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DE102005038960A1 - Human/animal arm and leg movement e.g. running, recording and qualitative/quantitative interpretation method for medical application, involves using software to interpret signal by parameters in movement type, whose intensity can be varied - Google Patents

Human/animal arm and leg movement e.g. running, recording and qualitative/quantitative interpretation method for medical application, involves using software to interpret signal by parameters in movement type, whose intensity can be varied Download PDF

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DE102005038960A1
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DE
Germany
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qualitative
movement
software
hardware
controlling
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DE102005038960A
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German (de)
Inventor
Martin Josef Binser
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BINSER, MARTIN JOSEF, DR., 80803 MUENCHEN, DE
Original Assignee
Ludwig Maximilians Universitaet Muenchen LMU
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Publication date
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Abstract

The device has a single axis acceleration sensor (a) attached to a living body at several positions, and producing analog acceleration values during movement of the body in a demand period and transmitting the values by cable and radio unit. An analog-digital-converter converts the values into digital signals. A software is provided for interpretation of digital signals by a defined control parameters in qualitative movement type, whose intensity can be varied. A memory is provided for storage of the temporal sequence of the signals and for optional controlling of soft and/or hardware. Independent claims are also included for the following: (1) an application of the device for related system-independent recording and qualitative and/or quantitative interpretation of body movements with the option for the controlling of soft and/or hardware (2) a method for related system-independent recording and qualitative and/or quantitative interpretation of body movements with the option for the controlling of soft and/or hardware (3) a method for VR-controlling of the software and/or hardware (4) a method for qualitative movement analysis in long time analysis (5) an application of the method for correct or exact analysis of EEGs, ECGs or blood pressure data or as exclusive analysis and/or control measures during over weight therapy.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft

  • a) eine Vorrichtung und Verfahren zur bezugssystemunabhängigen Erfassung und quantitativen und qualitativen Interpretation von Körperbewegungen mit der Option zur Steuerung von Soft- und/oder Hardware. und/oder
  • b) die Verwendung als Langzeitkörperbewegungsanalyse insbesondere in der medizinischen Praxis und Forschung und/oder
  • c) die Verwendung als Steuerung für Soft- und Hardware mittels großer virtueller Räume bei gleichzeitig begrenzten realen Platz des Steuernden, optional zur Gesundheitsförderung des Steuernden und/oder
  • d) eine mechanische, elektronische und softwaretechnische Lösung für eine immersive Virtual-Reality (VR) Steuerung.
The present invention relates
  • a) a device and method for reference system independent detection and quantitative and qualitative interpretation of body movements with the option to control software and / or hardware. and or
  • b) the use as a long - term body motion analysis especially in medical practice and research and / or
  • c) the use as a controller for software and hardware by means of large virtual spaces at the same time limited real space of the controller, optionally for health promotion of the controller and / or
  • d) a mechanical, electronic and software solution for immersive virtual reality (VR) control.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung ermöglicht die Erfassung und Speicherung von quantitativ und qualitativ interpretierten Köperbewegungen (wie z.B. laufen vs. kriechen mit einer bestimmten Geschwindigkeit) und optional die Steuerung von Soft- und/oder Hardware anhand dieser Bewegungsdaten. Die praktische Anwendung dieser Vorrichtung und Verfahren kann daher zur quantitativen und qualitativen Bewegungsanalyse und/oder zur Steuerung durch Körperbewegungen eingesetzt werden. Je nach Verwendung ergeben sich unterschiedliche Anwendungsbereiche.The Invention allows the recording and storage of quantitatively and qualitatively interpreted body movements (such as running vs. crawling at a certain speed) and optionally the control of software and / or hardware based on this Transaction data. The practical application of this device and Procedure can therefore be used for quantitative and qualitative motion analysis and / or for control by body movements be used. Depending on the application, different results Applications.

Eine genaue, zeitlich fein auflösende, qualitative und quantitative Analyse von Körperbewegungen empfiehlt die Vorrichtung und Verfahren für den Einsatz in der medizinischen, sportwissenschaftlichen und psychologischen Forschung und Praxis. Zum Beispiel beim

  • a) Langzeit-Monitoring von Blutdruck, Bewegungsverhalten bei Fettleibigkeit, EEGs, EKGs oder anderen physiologischen Merkmalen
  • b) bei Diagnose und Therapie von Bewegungsfunktionsstörungen
  • c) bei psychotherapeutischen Biofeedbackverfahren und zur Bewegungsvisualisierung.
An accurate, finely resolved, qualitative and quantitative analysis of body movements recommends the apparatus and methods for use in medical, sports science and psychological research and practice. For example, at
  • a) Long-term monitoring of blood pressure, motor behavior in obesity, EEGs, ECGs or other physiological features
  • b) in diagnosis and therapy of movement disorders
  • c) psychotherapeutic biofeedback and motion visualization.

Die Steuerung für Soft- und Hardware mittels großer virtueller Räume bei gleichzeitig begrenzten realen Platz des Steuernden, optional zur Gesundheitsförderung des Steuernden, empfiehlt die Vorrichtung und Verfahren für den Einsatz in virtuelle Realitäten. Zum Beispiel bei

  • a) Visualisierung in Maschinenbau, Architektur, Archäologie, Marketing etc.
  • b) Training und Personalselektion in Medizin, Psychologie, Militär, Sicherheitsbereich und
  • c) als reine Steuerung als Fitnessgerät, für Computerspiele, von Robotern und Fahrzeugen, insbesondere in Kombination mit Verwendung eines Head-Mounted-Display.
The control for software and hardware by means of large virtual spaces with simultaneously limited real space of the controller, optionally to the health promotion of the controller, recommends the device and method for use in virtual realities. For example
  • a) Visualization in mechanical engineering, architecture, archeology, marketing etc.
  • b) Training and personnel selection in medicine, psychology, military, security and security
  • c) as pure control as fitness equipment, for computer games, robots and vehicles, especially in combination with the use of a head-mounted display.

Es ist bekannt, dass optische, magnetische, auf Ultraschall basierende oder andersartige Vorrichtungen und Verfahren zur Bewegungsanalyse (z.B. DE 69810264 T2 , US 5 744 953 ) immer die Relation zum physischen Raum des analysierten Objekts benutzen. Dies geschieht mindestens durch den Bezug der Position der Sensoren am Körper des analysierten Objekts zu einer Kamera oder zu sonst einem Aufnehmer.It is known that optical, magnetic, ultrasound-based or other types of motion analysis apparatus and methods (eg DE 69810264 T2 . US 5,744,953 ) always use the relation to the physical space of the analyzed object. This is done at least by the reference of the position of the sensors on the body of the object analyzed to a camera or otherwise a pickup.

Kapazitive Bewegungssensoren werden schon seit langem zur Erfassung der Bewegung einer Person eingesetzt. Insbesondere für Vorrichtungen und Verfahren zur Lagebestimmung nach dem Prinzip der Masseträgheit bekannt (oft als „Headtracker" bezeichnet, z.B. US 5 645 077 , z.B. US 6 681 629 )). Diese dreiachsigen Systeme erfassen nur eine Orientierung im Raum jedoch keine Bewegung.Capacitive motion sensors have long been used to detect the movement of a person. In particular, for devices and methods for determining the position according to the principle of inertia known (often referred to as a "head tracker", eg US 5,645,077 , eg US 6,681,629 )). These three-axis systems capture only one orientation in space but no movement.

