運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目需要特定的力量和爆發(fā)力特征,為實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行訓(xùn)練監(jiān)測(cè),葡萄牙田徑聯(lián)合會(huì)與葡萄牙萊里亞理工學(xué)院合作,由PauloMiranda-Oliveira團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種使用IMU評(píng)估蹲跳(CMJs)的方法,用以分析運(yùn)動(dòng)員在蓄力階段的表現(xiàn)、跳躍高度和修正反應(yīng)強(qiáng)度指數(shù)(RSImod)。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的設(shè)備,包含了一個(gè)9軸IMU-----加速度計(jì)(±16g)、陀螺儀(±2000dps)和磁力計(jì)(±4900μT),數(shù)據(jù)采樣率為300Hz。IMU與筆記本電腦之間通過(guò)Wifi進(jìn)行連接。同時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)試在測(cè)力板(ForcePlate,F(xiàn)P)上進(jìn)行,并使用測(cè)力板采集到的數(shù)據(jù)作為比較基線。共有8名高水平運(yùn)動(dòng)員(6名男性2名女性)參與了測(cè)試,這些運(yùn)動(dòng)員在測(cè)試前6個(gè)月均沒(méi)有傷病記錄。研究團(tuán)隊(duì)將IMU固定放置在運(yùn)動(dòng)員的第五腰椎(L5)上。每名運(yùn)動(dòng)員每組進(jìn)行3-5次CMJ跳躍,每次跳躍之間間隔1分鐘,共進(jìn)行30次CMJ跳躍。IMU 和 測(cè)力板FP統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,兩者在正脈沖相位時(shí)間、負(fù)脈沖相位時(shí)間、滯空時(shí)間等方面,有著相似的結(jié)果;同時(shí)在跳躍高度、比較大力量、RSImod等方面兩者也有著近似的測(cè)試結(jié)果。同時(shí)設(shè)備簡(jiǎn)單易用,可以幫助教練員和運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行訓(xùn)練監(jiān)測(cè)和控制,提高訓(xùn)練系統(tǒng)性,同時(shí)提高訓(xùn)練水平。許多IMU傳感器支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸,可以通過(guò)無(wú)線或有線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到處理單元。慣性傳感器校準(zhǔn)
光脈沖原子干涉儀作為一種基于物質(zhì)波相干操控的高精度慣性測(cè)量工具,因其在重力測(cè)量、旋轉(zhuǎn)速率檢測(cè)及基本物理常數(shù)測(cè)定等方面的潛在應(yīng)用而備受關(guān)注。與傳統(tǒng)慣性傳感器相比,原子干涉儀具備更高的測(cè)量精度和穩(wěn)定性,能夠?qū)崿F(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的高精度測(cè)量。不過(guò),現(xiàn)有的原子慣性傳感器在戶外應(yīng)用中依然面臨不少挑戰(zhàn),包括設(shè)備體積大、對(duì)環(huán)境條件要求嚴(yán)格以及動(dòng)態(tài)范圍有限等問(wèn)題,這些都制約了它們?cè)趶?fù)雜環(huán)境中的實(shí)際應(yīng)用。近期,法國(guó)巴黎-薩克雷大學(xué)的研究人員Clément Salducci和Yannick Bidel帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。他們開(kāi)發(fā)了一種新的原子發(fā)射技術(shù),并構(gòu)建了一套雙冷原子加速度計(jì)與陀螺儀系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)用斯特恩-捷爾拉赫效應(yīng),能夠以每秒8.2厘米的速度水平發(fā)射冷原子云,增強(qiáng)了原子陀螺儀的性能,實(shí)現(xiàn)了量程因子穩(wěn)定性達(dá)700 ppm的突破。通過(guò)結(jié)合量子傳感器與傳統(tǒng)傳感器的優(yōu)勢(shì),該團(tuán)隊(duì)成功校正了力平衡加速度計(jì)和科里奧利振動(dòng)陀螺儀的漂移和偏差,提升了兩者的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。9軸慣性傳感器性能導(dǎo)航傳感器的主要功能是什么?
