近期,来自美国的研究者们探索了如何利用惯性测量单元(IMU)和机器学习来准确预测人体关节活动,这在健康监测、外骨骼控制和工作相关肌肉骨骼疾病风险识别等领域具有广阔应用前景。研究小组运用随机森林算法,分析了不同数量和位置的IMU对预测踝、膝、髋关节角度的影响。为了验证IMU置于邻近身体部位会提高预测准确性,实验设置了非邻近的IMU对照组,结果证实使用关节角度信息就可获得比较好预测效果。这表明未来关节角度的预测主要依赖于其历史角度值,对于多种简单运动而言,这是实用且高效的输入信号。此研究表明,机器学习预测关节角度并不一定需要更多的IMU传感器。单一或少数几个精心布置的IMU就能提供准确的预测,这对于康复训练、穿戴式外骨骼控制等实际应用场景意义重大,减少了传感器的数量不仅简化了设备的使用,也保持了预测的准确性。角度传感器的主要应用领域有哪些?浙江导航传感器品牌

在互动娱乐领域,IMU 是体验的 “沉浸催化剂”。它通过捕捉人体动作和环境变化,打造虚实融合的娱乐场景。例如,在 VR 游戏中,IMU 可检测玩家的头部转动和身体移动,同步调整虚拟世界的视角和角色动作;在游戏中,配合座椅振动反馈,玩家身体的每一次前倾或侧转都会触发场景中的光影变化,增强代入感。在体感舞蹈游戏中,IMU 可识别玩家的舞蹈姿势,实时评分并生成个性化训练计划;针对街舞爱好者,系统能精细捕捉关节转动角度,对比专业舞者动作库,提供肌肉发力点的优化建议。此外,IMU 还能用于互动表演,如通过手势控制舞台灯光和音效,增强观众参与感;在沉浸式剧场中,观众佩戴的 IMU 设备可感知其行走路线,触发对应区域的剧情互动,实现 “千人千面” 的个性化叙事体验。浙江mems惯性传感器推荐结合 AI 算法,IMU 传感器为影视动画、体育训练提供低成本、高灵活性的动作捕捉解决方案。

在无人机领域,IMU 是天空中的 “稳定器”。它通过加速度计和陀螺仪实时监测无人机的姿态变化,辅助飞控系统调整电机转速,确保飞行稳定。例如,在强风环境中,IMU 可快速检测到机身倾斜,自动补偿风力影响,保持悬停或按预定航线飞行。此外,IMU 还能与 GPS、视觉传感器融合,实现无人机的自主避障和路径规划。例如,在物流配送中,无人机搭载 IMU 可精细定位目标地点,完成货物投放。随着无人机应用场景的扩展,IMU 的高精度和抗干扰能力将成为其核心竞争力。
人类正在加快让机器学习自己的技能和智能,机器人正在变得日益智能,与人类的协作程度更高,但人形机器人在执行运动任务时仍然面临着巨大困难。要实现人形机器人稳健的双足运动,必须要建立一套完整的系统解决动态一致的运动规划、反馈控制和状态估计等问题。来自德国的Mihaela Popescu团队利用运动捕捉系统对人形机器人进行全身控制,通过人形机器人RH5的深蹲和单腿平衡实验,将高频外部运动捕捉反馈与基于内部传感器测量的本体感觉状态估计方法进行了比较。本体感觉状态估计系统由IMU传感器、关节编码器和足部接触传感器组成。外部运动捕捉系统由3台连接到计算机的摄像机组成,用于跟踪机器人IMU框架上的反射标记,为全身控制器提供准确快速的状态反馈,并通过网络实时传输数据,检索人形浮动基的姿态,与基于IMU数据的本体感觉状态估计方法进行直接比较。角度传感器的精度会受到哪些因素的影响?

跑步者姿态和速度的监测可以通过在跑步者的日常训练计划中积累跑步时特定信息(例如步频和步幅)来实现。基于这个目的,日本大阪都市大学城市健康与体育研究中心YutaSuzuki团队设计了一种使用IMU估计跑步时足部轨迹及步长的方法。过去的几年中,在步态事件监测、步长估计方面,生物力学领域使用IMU进行了大量的研究工作。但由于IMU只在其自身的局部坐标系中测量三轴线性加速度、角速度和磁场强度,因此无法直接从IMU数据估计全局坐标系中的足部轨迹及步长。而从IMU数据计算轨迹的一个主要问题是加速度和角速度测量中的漂移,随着评估时间的增长,其位置和方位评估的结果会越发失真。解决这种漂移的一种流行方法是使用零速度假设进行捷联积分,其中假设无论跑步速度如何,足部在支持相中的某个特定时间点速度为零。YutaSuzuki团队在研究中,用安装在脚背上的两个IMU测量左右脚的加速度和角速度。足部轨迹和步幅长度是更具IMU数据的零速度假设估计的,并且估计IMU的旋转以计算两个连续步态支撑相中期的内外侧方向和垂直方向位移。如何选择适合我设备的角度传感器?上海高精度平衡传感器性能
IMU传感器可捕捉患者关节运动细节,通过 AI 算法生成三维步态报告,适用于术后恢复与运动损伤评估。浙江导航传感器品牌
光脉冲原子干涉仪作为一种基于物质波相干操控的高精度惯性测量工具,因其在重力测量、旋转速率检测及基本物理常数测定等方面的潜在应用而备受关注。与传统惯性传感器相比,原子干涉仪具备更高的测量精度和稳定性,能够实现在实验室环境中的高精度测量。不过,现有的原子惯性传感器在户外应用中依然面临不少挑战,包括设备体积大、对环境条件要求严格以及动态范围有限等问题,这些都制约了它们在复杂环境中的实际应用。近期,法国巴黎-萨克雷大学的研究人员Clément Salducci和Yannick Bidel带领的团队在这一领域取得了重要进展。他们开发了一种新的原子发射技术,并构建了一套双冷原子加速度计与陀螺仪系统。该系统运用斯特恩-捷尔拉赫效应,能够以每秒8.2厘米的速度水平发射冷原子云,增强了原子陀螺仪的性能,实现了量程因子稳定性达700 ppm的突破。通过结合量子传感器与传统传感器的优势,该团队成功校正了力平衡加速度计和科里奥利振动陀螺仪的漂移和偏差,提升了两者的长期稳定性。浙江导航传感器品牌