Zudem sind Kombinationen dieser Bewegungsanalysevorrichtungen und -verfahren mit Vorrichtungen und Verfahren zu Lagebestimmung zur Analyse einer Raumbewegung mit Orientierung des Körpers zum Raum bekannt. Diese so genannten Trackingsysteme, die sechs Achsen verwenden (z.B. IS-1200 von der Firma InterSense, siehe dazu auch Foxlin, 2002) benutzen für die drei Raumkoordinaten, die die Bewegung relational zum Raum analysieren eine der unter Absatz 1 ausgeführten Technologien und sind daher bezugssystemabhängige Messungen. Hierbei ist entscheidend, dass diese Vorrichtungen und Verfahren immer die absolute Raumorientierung von mindestens zwei Komponenten benutzen oder zumindest deren Relation zueinander (z.B. einer im Raum verankerten Kamera und einem am Körper befestigten Leuchtpunkt).moreover are combinations of these motion analysis devices and methods with devices and methods for determining the position for analyzing a Space movement with orientation of the body known to the room. These so-called tracking systems using six axes (e.g., IS-1200 from the company InterSense, see also Foxlin, 2002) for the three spatial coordinates that analyze the movement relational to space one of the items listed in paragraph 1 Technologies and are therefore reference system dependent measurements. Here is crucial that these devices and procedures are always the absolute Use spatial orientation of at least two components or at least their relation to each other (e.g., a camera anchored in space and one on the body fixed luminous point).

Zur Erfassung der Häufigkeit von Körperbewegungen sind Vorrichtungen und Verfahren bekannt, die Beschleunigungssensoren z.B. bei der Langzeit EKG Messung einsetzen. Diese Beschleunigungsmessungen machen dabei keinen qualitativen Aussagen über die Bewegungsarten (z.B. US 5,080,105 ).To detect the frequency of body movements, devices and methods are known which use acceleration sensors, for example in long-term ECG measurement. These acceleration measurements make no qualitative statements about the movement types (eg US 5,080,105 ).

Herkömmliche immersive VR-Steuerungslösungen benötigen in der Regel eine große Halle, in der sich die Person frei bewegen kann. Die registrierte Bewegung im realen Raum wird in eine identische Bewegung im virtuellen Raum umgesetzt.conventional immersive VR control solutions need usually a big one Hall where the person can move freely. The registered Movement in real space becomes an identical movement in the virtual Space implemented.

Um diesen Platzbedarf zu reduzieren sind Vorrichtungen und Verfahren bekannt, die Bewegungen auf einem Laufband, bzw. Laufbändern, Kreisel, mobilen Platten, zum teil kombiniert mit unter „Stand der Technik Bewegungsanalyse" beschriebenen Verfahren, erfassen (z.B. DE 19713805 A1 ).In order to reduce this space requirement devices and methods are known, the movements on a treadmill, or treadmills, gyroscope, mobile disks, partly combined with described under "state of the art motion analysis" methods (eg DE 19713805 A1 ).

Des Weiteren sind Vorrichtungen und Verfahren bekannt, bei denen der Steuernde sich in oder auf einer großen Kugel bewegt, die anlog zu einer Computermaus die Steuerung vornimmt (z.B. DE 10361417 B3 , z.B. das Produkt VirtuSphere).Furthermore, devices and methods are known in which the operator moves in or on a large ball which controls the computer log (eg DE 10361417 B3 , eg the product VirtuSphere).

Zur Steuerung von Hard- und Software durch Körperbewegungen auf begrenztem, physischem Raum sind Vorrichtungen und Verfahren bekannt, die durch das Berühren von Sensoren auf einer Bodenvorrichtung Steuerungssignale erzeugen (z.B. US 6,410,835 ).For controlling hardware and software by body movements in a limited physical space, devices and methods are known which generate control signals by touching sensors on a ground device (eg US 6,410,835 ).

Zudem sind Vorrichtungen und Verfahren bekannt bei denen Bewegungen beispielhaft an Arm- und Beinbewegung mit binären Druckschaltern abgenommen werden (z.B. WO 33168).moreover Devices and methods are known in which movements exemplary on arm and leg movement with binary Pressure switches are removed (e.g., WO 33168).

Nachteile des Standes der Technikdisadvantage of the prior art

Der Hauptmangel bisheriger Vorrichtungen und Verfahren zur Bewegungsanalyse ist der notwendige Bezug zu einem realen Raum. Aus diesem Mangel ergeben sich verschiedene Fehlerquellen.Of the Main deficiency of previous devices and methods for motion analysis is the necessary reference to a real space. For this lack arise different sources of error.

Der notwendige Bezug zu einem Aufnehmer macht eine mobile Messung, wie z.B. für die medizinische Langzeitbewegungsanalyse, unmöglich.Of the necessary reference to a pickup makes a mobile measurement, such as e.g. For the medical long-term movement analysis, impossible.

Insbesondere im Einsatz als Steuerungsgerät, führt der Raumbezug zu einem sehr großen Platzbedarf dieser Vorrichtungen und Verfahren, da die ausgeführte Bewegung (in der virtuellen Umgebung oder z.B. des Roboters) gleich der realen, steuernden Bewegung ist.Especially in use as a control device, leads the Spatial reference to a very large Space requirements of these devices and methods, since the executed movement (in the virtual environment or e.g., the robot) equal to the real, controlling movement is.

Der Raumbezug der Sensoren zum Aufnehmer muss für jede Messung durch aufwändige Kalibrierung hergestellt werden. Die Sensoren können am Körper verrutschen etc. und benötigen so weitere korrigierende Kalibrierungen im Betrieb.Of the Spatial reference of the sensors to the transducer has to be prepared for every measurement by complex calibration become. The sensors can on the body slip, etc. and need so more corrective calibrations during operation.

Ein weiterer Mangel sind die hohen Kosten bisheriger Vorrichtungen und Verfahren, die sich aus den komplexeren Dateninterpretationen, aus der Menge der verwendeten Komponenten bzw. aus den Aufbauten zur Reduzierung des Platzbedarfes ergibt.One Another shortcoming is the high cost of previous devices and Procedures that derive from the more complex data interpretations the amount of components used or from the structures for Reduction of space requirements results.

Dadurch dass die Bewegungen relational zum Raum erfasst werden, aber vielen Anwendungen nur die quantitative und qualitative Interpretation der Bewegung als Resultat benötigen, muss letzte erst durch hohe Rechenleistung erzeugt werden.Thereby that the movements are captured relational to space, but many Applications only the quantitative and qualitative interpretation need the movement as a result, last one has to be generated by high computing power.

Zudem benötigen bisherige Vorrichtungen und Verfahren zum Erfassen einer drei dimensionalen Bewegung mindestens einen Aufnehmer was hohe Materialkosten mit sich bringt.moreover need Previous devices and methods for detecting a three-dimensional Moving at least one pickup resulting in high material costs brings.