近期,來(lái)自美國(guó)的研究者們探索了如何利用慣性測(cè)量單元(IMU)和機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)人體關(guān)節(jié)活動(dòng),這在健康監(jiān)測(cè)、外骨骼控制和工作相關(guān)肌肉骨骼疾病風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。研究小組運(yùn)用隨機(jī)森林算法,分析了不同數(shù)量和位置的IMU對(duì)預(yù)測(cè)踝、膝、髖關(guān)節(jié)角度的影響。為了驗(yàn)證IMU置于鄰近身體部位會(huì)提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性,實(shí)驗(yàn)設(shè)置了非鄰近的IMU對(duì)照組,結(jié)果證實(shí)使用關(guān)節(jié)角度信息就可獲得比較好預(yù)測(cè)效果。這表明未來(lái)關(guān)節(jié)角度的預(yù)測(cè)主要依賴于其歷史角度值,對(duì)于多種簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)而言,這是實(shí)用且高效的輸入信號(hào)。此研究表明,機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)關(guān)節(jié)角度并不一定需要更多的IMU傳感器。單一或少數(shù)幾個(gè)精心布置的IMU就能提供準(zhǔn)確的預(yù)測(cè),這對(duì)于康復(fù)訓(xùn)練、穿戴式外骨骼控制等實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景意義重大,減少了傳感器的數(shù)量不僅簡(jiǎn)化了設(shè)備的使用,也保持了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。
在物流行業(yè),IMU 是包裹的 “防震保鏢”。它通過(guò)監(jiān)測(cè)運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)、沖擊和傾斜角度,實(shí)時(shí)評(píng)估貨物的受損風(fēng)險(xiǎn)。例如,在精密儀器運(yùn)輸中,IMU 可檢測(cè)急剎車、顛簸路面等突發(fā)狀況,觸發(fā)緩沖裝置保護(hù)貨物;對(duì)于玻璃制品、電子芯片等易碎品,還能通過(guò)記錄振動(dòng)頻率與加速度峰值,為包裝設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持,優(yōu)化泡沫填充或氣墊布局。此外,IMU 與 GPS 結(jié)合,可優(yōu)化運(yùn)輸路徑,減少因路線規(guī)劃不當(dāng)導(dǎo)致的貨物晃動(dòng);比如在山區(qū)公路運(yùn)輸時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)避開(kāi)坡度超過(guò)安全閾值的路段,降低傾斜風(fēng)險(xiǎn)。在跨境物流中,IMU 還能監(jiān)測(cè)集裝箱的密封狀態(tài)和溫度變化,防止貨物受潮或變質(zhì);針對(duì)冷鏈運(yùn)輸?shù)乃幤贰⑸r,IMU 可聯(lián)動(dòng)溫濕度傳感器,一旦檢測(cè)到溫度異常波動(dòng)或箱體劇烈震動(dòng),立即向監(jiān)控中心發(fā)送預(yù)警信息。IMU傳感器在使用前通常需要進(jìn)行校準(zhǔn),以提高測(cè)量精度并減少系統(tǒng)誤差。
隨著電子元器件小型化發(fā)展極大地促進(jìn)了方便的人機(jī)交互設(shè)備的發(fā)展,手寫(xiě)識(shí)別應(yīng)用在我們?nèi)粘I钪校热玢y行、醫(yī)療、郵政、法律服務(wù)等。手寫(xiě)字符識(shí)別方法主要分為在線和離線識(shí)別兩大類方法。當(dāng)前在線識(shí)別方法對(duì)先前寫(xiě)入的文本文件靜態(tài)圖像進(jìn)行掃描,其廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,比如銀行、醫(yī)療和法律行業(yè)以及郵政服務(wù)。日本TsigeTadesseAlemayoh團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于深度學(xué)習(xí)的緊湊型數(shù)碼筆,可實(shí)現(xiàn)36個(gè)數(shù)字和字母的實(shí)時(shí)識(shí)別,與傳統(tǒng)方法不同,該智能筆通過(guò)慣性傳感器捕獲寫(xiě)者的手部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)手寫(xiě)識(shí)別。原型智能筆包括一個(gè)普通的圓珠筆墨水室、三個(gè)力傳感器、一個(gè)六軸慣性傳感器、微型控制器和塑料結(jié)構(gòu)件。手寫(xiě)數(shù)據(jù)源自6名志愿者,數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和重組后用于使用深度學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練。于此同時(shí),團(tuán)隊(duì)還使用了開(kāi)源數(shù)據(jù)用于驗(yàn)證訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,同樣得到了很好的結(jié)果。該團(tuán)隊(duì)表示,未來(lái)這種方法將擴(kuò)展到包括更多的主題、更多的字母數(shù)字以及特殊字符。同時(shí)將研究更多的數(shù)據(jù)集結(jié)構(gòu)化方法和新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型以提高性能,終實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的手寫(xiě)實(shí)時(shí)識(shí)別系統(tǒng),實(shí)時(shí)識(shí)別連續(xù)的手寫(xiě)單詞。IMU傳感器可以通過(guò)螺絲固定、粘貼或嵌入到設(shè)備中,具體安裝方式取決于應(yīng)用需求和設(shè)備設(shè)計(jì)。浙江高精度平衡傳感器校準(zhǔn)
角度傳感器的工作溫度范圍是多少?慣性傳感器校準(zhǔn)
在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中,慣性測(cè)量單元(IMU)扮演著"黑暗中的眼睛"這一關(guān)鍵角色。當(dāng)車輛駛?cè)胄l(wèi)星信號(hào)盲區(qū)(如隧道、地下車庫(kù)或多層高架橋)時(shí),全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的定位精度會(huì)驟降至米級(jí)甚至完全失效。此時(shí),IMU通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量三軸加速度和角速度,結(jié)合卡爾曼濾波算法進(jìn)行航位推算(DeadReckoning),可在5秒內(nèi)將定位誤差控制在0.1%行駛距離以內(nèi)。特斯拉的FSD系統(tǒng)采用雙頻IMU冗余設(shè)計(jì),每秒采樣2000次加速度數(shù)據(jù),即使在緊急避障的8G瞬時(shí)加速度下仍能保持穩(wěn)定輸出。更精妙的是,IMU與高精地圖、激光雷達(dá)的多傳感器融合正在改寫(xiě)定位范式。Waymo的第五代系統(tǒng)將IMU數(shù)據(jù)與攝像頭視覺(jué)里程計(jì)(VIO)同步,通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼濾波器(EKF)消除陀螺儀零偏誤差,使得在衛(wèi)星信號(hào)中斷60秒后,車輛仍能保持厘米級(jí)定位精度。2023年加州大學(xué)伯克利分校的測(cè)試數(shù)據(jù)顯示,搭載戰(zhàn)術(shù)級(jí)MEMS-IMU的自動(dòng)駕駛卡車,在30公里連續(xù)隧道中的橫向偏移量為12厘米,較傳統(tǒng)方案提升83%。慣性傳感器校準(zhǔn)