ATP Journal 8/2013

príslušnou aplikáciou schopný kontaktovať záchranárov, rodinu
a pod. Helmu možno tiež využiť pri optimalizácii tréningu a iných
úlohách [10].
Špeciálne aplikácie
Možnosti využitia snímačov pohybu MEMS (akcelerometre,
gyroskopy...) sú obrovské, čoho dôkazom sú najrôznejšie aplikácie.
Návrhom bezdrôtového 3D ukazovacieho zariadenia s využitím
senzorov MEMS sa zaoberá práca [11]. Toto riešenie je odlišné
oproti klasickým riešeniam tým, že nekopíruje rozmery klasických
vyhotovení zariadení (napr. myš), ale má vlastné vyhotovenie (obr.
5). Inovácia spočíva aj vo využití Bluetooth 4.0 Low Energy. Autori
uvádzajú spoľahlivú činnosť zariadenia.
Zhou [12] vyvinul systém na rozoznávanie alfanumerických znakov
s využitím akcelerometrov MEMS. Na rozoznávanie tvarov znakov
boli použité dáta o zrýchlení a uhlovej rýchlosti. Výsledky experimentu
boli veľmi sľubné. Podrobný opis je uvedený v [12].
Obr. 5 využitie zariadenia: a) ako klasická myš, b) s gyroskopom
MeMS namiesto akcelerometra, c) umiestnenie na prste ako prsteň
Iným zaujímavým využitím snímačov je ich implementácia v podobe
tzv. modulu S v projekte SMILING. Hlavnou myšlienkou tohto
projektu bol vývoj špeciálneho tréningového zariadenia – topánky,
ktorá mení nepredvídateľne svoju pozíciu vzhľadom na používateľa,
ktorý ju nosí na svojej bežnej topánke. Topánka SMILING vykonáva
chaotické perturbácie, a tak používateľa núti aktívne reagovať na
tieto zmeny. Takto možno ovplyvniť učiaci sa proces počas rehabilitácie.
Topánka obsahuje štyri elektromotory (obr. 6), ktoré vysúvajú
a zasúvajú pohybovú skrutku v každom segmente [13]. Táto zmena
sa vykonáva počas švihovej fázy chôdze, keď je noha vo vzduchu.
Na detekciu tejto fázy sa využíva spomenutý modul S. V stojnej fáze
chôdze, keď je chodidlo na zemi, má každý zo segmentov zmenenú
pozíciu vzhľadom na predošlú, čím je simulovaný nerovný terén.
Obr. 6 Umiestnenie motorov na topánke SMIlIng [12]
Možná aplikácia akcelerometrov MEMS v priemysle sa črtá pri
detekcii vibrácií. Ich dlhodobé sledovanie a vyhodnocovanie je
dôležité pre prediktívnu, resp. plánovanú, údržbu, na ktorú sa snaží
prejsť množstvo výrobných podnikov. Korkua so spolupracovníkmi
[14] vyvinuli systém na monitorovanie vibrácií trojfázového indukčného
motora. Autori uvádzajú, že nasadenie akcelerometrov MEMS
získava na popularite najmä pre vysokú spoľahlivosť, nízku spotrebu
elektrickej energie a tiež nízku cenu. Vo svojom riešení využívajú
trojosový akcelerometer umiestnený na elektromotore a namerané
dáta odosielajú do stanice monitorovacieho systému s využitím
komunikácie ZigBee.
záver
Snímače MEMS, predovšetkým akcelerometre, gyroskopy a magnetometre,
sú vhodné na sledovanie pohybových aktivít v rôznych
oblastiach ľudskej činnosti. Medzi najbežnejšie aplikácie patrí
spotrebiteľská elektronika, no prednosti týchto snímačov sú také
významné, že ich využitie začína byť bežné aj v telemedicíne, pri
analýze pohybu, v priemyselných aplikáciách a podobne. Niet
Snímače
pochýb, že aj napriek určitým technickým obmedzeniam bude tento
trend pokračovať aj naďalej.
literatúra
1. Bouchaud, Jérémie: MEMS for Consumer Electronics and Mobile
Phones: hot, hot, hot!. GLOBAL PRESS, 2010. Dostupné na:
.
2. Bryzek, Janusz: Emergence of a $Trillion MEMS Sensor Market.
SensorCon 2012. Dostupné na: .
3. Shih, C.-H. et al.: Assisting children with Attention Deficit
Hyperactivity Disorder actively reduces limb hyperactive behavior
with a Nintendo Wii Remote Controller through controlling
environmental stimulation. In: Research in Developmental
Disabilities 32. 2011. Pp. 1 631 – 1 637.
4. Northrop Grumman: LN-200S – Inertial Measurement Unit
(IMU). Dostupné na: .
5. Židek, K. – Saloky, T. – Polanecka, I.: Usability of GPS Systems
for Mobile Robots Navigation. In: SAMI 2006. Budapest
Polytechnic. Pp. 266 – 277. ISBN 9637154442.
6. Bonato, Paolo: Wearable Sensors and Systems. In: IEEE
Engineering in Medicine and Biology Magazine. 2010. Pp. 25
– 36.
7. Karchňák, Ján et al.: Utilizing of MEMS sensors in rehabilitation
process. In: Trendy v biomedicínskom inžinierstve, TUKE, 2013.
ISBN: 978-80-8086-208-4.
8. Xsens: Xsens MVN – Inertial Motion Capture. Dostupné na:
.
9. Xsens: Xsens MVN used in comedy TED. Dostupné na:
.
10. Lidström, Kristoffer: The connected helmet. Dostupné na:
.
11. Židek, K. – Piteľ, J.: Smart 3D Pointing Device Based on MEMS
Sensor and Bluetooth Low Energy. In: Proceedings of the 2013
IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI)
Singapore. Pp. 180 – 184. ISBN 978-1-4673-5847-7.
12. Zhou, Sh. et al.: Hand-Written Character Recognition Using
MEMS Motion Sensing Technology. In: Proceedings of the
IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent
Mechatronics. Čína 2008.
13. Šimšík, D. et al.: Mechanical Modul with Jack-Screw for
SMILING Rehabilitation Shoe. In: Acta Mechanica Slovaca,
2010, Vol. 14, No. 2, s. 98 – 107. ISSN 1335-2393.
14. Korkua, Suratsavadee et al.: Wireless health monitoring system
for vibration detection of induction motors. In: Industrial and
Commercial Power Systems Technical Conference (I&CPS).
2010. Pp. 1 – 6.
Príspevok vznikol v rámci riešenia grantovej úlohy VEGA
1/1162/11 Teoretické princípy, metódy a prostriedky diagnostiky
a rehabilitácie mobility seniorov. Príspevok bol pripravený s podporou
štrukturálnych fondov Európskej únie, operačný program
Výskum a vývoj, opatrenie 2.2 Prenos poznatkov a technológií
získaných výskumom a vývojom do praxe, projekt Výskum a vývoj
inteligentných nekonvenčných aktuátorov na báze umelých svalov,
ITMS projektu 26220220103.
Ing. ján karchňák
jan.karchnak@tuke.sk
prof. Ing. dušan Šimšík, Phd.
dusan.simsik@tuke.sk
technická univerzita v košiciach
Strojnícka fakulta
katedra automatizácie, riadenia a komunikačných rozhraní
letná 9, 042 00 košice
tel.: +421/55/602 2344
Fax: +421/55/602 2654
8/2013
49