Insbesondere die Kosten für die Lösungen mit bewegten Bodenelementen sind sehr hoch (z.B. Produkt VirtuSphere zwischen $50.000 und $100.000).Especially the price for the solutions with moving floor elements are very high (e.g., product VirtuSphere between $ 50,000 and $ 100,000).

Bei der direkten Interpretation von Beschleunigungsdaten für medizinische Langzeitanwendungen sind bisherige Vorrichtungen und Verfahren zu ungenau und fehleranfällig. Zum Beispiel bei der Bluttdruckmessung ist es wichtig zu wissen, wie zu einem bestimmten Messzeitpunkt z.B. der gemessene Arm gehalten wurde und zu differenzieren, ob der Patient dabei schnell lief oder durch ein Transportmittel bewegt wurde.at the direct interpretation of acceleration data for medical Long-term applications are previous devices and methods too inaccurate and error prone. For example, in blood pressure measurement, it is important to know as at a certain time of measurement e.g. the measured arm was held and to differentiate whether the patient ran fast or through a means of transport has been moved.

Der Hauptmangel bisheriger Vorrichtungen und Verfahren zur VR-Steuerung ist die stark artifizielle Form der Bewegung die zur Steuerung benötigt wird.Of the Main lack of previous devices and methods for VR control is the highly artificial form of movement needed to control it.

Die Steuerungsvorrichtungen die mit binären Druckschaltern oder durch das Berühren von Sensoren auf einer Bodenvorrichtung arbeiten verlangen vom Lenkenden unnatürliche Bewegungsabläufe, z.B. das Hüpfen auf einen Vorwärtspfeil auf einer Bodenmatte für ein Vorwärtsgehen in der VR.The Control devices with binary pushbuttons or through the touch to work from sensors on a ground device require the driver unnatural Movements, e.g. the hopping on a forward arrow on a floor mat for a move forward in the VR.

Zudem ist bei Steuerungsverfahren durch eine Bodenvorrichtung die Steuerung auf maximal zwei Dimensionen reduziert, d.h. es können nur Bewegungsrichtungen und keine Bewegungsqualitäten differenziert werden (z.B. nicht springen oder niederknien).moreover is the control in control processes by a ground device reduced to a maximum of two dimensions, i. it can only Movement directions and no movement qualities are differentiated (e.g. do not jump or kneel down).

Zudem hat die Steuerung diverse Restriktionen (Geschwindigkeitslimits, Sichtkontakt mit der Steuerungsmatte).moreover the controller has various restrictions (speed limits, Visual contact with the control mat).

Dadurch dass die gesehen Bewegungen nicht mit den gefühlten übereinstimmten kommt es bei diesen Systemen oft zu einer Art Reisekrankheit (so genannte Cyber Sickness).Thereby that the movements seen do not agree with the perceived ones These systems often become a type of motion sickness (so-called cyber Sickness).

Insgesamt sind also Lösungen nach dem Stand der Technik aufwendig in der praktischen Handhabung, benötigen großen physischen Raum, sind sehr teuer oder/und bieten nur eine artifizielle Steuerung durch Körperbewegungen und verursachen Cyber Sickness.All in all So they are solutions in the prior art consuming in practical handling, need huge physical space, are very expensive or / and offer only an artificial one Control by body movements and cause cyber sickness.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Die Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung einer robusten, leicht handhabbaren und kostengünstigen Vorrichtung und Verfahren zur Signalgewinnung aus intuitiven Bewegungen mittels Beschleunigungssensoren und ihre Weiterverarbeitung dergestalt, dass eine Aussage über die quantitativ und qualitativ Art der Bewegung möglich ist. Weiterhin ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Vorrichtung und Verfahren zu entwickeln, welche ohne die Nebenwirkung der Cyber Sickness beim Anwender einsetzbar sind.The The object of the invention is the development of a robust, lightweight manageable and cost effective Device and method for signal extraction from intuitive movements by means of acceleration sensors and their further processing in this way, that a statement about the quantitative and qualitative nature of the movement is possible. Furthermore, it is the object of the present invention, a new To develop apparatus and methods which without the side effect Cyber sickness can be used by the user.

Lösung der Aufgabe, Vorteile der ErfindungSolution of the task, advantages the invention

Die erfundene Vorrichtung und Verfahren zur Signalgewinnung aus intuitiven Bewegungen mittels Beschleunigungssensoren und ihre Weiterverarbeitung lösen diese Aufgabe durch die Messung und quantitative und qualitative Interpretation von einer oder mehreren Körperbewegungen ohne einen Bezug zu bekannten räumlichen Koordinaten.The Invented device and method for signal extraction from intuitive Movements by means of acceleration sensors and their further processing solve these Task through measurement and quantitative and qualitative interpretation of one or more body movements without a reference to known spatial Coordinates.

Optional beinhaltet die Lösung durch diese Vorrichtung und Verfahren auch, diese resultierenden quantitativen und qualitativen Bewegungsdaten in Signale zur Steuerung von Software und/oder Hardware umzuwandeln.optional includes the solution by this device and method also, these resulting quantitative and qualitative motion data in signals for controlling software and / or hardware.

Die beanspruchte Vorrichtung besteht aus mindestens einem Beschleunigungssensor (a) mit mindestens einer Messachse, die an einem oder diversen Körperstellen befestigt sind, welcher/welche dann drahtgebunden oder drahtlos ihre Messwerte an einen Mess- bzw. Steuerungsapparat (b) übertragen. Dieser Mess- bzw. Steuerungsapparat interpretiert mittels spezieller Algorithmen die eingehenden Beschleunigungssignale in quantitative und qualitative Bewegungsdaten. Diese werden dann von dem Mess- bzw. Steuerungsapparat selbst gespeichert (bzw. zur Weiterverarbeitung an einen Computer (c) weiterleitet) und/oder als Steuersignale für Soft- oder Hardware ausgegeben (siehe Zeichnung 1).The claimed device consists of at least one acceleration sensor (a) with at least one measuring axis at one or several parts of the body are attached, which / which then wired or wireless transmit their measured values to a measuring or control device (b). This measuring or control apparatus interprets by means of special Algorithms the incoming acceleration signals in quantitative and qualitative movement data. These are then separated from the measuring or control device itself stored (or for further processing to a computer (c)) and / or as control signals for soft- or hardware (see drawing 1).

Im Gegensatz zu bisherigen Vorrichtungen und Verfahren, die Bewegungen anhand von Positionsänderungen von Sensoren in einem Bezugssystem messen, ermittelt diese Vorrichtung die Quantität und Qualität der Bewegungen alleine aus der Interpretation der gemessenen Beschleunigungswerte und benötigt somit kein äußeres Bezugssystem.in the Unlike previous devices and procedures, the movements based on position changes of sensors in a frame of reference determines this device the quantity and quality of Movements solely from the interpretation of the measured acceleration values and needed thus no external frame of reference.

Durch den Wegfall eines notwenigen Bezugssystems entstehen diverse Vorteile.By the elimination of a necessary reference system creates various advantages.

