【Xsens DOT案例】上海交通大學可穿戴感測器實踐課程

【Xsens DOT 應用案例】

上海交通大學可穿戴感測器實踐課程案例

摘要

Xsens DOT 是一款無線 IMU 動作感測器,廣泛應用於人體動作分析與可穿戴科技研究。本案例介紹上海交通大學可穿戴系統實驗室如何在研究所課程中使用 Xsens DOT 進行關節活動與跳躍動作量測,並透過 Python 程式分析人體運動數據,讓學生實際體驗動作感測與資料分析流程。

上海交通大學的可穿戴系統實驗室,通過開發可穿戴系統來探索人體運動和活動改進的原理。實驗室結合了機器人、觸覺和生物力學原理來開發獨特的感測器、實時模型、感測器融合演算法和新穎的反饋設備,專注於實驗室、診所、家庭、辦公室等環境中的人體運動。目標應用涵蓋醫學(例如骨關節炎和中風)以及體育運動(例如籃球和跑步)。

動手實作

可穿戴系統實驗室的 Peter Shull 教授在一門以穿戴裝置為主題、對象為機械工程碩士班學生的課程中,讓學生透過實際測試與應用,研究穿戴式感測器於醫療、運動、遊戲領域的各種用途,並著重於不同商業與研究情境下的可穿戴感測器原型調查。 本系列課程包含兩門課,第一門課程聚焦於 Xsens DOT 於關節活動的偵測紀錄,例如肘關節或膝關節;第二學期則專注於跳躍動作的量測。課程以小分組方式進行,每組 4 人,總共 8 組,每組都會分配到一套 Xsens DOT。 課堂上,學生會使用 Xsens DOT 完成簡單測試,並將運動數據紀錄、追蹤後傳送到實驗室自行編寫的 Python 程式中,同時也能使用自己的手機下載 app 與資料。 Xsens DOT 平台旨在讓 App 操作直觀且容易上手,並且可以無縫導出數據,讓學生能夠使用簡單的程式來預測不同動作。
「能讓學生在自己的手機上操作是很好的一點,我們可以輕鬆地向學生提供代碼,讓他們修改和分析 Xsens 系統的輸出點。」Peter 補充道。
學生分組使用 Xsens DOT 進行實地操作
▲ 小分組以 Xsens DOT 進行實地操作

輕鬆量測

Xsens DOT 可穿戴技術體積小、攜帶方便,非常適合在各種環境中使用。此外,它操作簡單、品質耐用,學校也不必過度擔心學生在實務操作中損壞設備。由於學生們都有自己的手機,Peter 允許學生將 Xsens DOT 帶回家研究,讓他們在課外時間也能進行實驗準備,再回到實驗室接續研究,將課堂實踐最大化。 學生們在 Peter 的可穿戴設備課程中能學到不同商業模式下的可穿戴產品概況,但真正能接觸產品本身並進行實作,是最近才實現的。
「每個學生都能夠動手實踐,這是我們第一次能夠做這樣的事情。擁有原始的、易於理解的數據,意味著學生們能夠看到從基礎數據中仍然可以提供很多洞察。我不確定它會如何發展,但所有學生都非常興奮,並從中學到了很多關於可穿戴系統和分析的知識,而這正是我們的主要目標。」Peter 表示。
「下次我們可能會提供一個開放式項目,讓學生自己決定如何使用系統,而不是給出具體的指令(例如指定量測關節活動或跳躍活動)。我們將有一個項目組件,讓他們決定應用程式是什麼,以及 Xsens DOT 的放置位置。如果我們為學生提供至少一個帶有示例代碼的範例實驗,他們就可以修改代碼並建立自己的應用程式,使用 Xsens DOT 系統進行分析。」Peter 補充道。

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Xsens DOT 在上海交通大學課程中的應用情境

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