MARG system for real time upper body movement monitoring

Γιαγκλίσης, Ευάγγελος; Giagklisis, Evangelos

dc.contributor.author	Γιαγκλίσης, Ευάγγελος	el
dc.contributor.author	Giagklisis, Evangelos	en
dc.date.accessioned	2019-06-18T10:11:28Z
dc.date.available	2019-06-18T10:11:28Z
dc.date.issued	2019-06-18
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48841
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16645
dc.rights	Default License
dc.subject	MARG	en
dc.subject	MPU	en
dc.subject	Motion capture	en
dc.subject	Wearable	en
dc.subject	Upper body	en
dc.subject	Καταγραφή	el
dc.subject	Κίνηση	el
dc.subject	Σώμα	el
dc.title	MARG system for real time upper body movement monitoring	en
dc.title	Σύστημα MARG για ενεργή παρακολούθηση της κίνησης κορμού και άνω άκρων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Motion capture	en
heal.classification	MARG	en
heal.classification	MPU	en
heal.classification	Wearable	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-02-21
heal.abstract	MARG systems have become a viable, accurate and cost efficient solution for MoCap (Motion Capture) applications. Implementing a magnetomer in a common IMU module, could provide for more accurate and responsive measurements. Moreover, it could link the data received by the other two modules of the IMU (accelerometer and gyroscope), with Earth’s magnetic field, creating a geodetic reference system. In this thesis an IMU and an MARG system are evaluated. Comparing the behavior, the accuracy and the response of the two systems we extract the advantages and disadvantages of each method. Results revealed that the simple IMU method benefits in response, convenience and practicality, were as, the MARG method benefits in accuracy, referencing and reliability. Thus a wearable, wireless MARG monitoring system for upper body movement and posture is developed, using nine Microprocessor Units (MPUs) placed on torso and arms. Its purpose is to later establish a testing system for various motion capture applications, such as educational virtual environments, work force training etc. The development of the system was extended to mechanical, electrical and electronical rework. New robust cases for the sensors, a new method of interchanging data through and a more efficient algorithm were created. Moreover the system was designed in prospect to accommodate even more modules and in the future be a full body host, of a completely independent and wireless system, having any desired number of sensors connected with it. In conclusion, further evaluation and improvements need to be made, so as to create a fully operational full body MARG monitoring system. Despite of that, the sensor coverage has increased and significant steps forward have been made to achieve modularity, robustness and accuracy with this new upper body MARG low-cost testing system.	en
heal.abstract	Τα συστήματα MARG έχουν γίνει μια βιώσιμη, ακριβής και αποδοτική λύση για εφαρμογές καταγραφής κίνησης (MoCap). Η εφαρμογή ενός μαγνητόμετρου σε συνεργασία με ένα σύστημα IMU θα μπορούσε να παρέχει πιο ακριβείς και καλύτερης ανταπόκρισης μετρήσεις. Επιπλέον, θα μπορούσαν να συνδιαστούν τα δεδομένα που λαμβάνουν τα άλλα δύο στοιχεία του IMU (επιταχυνσιόμετρο και γυροσκόπιο), με το μαγνητικό πεδίο της Γης, δημιουργώντας ένα γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς. Σε αυτή την εργασία αξιολογούνται ένα απλό IMU και ένα σύστημα MARG. Συγκρίνοντας τη συμπεριφορά, την ακρίβεια και την απόκριση των δύο συστημάτων εξάγουμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κάθε μεθόδου. Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι η απλή μέθοδος IMU επωφελείται από καλύτερη απόκριση, ευκολία και πρακτικότητα, ενώ αντίθετα, η μέθοδος MARG επωφελείται από ακρίβεια, καλύτερη αντιστοίχιση κινήσεων και αξιοπιστία. Έτσι, αναπτύχθηκε ένα φορητό, ασύρματο σύστημα παρακολούθησης MARG για την κίνηση και τη στάση του άνω σώματος, χρησιμοποιώντας εννέα Μονάδες Μικροεπεξεργαστών (MPUs) τοποθετημένες σε κορμό και άνω άκρα. Σκοπός του είναι να καθιερώσει αργότερα ένα σύστημα δοκιμών για διάφορες εφαρμογές καταγραφής της κίνησης, όπως εκπαιδευτικά εικονικά περιβάλλοντα, κατάρτιση και εκπαίδευση εργατικού δυναμικού κλπ. Η ανάπτυξη του συστήματος επεκτάθηκε τόσο σε μηχανικές, όσο και ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές αλλαγές. Δημιουργήθηκαν νέες στιβαρές θήκες για τους αισθητήρες, μια νέα μέθοδος εναλλαγής δεδομένων και ένας πιο αποδοτικός αλγόριθμος. Επιπλέον, το σύστημα σχεδιάστηκε με την προοπτική να φιλοξενήσει ακόμα περισσότερες μονάδες MPU και στο μέλλον να είναι ένα πλήρες σώμα, αποτελούμενο από έναν εντελώς ανεξάρτητο και ασύρματο αριθμό επιθυμητών αισθητήρων που θα συνδέονται με αυτό. Εν κατακλείδι, πρέπει να γίνουν περαιτέρω αξιολογήσεις και βελτιώσεις, ώστε να δημιουργηθεί ένα πλήρως λειτουργικό σύστημα παρακολούθησης MARG ολόκληρου του ανθρωπίνου σώματος. Παρ 'όλα αυτά, η κάλυψη του σώματος από αισθητήρες έχει αυξηθεί και έχουν γίνει σημαντικά βήματα προς τα εμπρός για να επιτευχθεί η ανεξαρτητοποίηση κάθε αισθητήρα, περισσότερη στιβαρότητα και ακρίβεια, με αυτό το νέο σύστημα ελέγχου MARG χαμηλού κόστους.	el
heal.advisorName	Ναθαναήλ, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ναθαναήλ, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Πόνης, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Μαρμαράς, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Βιομηχανικής Διοίκησης και Επιχειρησιακής Έρευνας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	113 σ.
heal.fullTextAvailability	true