Diese Vorrichtung ist mobil einsetzbar, da es keinen Aufnehmer bzw. Empfänger benötigt, die den Bezug zum realen Raum herstellen.These Device is mobile, since it does not need a pickup or receiver, the make the connection to the real space.

Durch Wegfall der Infrastruktur eines Bezugssystems (Raummiete, Materialkosten) ist die Vorrichtung sehr platz sparend und deutlich kostengünstiger.By Elimination of the infrastructure of a reference system (room rental, material costs) the device is very space-saving and significantly cheaper.

Durch den Wegfall von Arbeitsschritten zur Kalibrierung und den verringerten technischen Bedarf bei der Erzeugung von Steuersignalen ist der praktische Aufwand beim Betrieb deutlich reduziert, so dass die Vorrichtung z.B. von einer einzelnen Person verwendet werden kann.The elimination of steps for calibration and the reduced technical requirements in the generation of control signals, the practical effort in the operation is significantly reduced, so that the pros direction can be used eg by a single person.

In der Verwendung als VR-Steuerung auf begrenztem physischem Raum ist die einzige artifizielle Restriktion, dass die Körperbewegung auf einer Stelle ausgeführt werden muss. Bei optionaler Verwendung einer Haltevorrichtung muss diese Restriktion nicht bewusst von dem Steuernden eingehalten werden. Insbesondere in Kombination mit dem Einsatz immersiver VR-Technologie wird subjektiv trotzdem ein uneingeschränktes Bewegungsgefühl erzeugt. Ansonsten können alle Körberbewegungen vollkommen natürlich ausgeführt werden.In the use as VR control on limited physical space the only artificial restriction that regulates body movement in one place accomplished must become. With optional use of a holding device must this restriction is not consciously respected by the controller. Especially in combination with the use of immersive VR technology subjectively nevertheless generates an unrestricted feeling of movement. Otherwise you can all Körber movements perfectly natural accomplished become.

Durch dieses natürliche Bewegungsgefühl wird auch das Entstehen von Cyber Sickness vermieden.By this natural kinaesthesia It also avoids the emergence of cyber sickness.

Aufgrund dieser Vorteile ergibt sich für die beanspruchte Vorrichtung und Verfahren eine Eignung für Anwendungsgebiete, die mit bisherigen Realisierungen nicht erschlossen werden konnten, beispielsweise in der privaten Unterhaltungstechnik oder für Bereiche der Medizin, sowie eine ergänzende oder überlegene Eignung für Einsatzgebiete, in denen Vorrichtungen und Verfahren nach dem Stand der Technik eingesetzt wurden.by virtue of these benefits arise for the claimed device and method are suitable for application fields, which could not be tapped with previous realizations, for example, in private entertainment technology or for areas of medicine, as well as a supplementary or superior Fitness for Areas of application in which devices and methods according to the state the technique were used.

Die Vorrichtung ist in allen Versionen abhängig von der Nutzung von Vorrichtungen zur Beschleunigungsmessung und Vorrichtungen zur Analog-Digital-Signalwandlung.The Device is dependent on the use of devices in all versions for acceleration measurement and devices for analog-to-digital signal conversion.

Beschreibung der Erfindung und Ausführungsbeispieledescription the invention and embodiments

In der entwickelten Vorrichtung erfassen die Sensoren (A) Beschleunigung (und damit Körperbewegung) und liefern Signale drahtlos an ein Mess- und Steuergerät (B), dort werden die Signale digital gewandelt und mittels spezieller Software (C) interpretiert und Steuersignale und/oder Messsignale an einen Computer ausgeben (siehe Zeichnung 2).In In the developed device the sensors detect (A) acceleration (and therefore body movement) and deliver signals wirelessly to a measuring and control device (B), there The signals are converted digitally and by means of special software (C) interprets and sends control signals and / or measurement signals to one Output computer (see drawing 2).

Die Vorrichtung wird hier zur VR-Steuerung auf begrenztem physischem Raum verwendet und ist Teil eines größeren Aufbaus zur Erzeugung virtueller Realität. Bestandteil des Anspruchs auf die Vorrichtung sind nur die Sensoren (bzw. mindestes ein Sensor), das Mess- und Steuergerät sowie dessen Software. Optional kann die Vorrichtung durch weitere Hard- und/oder Software, die in dieser Konfiguration verwendet wird, wie z.B. das HMD (D), der Kopfhörer (E), die Sicherungshalterung (F), der Computer zur Erzeugung der VR (G) und die benutzte 3D-Engine-Software (H) (siehe Zeichnung 2) ergänzt werden.The Device is here for VR control on limited physical Space is used and is part of a larger construction to generation virtual reality. Part of the claim to the device are only the sensors (or at least one sensor), the measuring and control unit and its software. Optionally, the device can be replaced by further hardware. and / or software used in this configuration, such as e.g. the HMD (D), the headphones (E), the fuse holder (F), the computer for generating the VR (G) and the used 3D engine software (H) (see drawing 2).

Die Sensoren (wie in Zeichnung 2 beispielhaft dargestellt und mit „A" bezeichnet) erfassen an verschiedenen Punkten des Körpers Beschleunigungssensoren Körperbewegung beispielhaft der Beine, des Operkörpers und der Arme.The Sensors (as exemplified in drawing 2 and labeled "A") detect at different points of the body Acceleration sensors body movement exemplary of the legs, the opera body and the arms.

Als Beschleunigungssensoren werden beispielhaft ADXL103 (einachsig) und/oder ADXL203 (zweiachsig) vom Hersteller Analog Devices verwendet, sie arbeiten nach dem Biegebalken-Prinzip und werden kapazitiv ausgelesen.When Acceleration sensors become exemplary ADXL103 (uniaxial) and / or ADXL203 (biaxial) used by the manufacturer Analog Devices, They work according to the bending beam principle and are read capacitively.

Mindestens ein mindestens einachsiger Sensor an einem Bein (= Beinsensor) erfasst Geh- und Laufbewegungen, bzw. Hinknien, Kriechen und andere qualitative Beinbewegungen.At least an at least uniaxial sensor on one leg (= leg sensor) detected Walking and running movements, or kneeling, crawling and other qualitative Leg movements.

Mindestens ein mindestens einachsiger Sensor auf beispielhaft Brust oder Rücken erfasst die Neigung des Körpers. In diesem Fall wird erfindungsgemäß die Köperneigung aus der Stellung des Beschleunigungssensors zur Erdbeschleunigung abgelesen, welche sich als unterschiedliches Basisniveau darstellt (= Neigungssensor).At least an at least uniaxial sensor detected on example breast or back the inclination of the body. In this case, the Köperneigung from the position according to the invention of the acceleration sensor read to the gravitational acceleration, which is a different base level (= inclination sensor).

Weitere Sensoren an beispielhaft Unterarmen und Händen erfassen diverse Arm- und Handbewegungen.Further Sensors on exemplary forearms and hands capture various arm and hand movements.

