Gait analysis using instrumented shoes - Friction coefficient measurements

Abstract

A análise da marcha humana é um campo amplamente investigado com aplicabilidade que vai para além da área da medicina. O desenvolvimento de novas tecnologias (sapatos instrumentados, sistemas de visão, plataformas de pressão) permite o desenvolvimento de novas formas de caracterizar a marcha humana com maior precisão e menor esforço. Com o aparecimento de robôs bípedes tornou-se importante para quem trabalha nesta área compreender a marcha humana para dar aos robôs um andar mais natural.O principal objetivo deste projeto era verificar e corrigir quaisquer problemas existentes nos sapatos instrumentados e desenvolver uma aplicação Android capaz de realizar a aquisição de dados provenientes dos sapatos. Esta aplicação deveria utilizar uma ligação Bluetooth para estabelecer a comunicação com os dois sapatos em simultâneo. Os dados recolhidos devem ser guardados no dispositivo e devem estar disponíveis para transferência para um computador onde serão processados. Com recurso à aplicação desenvolvida foram realizadas um conjunto de experiências utilizando diferentes coeficientes de atrito com o solo. O processamento e a análise dos dados foram realizados utilizando uma aplicação existente para o Matlab. Os resultados obtidos são úteis para compreender o modo como os seres humanos se comportam em ambientes normais e em ambientes escorregadios (baixo coeficiente de atrito) onde é necessário um maior esforço para manter o equilíbrio. Esta informação é bastante útil para a programação de robôs bípedes.Concluindo, foi possível corrigir os problemas encontrados nos sapatos instrumentados e verificar que os mesmos estão a funcionar corretamente. No que diz respeito à aplicação Android esta consegue fazer a aquisição e o armazenamento dos dados de forma correta e eficiente.

The human gait analysis is a widely research topic with applications that go beyond the medicine area. The development of new technologies (instrumented shoes, vision systems, pressure platform) allows the development of new ways to characterize the human gait with more precision and less effort. With the appearance of biped robots became important for those who work in this area to understand the human gait in order to give the robots a more natural walk.The main goal of this project was to verify and correct any problems in the existing instrumented shoes and to develop an Android application capable of acquiring the data coming from the instrumented shoes. This application should use a Bluetooth connection in order to communicate with both shoes at the simultaneously. The gathered data should be stored on the device and should be available to be transferred to a computer to be processed. Using the developed application a set of experiments were carried out using different friction coefficients against the ground. The processing and analysis of the data were performed using an existing application for Matlab. The results are helpful to understand how humans behave in a normal environments and in slippery environments (low friction coefficient) where a major effort is needed to keep balance. This information is quite useful to program biped robots.In conclusion, it was possible to correct the problems found on the instrumented shoes and verify that they are working properly. Regarding the Android application it can acquire and store the data in a correct and efficient way.