Les marqueurs rétroréfléchissants servent d'ancres optiques précises pour les systèmes de capture de mouvement. Placés sur des repères anatomiques spécifiques, ils permettent aux caméras infrarouges d'identifier les coordonnées spatiales en temps réel, traduisant efficacement le mouvement humain physique en données numériques.
En permettant la construction d'un modèle de mouvement à six degrés de liberté (6 DoF), ces marqueurs fournissent les données quantitatives de haute dimension nécessaires pour évaluer objectivement la fonctionnalité et le confort de la technologie portable.
Comment fonctionne la technologie
Interaction avec les caméras infrarouges
La fonction principale de ces marqueurs est de réfléchir la lumière infrarouge directement vers la source.
Cela permet aux caméras de capture de mouvement d'ignorer la peau et les vêtements du sujet, en isolant uniquement les sites anatomiques clés nécessaires à la collecte de données.
Génération de coordonnées spatiales
Une fois identifiés par les caméras, les marqueurs fournissent des données de localisation précises dans l'espace 3D.
Ce processus se déroule en temps réel, créant un flux de coordonnées qui représentent la position exacte des parties du corps du sujet pendant le mouvement.
Construction du modèle biomécanique
Établissement de six degrés de liberté (6 DoF)
Les données spatiales collectées à partir des marqueurs sont utilisées pour construire un modèle 6 DoF.
Ce modèle prend en compte la translation (mouvement le long des axes) et la rotation (mouvement autour des axes), offrant une représentation mathématique complète de la façon dont un corps se déplace dans l'espace.
Suivi des segments de membres
En plaçant des marqueurs sur plusieurs points anatomiques, le système peut suivre le mouvement de segments de membres entiers les uns par rapport aux autres.
Ce suivi détaillé est essentiel pour comprendre la biomécanique complexe, plutôt que de simples mouvements point à point.
Application dans les tests de produits portables
Quantification de la fonctionnalité du produit
Pour des produits tels que les genouillères ou les chaussures de sécurité, les marqueurs aident à déterminer si l'appareil fonctionne comme prévu.
Ils fournissent des données quantitatives sur les angles articulaires et la stabilité, éliminant les conjectures du processus d'évaluation.
Évaluation du confort via la biomécanique
Le confort est souvent subjectif, mais les données des marqueurs peuvent corréler le confort avec des schémas de mouvement spécifiques.
En analysant les changements de démarche ou d'utilisation des membres, les ingénieurs peuvent identifier les restrictions biomécaniques qui entraîneraient un inconfort pour l'utilisateur au fil du temps.
Comprendre les contraintes
Exigence d'un placement précis
La précision du modèle 6 DoF dépend entièrement du placement correct des marqueurs sur les repères anatomiques.
Si un marqueur est légèrement mal placé par rapport à l'os sous-jacent, les données résultantes représenteront mal le mouvement réel du membre.
Limites de la ligne de visée
Étant donné que ce système repose sur des caméras infrarouges, les marqueurs doivent rester visibles par les caméras à tout moment.
Si un produit portable ou un membre obstrue un marqueur lors d'un mouvement complexe, le système peut perdre la trace de ce segment, créant des lacunes dans les données.
Appliquer cela à votre protocole de test
Si votre objectif principal est la validation du produit :
- Assurez-vous que les marqueurs sont placés sur les segments articulaires spécifiques que le vêtement est conçu pour soutenir afin de capturer des données fonctionnelles précises.
Si votre objectif principal est le confort de l'utilisateur :
- Utilisez le modèle 6 DoF pour rechercher des compensations ou des asymétries de mouvement non naturelles qui indiquent que le vêtement restreint le mouvement naturel.
Si votre objectif principal est des données de haute fidélité :
- Maximisez le nombre de caméras utilisées pour maintenir la visibilité des marqueurs rétroréfléchissants pendant les mouvements dynamiques.
Des tests biomécaniques fiables ne reposent pas seulement sur le suivi du mouvement, mais sur l'utilisation de ces marqueurs pour construire un modèle mathématiquement précis de la physiologie humaine.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Fonction dans la capture de mouvement | Impact sur les tests de vêtements portables |
|---|---|---|
| Rétroréflexion | Réflechit la lumière IR vers les caméras | Isole les sites anatomiques clés de la peau/des vêtements |
| Coordonnées 3D | Génère des données spatiales en temps réel | Fournit des métriques objectives pour les angles articulaires et la stabilité |
| Modélisation 6 DoF | Cartographie la translation et la rotation | Permet une analyse de haute fidélité du mouvement des segments de membres |
| Ancres anatomiques | Marque des repères squelettiques spécifiques | Corréle le mouvement physique avec les données biomécaniques numériques |
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Références
- Katerina Doslikova, Michael J. Callaghan. The effects of a sleeve knee brace during stair negotiation in patients with symptomatic patellofemoral osteoarthritis. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2023.106137
Cet article est également basé sur des informations techniques de 3515 Base de Connaissances .