Das Steuergerät (wie in Zeichnung 2 erfindungsgemäß dargestellt und mit „B" bezeichnet) erhält die analogen, kapazitiven Beschleunigungsdaten aus den Sensoren und wandelt sie in digitale Signale um, die dann von der Software quantitativ und qualitativ interpretiert und somit nutzbar gemacht werden. Diese Signale werden dann abhängig von der Zielapplikation mittels der Software in kontinuierliche Steuerungssignale übersetzt.The control unit (as shown in drawing 2 according to the invention and denoted by "B") receives the analog, capacitive acceleration data from the sensors and converts them into digital signals, which are then quantified by the software and interpreted qualitatively and thus made usable. These Signals then become dependent from the target application using the software in continuous Control signals translated.

Optional erfolgt die Ausgabe als normale Tastatursignale. Die Ausgabe der Taustursignale erfolgt in Form von konfigurierbaren Tastencodes beispielhaft über den PS/2-Bus oder USB-Bus. Somit lässt sich jede mit der Tastatur bedienbare Software (es handelt sich hierbei also um eine Standardlösung, die daher universell einsetzbar ist) nutzen. Im konkreten Fall wird beispielhaft ein Programm zum erstellen von virtuellen Welten, „Cryengine" der Firma Crytek, eingesetzt.Optionally, the output is as normal keyboard signals. The output of the tester signals takes place in Form of configurable key codes exemplarily over the PS / 2 bus or USB bus. Thus, any software that can be operated with the keyboard (this is therefore a standard solution, which is therefore universally applicable) can be used. In this specific case, a program for creating virtual worlds, "Cryengine" from Crytek, is used by way of example.

Die Mess- und Steuerungssoftware (wie in Zeichnung 2 erfindungsgemäß dargestellt und mit „C" bezeichnet) ermittelt die Qualität der Bewegung und ihrer Intensität. Dazu wertet die Software die Eingabedaten von den Beschleunigungssensoren abhängig von eingestellten Steuerungsparametern aus und generiert eine passende Folge von Steuerungssignalen, optional auch in Form von Tastaturausgaben.The Measurement and control software (as shown in drawing 2 according to the invention and labeled "C") the quality the movement and its intensity. For this purpose, the software evaluates the input data from the acceleration sensors dependent from set control parameters and generates an appropriate one Sequence of control signals, optionally in the form of keyboard outputs.

Das Programm konvertiert also mehrere analoge, kontinuierliche Messwerte in Werte aus einer Reihe von diskreten Bewegungsarten mit verschiedener Geschwindigkeit (beispielhaft schleichen, gehen, laufen, sowie kniende Position und darin Kriechbewegungen, sowie Sprünge und Seitwärtsbewegungen und diverse Arm- oder Handbewegungen).The Program thus converts several analog, continuous measured values in values from a number of discrete movement types with different ones Speed (for example, sneaking, walking, running, as well as kneeling Position and in it creeping movements, as well as jumps and sideways movements and various arm or hand movements).

Die Steuerungsparameter können beispielhaft über ein Softwareinterface manuell eingestellt werden oder/und durch ein einmal ablaufendes, selbst lernendes Kalibrierungsprogamm eingestellt werden. Für die meisten Menschen liefert eine generelle Voreinstellung dieser Parameter bereits sehr gute Resultate.The Control parameters can exemplarily over a software interface can be set manually and / or by set a once-running, self-learning calibration program become. For most people provide a general preset of this Parameters already very good results.

Weiter unten (s. Überschrift „Detaillierte Beschreibung des in der Mess- und Steuerungssoftware...") wird detailliert dargestellt wie die Mess- und Steuerungssoftware aus den Beschleunigungsrohwerten mittels der Einstellungen der Steuerungsparameter beispielhaft Bewegungsart und Trittfrequenz differenzieren kann.Further below (see heading "Detailed Description of the in the measuring and control software ... ") is detailed shown as the measurement and control software from the raw acceleration values Movement type by means of the settings of the control parameters and cadence can differentiate.

Vereinfachend zusammengefasst besteht der Vorteil dieser Berechnungsmethode darin, dass aus den eingehenden Rohwerten mehrere unabhängige Werte für verschiedene Bewegungsintensitäten gebildet werden. So kann bei gleicher Bewegungshäufigkeit leicht zwischen verschiedenen Bewegungsarten unterschieden werden. Außerdem lösen einzelne fehlerhafte Messwerte dadurch keine störenden Steuersignale aus.simplistically In summary, the advantage of this calculation method is that that from the incoming raw values several independent values for different movement intensities be formed. Thus, with the same frequency of movement easily between different Movement types are distinguished. In addition, individual erroneous measured values solve no disturbing Control signals off.

Zusätzlich ist diese Mess- und Steuerungssoftware auch dazu in der Lage sowohl die Rohwerte als auch die ausgegebenen Steuerungssignale in einer Datei abzuspeichern, im konkreten Fall bis zu 100 Hz.In addition is this measurement and control software also capable of doing both the raw values as well as the output control signals in one Save file, in this case up to 100 Hz.

Zusätzliche Einrichtungenadditional facilities

Zusätzlich wird im gesamten Aufbau ein mindestens 2-achsiger Headtracker eingesetzt, der über Maus-Bewegungssignale die Blickrichtung in der virtuellen Realität lenkt und so einerseits eine realistische Wahrnehmungsillusion im Head-Mounted-Display (HMD) erzeugt, andererseits die Richtung der Bewegung festlegt.In addition will an at least 2-axle head tracker is used throughout the body the via mouse motion signals directing the line of sight in virtual reality and so on the one hand realistic perception illusion in the head-mounted display (HMD) on the other hand determines the direction of movement.

Dieses HMD stellt die von der Grafik-Engine erstellte künstliche Realität dreidimensional, stereoskopisch und daher immersiv dar.This HMD makes the artificial reality created by the graphics engine three-dimensional, stereoscopic and therefore immersive.

Ein Dolby-Surround Köpfhörersystem wird für die Tonausgabe verwendet.One Dolby Surround Headphone System is for used the sound output.

Durch ein Gurtzeug ist der Steuernde über ein Seil so an der Decke aufgehängt, dass er mit den Beinen auf dem Boden steht und sich aber auch noch in eine hockende/vierfüßige Position begeben kann.By a harness is the driver over a rope hung on the ceiling, that he is standing on the ground with his legs and still is in a squatting / four-legged position can go.

Die Verwendung dieser Vorrichtung ist nicht an diese Umgebungshardware gebunden. Zum Beispiel könnte die Apparatur auch nur zur Messung von Bewegungssignalen genutzt werden, ausschließlich zur Steuerung einer virtuellen Welt, die beispielhaft auf einem Monitor oder einem Videobeamer wiedergegeben wird oder zur Fernsteuerung eines Roboters.The Use of this device is not to this environment hardware bound. For example, could the apparatus also used only for the measurement of motion signals Be, exclusively to control a virtual world that exemplifies one Monitor or a video beamer or for remote control a robot.

