طراحي و ساخت حسگر زاويه مفصل با استفاده از ارتباط بي‌سيم بلوتوث مبتني بر شتاب‌سنج

Sensor design and construction of angle measurement device based on accelerometer sensor and Bluetooth module

امروزه به فرانگري حركات بدن در كاربردها و زمينه هاي تحقيقاتي فراواني از جمله توانبخشي، درمان و پزشكي بسيار توجه مي‌شود. اخيراً شتاب سنج هاي مبتني بر MEMS براي اين كاربرد مطرح شده‌اند. در اين پژوهش به طراحي و ساخت سيستم اندازه گيري زاويه مفصل مبتني بر دادگان شتاب سنج و واسط بلوتوث پرداخته شده است. استفاده از واسط بلوتوث، علاوه بر مزيت مزاحمت كمتر سيستم، راحتي برقراري ارتباط با كامپيوتر شخصي را نيز به دنبال دارد. در اين سيستم دو شتاب سنج سه محوره ADXL330 تعبيه شده است كه امكان ثبت اطلاعات كافي و بررسي زاويه مفصل را در فضاي سه‌بعدي با روش DCMR فراهم مي‌كند. روش مذكور در ثبت ديناميك در مقايسه با روش CMR از خطاي كمتري برخوردار است. به عنوان نمونه‌اي از كاربرد اين تجهيزات، زاويه مفصل آرنج در طي حركت تعيين و بررسي شده است. در نهايت با استفاده از سيستم فوق به بررسي عملي روش CMR در شرايط ايستا و ديناميك پرداخته شده است. در اين پژوهش، از تجهيزات محكي شامل آونگ، سيستم ثبت اطلاعات سينماتيك با دو حسگر بي سيم و زاويه سنج الكتريكي استفاده شده است. با مرجع قرار دادن دادگان حاصل از زاويه‌سنج الكتريكي، حداكثر خطاي ايستا و ديناميك به ترتيب 3 و 1/6 درجه حاصل شد.

Nowadays real time motion tracking have been receiving considerable attention in many applications and research fields such as rehabilitation, medicine and treatment. Recently MEMS accelerometers play an important role to attend desired result for these applications. This paper presents a new design for angle measurement device based on accelerometer sensor and Bluetooth module. Using Bluetooth module in addition to providing minimally obtrusive recording, allows you to connect to your personal computer and mobile quicker and easier. This system has made up of 2 complete 3 axis accelerometer ADXL330, which by giving sufficient data in 3D space allows us to investigate joint angle with DCMR method. The mentioned method in dynamic recording remarkably has less error in comparison to CMR method. As one application for this system, determination of elbow joint angle is studied. Eventually experimental recording of elbow joint angle in static and dynamic condition was done by applying CMR method. With reference to electrogoniometer output the maximum static and dynamic error were obtained respectively 3 and 6.1 degrees.