AG Technische Informatik

Bewertung der Körperhaltung während der Ausführung von Bewegungen aus dem Sport und der Medizin mit einem auf Inertalsensorik basierenden drahtlosen körpernahen Sensornetz

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller , Dipl.-Inform. Martin Seiffert
Abschluss: Bachelor of Science (B.Sc.) / Master of Science (M.Sc.)
Projekt:

Inhalt

Übersicht

Drahtlose körpernahe Sensornetze können auf der Basis verteilter Mustererkennungsverfahren und fortgeschrittener Inertialsensorik Aktivitäten, Aktionen oder auch detaillierte Bewegungen des menschlichen Körpers klassifizieren. Dadurch entwickeln diese Sensornetze das Potential den Menschen in verschiedenen Bereichen wie zum Beispiel Sport oder Rehabilitation zu unterstützen.

Im Projekt VIVE der FU-Berlin wird zum Beispiel validiert, ob ein System auf Basis einer verteilten Bewegungserkennung eingesetzt werden kann, um Patienten mit Einschränkung der motorischen Fähigkeiten (beispielsweise nach einem Schlaganfall oder beim Umgang mit Prothesen) beim Erlernen von Bewegungsabläufen zu unterstützten. In diesem Rahmen wurde bereits ein prototypisches körpernahes Sensornetz entwickelt welches eine Bewegung erlernen, wiedererkennen und bewerten kann.

Hinsichtlich der Ausführung einer Bewegung aus dem Sport oder der Physiotherapie ist jedoch aus fachlicher Sicht nicht ausschließlich die Bewegung selbst für die Bewertung dieser auschlaggebend. Zusätzlich ist die Körperhaltung während der Ausführung einer Bewegung von besonderer Bedeutung.

Aufgaben

Eine Arbeit in diesem Bereich umfasst zum Beispiel folgende Punkte:

  • Einarbeitung in die Plattform F4VI1 und Erarbeitung eines ausgeprägten Verständnisses der Inertialsensorik und der Funktionsweise des aktuellen Bewegungserkennungssystems
  • Entwickeln von Konzepten und Merkmalen für das Erlernen einer Körperhaltung durch das körpernahe Sensornetz und der Bewertung dieser während der Ausführung einer Bewegung
  • Implementieren eines Konzeptes für das Erlernen und der Bewertung einer Körperhaltung und Integration der Implementierung in das bestehende Bewegungserkennungssystem
  • Experimentelle Evaluation der Implementierung hinsichtlich weniger Bewegungen aus dem Sport oder der Physiotherapie

Umfeld

Für diese Arbeit steht ein drahtloses Sensornetz basierend auf kompakten Sensorknoten zur Verfügung. Die einzelnen Sensorknoten verfügen bereits über eine eigenständige Stromversorgung (Akku) und können einfach an verschiedenen Körperteilen montiert werden. Die Sensorknoten verfügen über einen Cortex M4 Prozessors sowie über eine vollständig integrierten Inertialsenorik. Dadurch ist jeder Sensorknoten bereits in der Lage eigenständig die Ausrichtung eines einzelnen Körperteils zu bestimmen, so dass dadurch auch das Überprüfen einer Körperhaltung grundsätzlich möglich ist. Für den drahtlosen Austausch von Daten verfügt jeder Sensorknoten über das Funkmodul CC1100 als auch optional über ein Bluetooth Modul. Jeder Sensorknoten verfügt über eine RGB-LED, einen Beeper und die Möglichkeit zwei Vibrationsgeber und anzubinden. Das Programmieren der Sensorknoten erfolgt in der Programmiersprache C. Das Sensornetz kann bereits für die Bewertung bestimmter Bewegungen trainiert werden. Dafür wird eine Trainingsapplikation verwendet welche in der Programmiersprache Java implementiert ist.