Detaillierte Beschreibung des in der Mess- und Steuerungssoftware verwendeten Algorithmus zur Umwandlung von Beschleunigungsdaten in SteuersignaleDetailed description of the algorithm used in the measurement and control software for converting acceleration data into control signals

Eingangsdateninput data

Folgende Sensormesswerte stehen der Software zur Verfügung, in Klammern die Entsprechung im Quellcode:

  • • al: Beschleunigungskomponente parallel zum linken Unterschenkel (valk1)
  • • ar: Beschleunigungskomponente parallel zum rechten Unterschenkel (valk3)
  • • bl: Beschleunigungskomponente senkrecht zum linken Unterschenkel (valk2)
  • • br: Beschleunigungskomponente senkrecht zum rechten Unterschenkel (valk4)
  • • c: Beschleunigung senkrecht zur Körperachse auf Brusthöhe
The following sensor readings are available to the software, in brackets the equivalent in the source code:
  • • a l : acceleration component parallel to the left lower leg (valk1)
  • • a r : acceleration component parallel to the right lower leg (valk3)
  • • b l : acceleration component perpendicular to the left lower leg (valk2)
  • • b r : acceleration component perpendicular to the right lower leg (valk4)
  • • c: acceleration perpendicular to the body axis at chest level

Alle diese Werte sind digitalisierte Spannungswerte der BeschleunigungssensorenAll these values are digitized voltage values of the acceleration sensors

Geschwindigkeitspeed

Zur Ermittlung der Geschwindigkeit werden die Eingangsdaten al und ar verwendet.To determine the speed, the input data a l and a r are used.

Zunächst werden aus den eingehenden Beschleunigungswerten Beschleunigungsänderungen ermittelt, dazu wird der Betrag der Ableitung der beiden Werte gebildet:

Figure 00090001
im Quellcode wird das durch die Bildung des Betrags der Differenz der letzten beiden Messwerte realisiert:
Figure 00100001
First of all, acceleration changes are determined from the incoming acceleration values, and the amount of the derivative of the two values is formed for this purpose:
Figure 00090001
in the source code this is realized by the formation of the amount of the difference of the last two measured values:
Figure 00100001

Diese Beschleunigungsänderungen werden mit verschiedenen Schwellwerten verglichen und das Ergebnis in drei verschiedene Listen aufgenommen. Die Intensität der Bewegung bestimmt also, in welchen Listen „1"-Elemente gesetzt werden, die Bewegungshäufigkeit bestimmt, wie viele.

Figure 00100002
im Code:
Figure 00100003
Figure 00110001
vor jedem Messdurchgang werden die Werte in der Liste auf den nächsten Platz verschoben:
Figure 00110002
These acceleration changes are compared with different thresholds and the result is included in three different lists. The intensity of the movement thus determines in which lists "1" elements are set, the frequency of movement determines how many.
Figure 00100002
in the code:
Figure 00100003
Figure 00110001
before each measurement, the values in the list are moved to the next place:
Figure 00110002

Diese drei Listen werden nun bis zu einem Längenparameter aufsummiert und mit einem Gewichtungsparameter multipliziert und ergeben drei Summenwerte.

Figure 00110003
im Code:
Figure 00110004
Figure 00120001
These three lists are now summed up to a length parameter and multiplied by a weighting parameter and yield three summation values.
Figure 00110003
in the code:
Figure 00110004
Figure 00120001

Ursprünglich war geplant, jeweils einen Summenwert für die Bewegungsarten Schleichen, Gehen bzw. Laufen zu verwenden, allerdings erwies sich das während der Erprobungsphase als unpraktikabel.Originally was planned, in each case a totals value for the movement types creep, Walking or running to use, however, this proved during the Testing phase as impractical.

Schließlich werden diese drei Summenwerte zu einem Gesamtsummenwerte addiert: sum1 = bin1sum + bin2sum + bin3sum

Figure 00120002
Finally, these three totals are added to a totals value: sum1 = bin1sum + bin2sum + bin3sum
Figure 00120002

Diese sum1 kann durch Anpassung der Parameter bin1factor bis bin3factor sowie schwelle1 bis schwelle3 so eingestellt werden, dass sie proportional zur Laufgeschwindigkeit ist. Zur weiteren Verfeinerung könnten weitere Schwellen und Parameter hinzugefügt werden.These sum1 can be adjusted by adjusting the parameters bin1factor to bin3factor as well as threshold1 to threshold3 are set to be proportional to the running speed. For further refinement could more Added thresholds and parameters become.

Der Vorteil dieser Berechnungsmethode besteht darin, dass aus den eingehenden Signalen mehrere unabhängige Werte für verschiedene Bewegungsintensitäten gebildet werden. So kann bei gleicher Bewegungshäufigkeit leicht zwischen verschiedenen Bewegungsarten unterschieden werden. Außerdem lösen einzelne fehlerhafte Messwerte noch keine störenden Steuersignale aus.Of the Advantage of this calculation method is that from the incoming Signals several independent Values for different movement intensities be formed. Thus, with the same frequency of movement easily between different Movement types are distinguished. In addition, individual erroneous measured values solve not disturbing Control signals off.

Bewegungsart „Gehen"Movement type "Go"

Während der Erprobung hat sich gezeigt, dass die Ausgabe des Steuersignals für die Bewegungsart „Gehen" nicht wie geplant aus bin2sum ermittelt werden kann, sondern anders ermittelt werden muss, um einen flüssigen Bewegungseindruck in der angeschlossenen 3-D Software zu erhalten.During testing, it has been shown that the output of the control signal for the movement type "walking" can not be determined as planned from bin2sum, but has to be determined differently in order to obtain an ei NEN fluid motion impression in the connected 3-D software.

In sum2 werden die aktuellen Werte von bin1l/r, bin2l/r, bin3l/r jeweils mit dem Gewichtungsfaktor multipliziert und immer weiter aufsummiert: sum2(t) = sum2(t–1) + (bin1l(t) + bin1r(t))·bin1factor + (bin2l(t) + bin2r(t))·bin2factor + (bin3l(t) + bin3r(t))·bin3factor

Figure 00130001
In sum2, the current values of bin1 l / r , bin2 l / r , bin3 l / r are multiplied by the weighting factor and added up: sum2 (t) = sum2 (t -1 ) + (bin1 l (t) + bin1 r (t)) · bin1factor + (bin2 l (t) + bin2 r (t)) · bin2factor + (bin3 l (t) + bin3 r (T)) · bin3factor
Figure 00130001

Wenn für eine bestimmte Zeit keine Bewegung zu verzeichnen ist (wenn in der bin1-Liste weniger als (hier) 3*Gewichtungsfaktor Elemente auf „1" gesetzt wurden) wird die sum2 auf 0 gesetzt:

Figure 00130002
If there is no movement for a certain time (if in the bin1 list less than (here) 3 * weighting factor elements have been set to "1") the sum2 is set to 0:
Figure 00130002

Die sum2 kann einen Maximalwert nicht überschreiten, hier ist dieser Maximalwert 2 *schwelle4.The sum2 can not exceed a maximum value, here is this Maximum value 2 * threshold4.

Figure 00130003
Figure 00130003

Überschreitet sum2 den Parameterwert schwelle4, wird die Ausgabe des Steuersignals „Gehen" aktiviert.exceeds sum2 the parameter value threshold4, the output of the control signal "Go" is activated.

