Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Utvärdering av IMU-sensorers precision vid mätning av handledens vinkelhastigheter: Jämförande studie med ett optiskt spårningssystem
KTH, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH), Biomedical Engineering and Health Systems.
KTH, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH), Biomedical Engineering and Health Systems.
2019 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Evaluation of the Precision of IMU-sensors Measuring Wrist Angular Velocity : Comparative study with Optical Motion Tracking (English)
Abstract [sv]

Belastningsskador hos arbetare är ett ökande problem hos olika företag och det har visat sig finnas en tydlig koppling mellan dessa skador och handledens vinkelhastigheten. Det är därför av stort intresse att kunna mäta dessa vinkelhastigheter på ett noggrant och smidigt sätt. Syftet med denna rapport är att utvärdera precisionen av IMU-sensorers förmåga att beräkna vinkelhastigheten av handleden. Detta görs genom att jämföra data från IMU-sensorer med data från ett optiskt spårningssystem (OTS), vilket klassas som en gold standard inom detta område. Ett experiment bestående av åtta övningar utfördes: tre standard rörelser (flexion och rotation i takterna 40, 90 och 140 slag per minut) och fyra simulerade arbeten (målning, pappersvikning, datorarbete och hårföning). Grad av överensstämmelse ges av 1,96 standardavvikelser (SD) för standardrörelserna (10 deltagare) vilka var -31,8 grader/s och 34,2 grader/s, medan för de simulerade arbetena var det -35,1 grader/s och 34,2 grader/s. Det lägsta medelvärdet av medelkvadratavvikelse (RMSD) var 15,7 grader/s och erhölls vid 40 BPM medan den högsta medelvärdet var 93,9 grader/s och erhölls vid målningsövningen. Medelvärdet av korrelationskoefficienten mellan IMU-sensorer och OTS varierade mellan 0,97 och 0,42 och korrelationskoefficienterna av deltagarnas 50:e percentiler av vinkelhastigheten var 0,95 för standardrörelserna och 0,96 för de simulerade arbetena. Medelvärdet av absoluta differensen mellan sensorer och OTS var givet i percentiler (10:e, 50:e och 90:e). Det största spannet för 50:e percentilen gavs vid 140 BPM (18,3 ± 24,6) och det minsta spannet vid 40 BPM (3,5 ± 4,7). Trots att det fanns mindre differenser mellan metodernas mätningar av vinkelhastighet, anser vi att IMU-sensorer har potential att användas för att mäta vinkelhastigheter hos handledens och med vidare utveckling kan den nuvarande differensen minimeras.

Abstract [en]

Musculoskeletal disorders (MSDs) are increasingly frequent amongst workers and there is a clear connection between work injuries and wrist angular velocities. One of the biggest issues therefore is the currently limited availability of means to measure these angular velocities. The aim of this study is to validate the usability of the IMU sensors to measure angular velocities. This is done by comparing the data from the IMU:s with the data obtained with the optical motion tracking system (OTS), which is considered gold standard within this field of studies. An experiment consisting of eight exercises was conducted: three standard movements (flexion and rotation in the pace 40, 90 and 140 repetitions per minute) and four simulated practical work tasks (painting, folding paper, computer exercise and using a hairdryer). The limits of agreement for the standard movements (10 subjects) were -31,8 degrees/s and 34,2 degrees/s, whereas for the simulated practical work tasks they were -35,1 degrees/s and 28,2 degrees/s. The lowest mean value of the root mean square deviation (RMSD) value was 15,7 degrees/s which represents the 40 BPM task whilst the highest mean value was 93,9 degrees/s which correspond to the painting task. The mean value of the correlation coefficients between the IMU:s and the OTS ranged between 0,97 and 0,42 and the correlation coefficient between the subjects 50:th percentiles of the angular velocity, was 0,95 for the standard movements whilst for the practical work tasks it was 0,96. The mean value of the absolute difference between the sensors and the OTS was given in percentiles (10th, 50th and 90th). The largest range within the 50th percentile occurred during the 140 BPM task (18,3 ± 24,6) and the smallest range during the 40 BPM task (3,5 ± 4,7). Although the measured angular velocities vary to a certain extent between the two methods, we conclude that the IMU sensors present the potential to work as measuring units for wrist angular velocities and with further development the current differences can be minimized.

Place, publisher, year, edition, pages
2019.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2019:067
Keywords [en]
Angular velocity, IMU sensors, optical motion tracking, root mean square deviation, correlation coefficient, percentiles
Keywords [sv]
Vinkelhastighet, IMU-sensorer, optiskt spårningssystem, medelkvadratavvikelse, korrelationskoefficient, percentiler
National Category
Medical and Health Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-254059OAI: oai:DiVA.org:kth-254059DiVA, id: diva2:1327945
External cooperation
Karolinska Institutet
Subject / course
Medical Engineering
Educational program
Master of Science in Engineering - Medical Engineering
Supervisors
Examiners
Projects
Forte dnr: 2017-01209 "Enkel och tideffektiv metod att mät, analysera och presentera biomekaniskbelastning för hand-handled"Available from: 2019-06-26 Created: 2019-06-20 Last updated: 2019-06-26Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2651 kB)20 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2651 kBChecksum SHA-512
48cc630d812b696310c9dd38033dba85ca09459589d4b5d9b08815f8fc139bda4df352957522118ada40e5987c1bac2df30606197a0d801b2d270c8e508d5075
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Biomedical Engineering and Health Systems
Medical and Health Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 20 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 72 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf