (equilibrio y postura), proporcionando una imagen completa de la estabilidad del usuario.
Comprensión de las compensaciones
Lograr datos de alta precisión requiere una estricta adhesión a estos protocolos de colocación. Desviarse de estas ubicaciones clave a menudo resulta en una calidad de datos comprometida.
Sensibilidad a los artefactos
Si los sensores se colocan indiscriminadamente en el zapato, se vuelven susceptibles a los artefactos de movimiento. Esto da como resultado datos "ruidosos" en los que el software no puede distinguir entre un golpe de talón real y una vibración aleatoria.
Dependencia algorítmica
Los algoritmos de extracción de marcha dependen de picos de señal distintos. Si el sensor no está estabilizado en la parte posterior lateral o firmemente sujeto al empeine, el algoritmo puede no calcular con precisión el número de pasos, la longitud de la zancada o la intensidad del impacto.
Tomar la decisión correcta para su objetivo
Seleccionar la disposición correcta del sensor depende de los datos específicos que necesite capturar.
- Si su enfoque principal son las mecánicas de impacto: Priorice los sensores en el empeine o en el talón posterior lateral para capturar datos de alta fidelidad sobre las fuerzas del golpe de talón y el despegue de la punta.
- Si su enfoque principal es la estabilidad y el equilibrio: Asegúrese de que una unidad esté montada en la cintura para rastrear con precisión los cambios en el centro de gravedad.
- Si su enfoque principal es la precisión algorítmica: Utilice la colocación en la parte posterior lateral del calzado para minimizar los artefactos y garantizar una grabación estable de los picos de señal.
Al anclar los sensores en estos puntos de recolección físicos óptimos, transforma el movimiento bruto en información biomecánica precisa y procesable.
Tabla resumen:
| Ubicación del sensor | Tipo de datos principal capturado | Beneficio clave |
|---|---|---|
| Empeine | Impacto y despegue del pie | Medición directa de las fases de contacto |
| Talón posterior lateral | Características cinéticas | Ruido de señal mínimo y detección de picos estable |
| Cintura (montado con cinturón) | Centro de gravedad y equilibrio | Monitoreo de la estabilidad y la postura de todo el cuerpo |
| Extremidades del pie | Mecánica de contacto con el suelo | Seguimiento preciso de la longitud de la zancada y el número de pasos |
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Referencias
- Walid Gomaa, Mohamed A. Khamis. A perspective on human activity recognition from inertial motion data. DOI: 10.1007/s00521-023-08863-9
Este artículo también se basa en información técnica de 3515 Base de Conocimientos .