Gleichzeitig wird sum2 um schwelle4 reduziert und die Zählvariable countw um schwelle5 erhöht. Schwelle5 ist die Dauer der Aktivierung.simultaneously sum2 is reduced by threshold4 and the count variable countw is reduced by threshold5 elevated. Schwelle5 is the duration of activation.

Figure 00130004
Figure 00130004

Figure 00140001
Figure 00140001

Die Zählvariable countw dient dazu, den Zeitpunkt zum deaktivieren der Ausgabe des Steuersignals zu bestimmen.The count variable countw is used to set the time to disable the output of the Control signal to determine.

Figure 00140002
Figure 00140002

Figure 00150001
Figure 00150001

Bewegungsart „Laufen"Movement type "Running"

Die Bewegungsart "Laufen" wird aktiviert, wenn bin3sum den Parameterwert schwelle6 überschreitet. Das Steuersignal für „Laufen" wird ausgegeben.The Movement type "Running" is activated, if bin3sum exceeds the parameter value threshold6. The control signal for "running" is issued.

Figure 00150002
Figure 00150002

Figure 00160001
Figure 00160001

Bewegungsart „Schleichen"Movement type "Sneaking"

Die Ausgabe des Steuersignals „Schleichen" ist so lange aktiv, bis bin2sum den Parameterwert schwelle 10 übersteigt.The output of the control signal "creep" is active until bin2sum is the parameter value threshold exceeds 10.

Figure 00160002
Figure 00160002

Bewegungsart „Kriechen"Movement type "Creep"

zur Ermittlung der Bewegungsart „Kriechen" werden bl und br überprüft. Wenn beide den Parameterwert schwelle7 überschreiten, wird die Bewegungsart „Kriechen" aktiviert. Die bl/r-Werte entsprechen der Beschleunigungskomponente senkrecht zum Unterschenkel. Stehend haben sie also Werte gegen 0, kriechend aufgrund der Gewichtskraft gegen 1.To determine the "creep" movement type, b l and b r are checked, and if both exceed the parameter value threshold 7, the "creep" movement type is activated. The b l / r values correspond to the acceleration component perpendicular to the lower leg. So standing they have values against 0, crawling due to the weight force against 1.

Figure 00160003
Figure 00160003

Bewegungsart „Vorwärts", „Rückwärts", und „Keine Bewegung"Movement type "Forward", "Backward", and "None Move"

Zur Unterscheidung der Bewegungsrichtung wird der Messwert c verwendet.to Distinction of the direction of movement, the measured value c is used.

Unterschreitet c ein Fenster um den Parameterwert schwelle8 mit der Breite schwelle9, ist die Bewegungsart „Rückwärts" aktiviert, überschreitet er es, dann ist „Vorwärts aktiviert. Liegt der Wert innerhalb des Fensters, ist „keine Bewegung" aktiviert.falls below c a window around parameter value threshold8 with width threshold9, If the movement type "Reverse" is activated, exceeds If it is, then Forward is activated. If the value is within the window, "no movement" is activated.

Figure 00170001
Figure 00170001

Claims (20)

