Avaliação de um sistema de acelerometria de baixo custo em análise de movimentos dos membros superiores

Abstract

Um sistema de acelerometria de baixo custo pode viabilizar análises biomecânicas, como por exemplo, no ambiente clínico, para avaliações e diagnóstico de deficiências e acompanhamento de processos de reabilitação. Este projeto tem como objetivo avaliar o sistema de unidade inercial presente em módulos ArduIMU, no contexto da biomecânica, aplicado ao estudo de membros superiores do corpo humano. A análise do sistema é realizada através da comparação das medições da plataforma de acelerometria de baixo custo ArduIMU com um sistema comercial de referência (sensor de posição), FOB (Flock Of Birds). Além disso, levantou-se as curvas de resposta em dinâmica e estática do sistema utilizando-se um acelerômetro de referência e um transdutor de posição potenciométrico (LVDT). Dessa forma, comparou-se os dados adquiridos com o módulo ArduIMU, durante a realização movimentos de membros superiores, com os obtidos, simultaneamente, a partir do sistema de referência. Os movimentos utilizados para comparação são feitos no espaço tridimensional. A máxima diferença entre a medida de posição, obtida a partir dos dados adquiridos com o sistema ArduIMU, e a obtida com o sistema de referência, foi de 8,96% para a direção X, 10,13% para a direção Y e 9,51% para a direção Z. Os ensaios dinâmicos apresentaram uma variação máxima de 6,1%, em amplitude, em comparação com transdutor de posição (LVDT) e de 7,5% em aceleração, em relação ao acelerômetro de referência, para a faixa de 10 a 50Hz.

Low cost accelerometry systems can be used in biomechanics analysis, for example, in the clinical environment, for evaluation and diagnosis of deficiencies and the follow up of rehabilitation process. This project aims to evaluate the inertial measurement system present on ArduIMU modules, in the biomechanics context, applied in the study of upper limb movements. The analysis of the system is accomplished through a comparison between the low cost accelerometry platform ArduIMU and a commercial reference system (position sensor), FOB (Flock Of Birds). Furthermore, the dynamic and static responses of the system were computed using a reference accelerometer and a piezoelectric position transducer (LVDT). In this way, the data acquired with the ArduIMU during the execution of the upper limb movements were simultaneously compared with the ones obtained from the reference systems. Tridimensional movements were used for the comparisons. The maximum difference between the measured position, acquired with the ArduIMU and the reference system was 8,96% in the X direction, 10,13% in the Y direction and 9,51% in the Z direction. The dynamic tests revealed a maximum difference of 6,1% in amplitude, in comparison with the positional transducer (LVDT), and 7,5% in acceleration in comparison with the reference accelerometer, in a range between 10 and 50Hz.