Vorrichtung zur bezugssystemunabhängigen Erfassung und qualitativen und/oder quantitativen Interpretation von Körperbewegungen mit der Option zur Steuerung von Soft- und/oder Hardware, enthaltend a) mindestens einen mindestens einachsigen Beschleunigungssensor, der/die an einem lebenden Körper an einer oder mehren Stellen angebracht ist/sind und welcher/welche bei Bewegung des Körpers analoge Beschleunigungswerte in feiner Zeitauflösung produzieren und per Kabel oder Funkelement weiterleiten kann können und b) einen Analog-Digitalwander zur Umwandlung dieser Beschleunigungswerte in digitale Signale und c) eine Software zur Interpretation dieser digitalen Signale mittels der dort definierten Steuerungsparameter in qualitative Bewegungsarten, die in ihrer Intensität variieren können, und zur Speicherung der zeitlichen Abfolge dieser Signale und zur optionalen Lenkung von Soft- oder/und Hardware.Apparatus for reference system-independent detection and qualitative and / or quantitative interpretation of body movements with the option to control software and / or hardware containing a) at least one at least uniaxial acceleration sensor, the / on a living body is attached to one or more places / and which / which on movement of the body produce analog acceleration values in fine time resolution and by cable or radio can forward and can b) an analog-digital walker for converting these acceleration values into digital signals and c) a software for the interpretation of these digital signals by means of the control parameters defined there in qualitative movement types, in their intensity can vary and for storing the time sequence of these signals and the optional steering of soft and / or Hardware. Vorrichtung nach Anspruch 1, enthaltend zweiachsige Beschleunigungssensoren.Apparatus according to claim 1, containing biaxial Acceleration sensors. Vorrichtung nach Anspruch 1, enthaltend dreiachsige Beschleunigungssensoren.Apparatus according to claim 1, containing triaxial Acceleration sensors. Vorrichtung nach Anspruch 1, enthaltend Funkelemente in Form von Bluetoothfunktechnologie.Apparatus according to claim 1, comprising radio elements in the form of Bluetooth technology. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zur bezugssystemunabhängigen Erfassung und qualitativen und/oder quantitativen Interpretation von Körperbewegungen mit der Option zur Steuerung von Soft- und/oder Hardware.Use of the device according to claim 1 for reference system independent detection and qualitative and / or quantitative interpretation of body movements with the option to control software and / or hardware. Verfahren zur bezugssystemunabhängigen Erfassung und qualitativen und/oder quantitativen Interpretation von Körperbewegungen mit der Option zur Steuerung von Soft- und/oder Hardware, dadurch gekennzeichnet, dass a) Beschleunigungssensoren an einem lebenden Körper an einer oder mehren Stellen angebracht werden und b) diese Sensoren bei Bewegung des Körpers analoge Beschleunigungswerte in feiner Zeitauflösung produzieren, und c) diese Beschleunigungswerte von einem Analog-Digitalwandler in digitale Signale verwandelt werden, und d) die digitalen Signale wiederum durch eine spezielle Software mittels der dort definierten Steuerungsparameter in qualitative Bewegungsarten interpretiert werden, die in ihrer Intensität variieren können und e) diese Bewegungsarten optional in ihrer zeitlichen Abfolge gespeichert werden können und/oder f) zur Steuerung von Soft- oder/und Hardware verwendet werden.Reference system independent detection and qualitative and / or quantitative interpretation of body movements with the option for controlling software and / or hardware, characterized that a) acceleration sensors on a living body one or more places and b) these Sensors during movement of the body produce analog acceleration values in fine time resolution, and c) these acceleration values from an analog-to-digital converter into digital Signals are transformed and d) the digital signals again by a special software by means of the defined there Control parameters interpreted in qualitative movement types be that in their intensity can vary and e) these movement types are optionally stored in their time sequence can be and or f) used to control software and / or hardware. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsarten in Bezug zu einem Zeitindex gespeichert werden.Method according to Claim 6, characterized that the movement types are stored relative to a time index become. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen tierischen oder menschlichen Körper handelt.Method according to Claim 6, characterized that it is an animal or human body. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungssensoren an einer oder mehreren Extremitäten, dem Kopf, dem Rumpf, am Hals oder an einem oder mehreren Gelenken angebracht werden können.Method according to Claim 6, characterized that the acceleration sensors at one or more extremities, the Head, torso, neck or one or more joints can. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die feine Zeitauflösung im Bereich von 10-1.000 Hz liegt, vorzugsweise im Bereich von 100 Hz.Method according to Claim 6, characterized that the fine time resolution in the range of 10-1000 Hz, preferably in the range of 100 Hz. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die qualitativen Bewegungsarten springen, langsames gehen, normales gehen, schnelles gehen, laufen, schleichen, kriechen, seitwärts gehen, rückwärts gehen, schwimmen sowie diverse Arm- und/oder Hand- und/oder Fingerbewegungen sowie diverse Bein- und/oder Fußbewegungen sowie Bewegungen des Halses, des Kopfes und/oder des Rumpfs, insbesondere der Hüften, sein können.Method according to Claim 6, characterized that the qualitative movement types jump, go slow, walking normally, walking fast, running, sneaking, crawling, walking sideways, walking backwards, swimming and various arm and / or hand and / or finger movements as well as various leg and / or foot movements and movements of the neck, the head and / or the trunk, in particular the hips, could be. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass qualitativ unterschiedliche Fortbewegungsmitteln gesteuert werden können, wie das Fahren eine Fahrzeugs, Steuern eines Bootes, Steuern eines Flugzeugs, Steuern eines Drachfliegers.Method according to Claim 6, characterized that controlled qualitatively different means of transportation can be like driving a vehicle, controlling a boat, controlling a car Plane, controlling a dragon flyer. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Neigung des Körpers die Bewegungsrichtung bestimmt wird.Method according to Claim 6, characterized that from the inclination of the body the direction of movement is determined. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zur qualitativen Bewegungsanalyse bei Langzeitanalysen (Monitoring).Use of the device according to claim 1 for the qualitative Motion analysis in long-term analyzes (monitoring). Verfahren zur qualitativen Bewegungsanalyse bei Langzeitanalysen (Monitoring) dadurch gekennzeichnet, dass a) die nach Anspruch 1 gespeicherten, zeitlich definierten, qualitativen Bewegungsdaten optional mit weiteren Daten des vermessenen Körpers kombiniert werden und b) diese weiteren Daten mit dem nach Anspruch 7 bezeichneten Zeitindex gespeichert werden und c) schließlich in einer späteren Analyse optional mit den nach Anspruch 1 beschriebenen Daten verwertet werden,Method for qualitative motion analysis Long-term analyzes (monitoring) characterized in that a) the stored according to claim 1, time-defined, qualitative Movement data optionally combined with other data of the measured body become and b) this further data with the claim 7 time index are stored and c) finally in a later one Analysis optionally exploited with the data described in claim 1 become, Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Daten aus EEGs, EKGs stammen oder es sich um Blutdruckdaten handeln kann.Method according to claim 15, characterized in that that the other data come from EEGs, ECGs or blood pressure data can act. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 15 zur Korrektur bzw. genaueren Analyse von EEGs, EKGs oder von Blutdruckdaten, oder als alleinige Analyse bzw. Kontrollmaßnahme, beispielhaft bei Übergewichtstherapie.Use of the method according to claim 15 for correction or more detailed analysis of EEGs, ECGs or blood pressure data, or as sole analysis or control measure, for example in overweight therapy. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zur VR-Steuerung von Soft- und/oder Hardware.Use of the device according to claim 1 for VR control of software and / or hardware. Verfahren zur VR-Steuerung von Soft- und/oder Hardware, dadurch gekennzeichnet, dass a) die nach Anspruch 6.e) gespeicherten, zeitlich definierten, qualitativen Bewegungsdaten zur Steuerung durch große virtuelle Räume optional auch zur Ausführung von sonstigen Handlungen bei gleichzeitig begrenzten realen Platz des Steuernden genutzt werden, wobei b) optional zur Raumorientierung und Bestimmung der Lenkrichtung eine Vorrichtung zur Lageorientierung (so genannter Headtracker) verwendet werden kann und c) optional die Person durch eine Sicherungsvorrichtung geschützt sein kann und d) optional die real ausgeführte Bewegung der Gesundheitsförderung des Steuernden dient.Method for VR control of software and / or hardware, characterized in that a) the stored according to claim 6.e), timed, qualitative motion data for control by size virtual spaces optionally also for execution from other acts while limiting real space used by the controlling in which b) optional for spatial orientation and determining the steering direction, a device for positional orientation (so-called head tracker) can be used and c) Optionally, the person be protected by a security device can and d) Optionally, the real movement of health promotion of the controlling serves. Verfahren nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, dass die sonstigen Handlungen das Ergreifen von einem oder mehreren Gegenständen, und/oder das Abfeuern von einer oder mehreren Waffen sein können und/oder das Benutzen von mobilen Lampen und/oder das Benutzen von speziellen Sichtgeräten und/oder das Werfen von Waffen seien können.Method according to claim 19, characterized that the other actions involve the seizure of one or more objects and / or the firing of one or more weapons and / or using mobile lamps and / or using special ones Viewing devices and / or the throwing of weapons can be.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2526502A4 (en) * 2010-01-22 2016-01-27 X2Impact Inc Head impact event reporting system
CN106643699A (en) * 2016-12-26 2017-05-10 影动(北京)科技有限公司 Space positioning device and positioning method in VR (virtual reality) system
WO2017114962A1 (en) * 2015-12-31 2017-07-06 Matthias Hölzl Training device for vestibular receptor substitution of the homeostatic system and painful restricted movement of the cervical spine
CN108968971A (en) * 2018-07-04 2018-12-11 赵宏杰 One kind is creeped trained testing and analysis system
US11216081B2 (en) 2017-02-08 2022-01-04 Cybershoes Gmbh Apparatus for capturing movements of a person using the apparatus for the purposes of transforming the movements into a virtual space

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2526502A4 (en) * 2010-01-22 2016-01-27 X2Impact Inc Head impact event reporting system
WO2017114962A1 (en) * 2015-12-31 2017-07-06 Matthias Hölzl Training device for vestibular receptor substitution of the homeostatic system and painful restricted movement of the cervical spine
CN106643699A (en) * 2016-12-26 2017-05-10 影动(北京)科技有限公司 Space positioning device and positioning method in VR (virtual reality) system
CN106643699B (en) * 2016-12-26 2023-08-04 北京互易科技有限公司 Space positioning device and positioning method in virtual reality system
US11216081B2 (en) 2017-02-08 2022-01-04 Cybershoes Gmbh Apparatus for capturing movements of a person using the apparatus for the purposes of transforming the movements into a virtual space
US11989354B2 (en) 2017-02-08 2024-05-21 Cybershoes Gmbh Apparatus for capturing movements of a person using the apparatus for the purposes of transforming the movements into a virtual space
CN108968971A (en) * 2018-07-04 2018-12-11 赵宏杰 One kind is creeped trained testing and analysis system

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