Sensorer för nytta och lek

Alla har vi dem, kvinnor, män, barn och pensionärer, i hemmen och på arbetsplatserna, men få av oss vet om det. Vi talar om tröghetssensorer, eller på engelska inertial sensors. Det är en sensor Foto: Monica Westmansom känner av acceleration, även tyngdaccelerationen, och rotationshastigheten.

Snabb utveckling

De senaste åren har utvecklingen gått snabbt, tröghetssensorerna blir allt mindre och billigare och finns i de flesta av våra mobiltelefoner. Wii-spelen skulle inte fungera utan dem och inte heller årets julklapp, VR-glasögonen. Teddybjörnen Ted i filmen med samma namn är animerad med hjälp av tröghetssensorer och de används inom spelindustrin för att ta fram människolika avatarer men också inom medicinsk rehabilitering, inom elitidrotten och för självkörande fordon.

– För några år sedan användes de bara i några enstaka sammanhang men i dag finns de överallt och den utvecklingen har bara börjat, säger Manon Kok, nybliven teknologie doktor vid Avdelningen för reglerteknik, Linköpings universitet.

Inom medicinsk rehabilitering bidrar de till att underlätta rörelseträning, inom elitidrotten studeras och optimeras rörelsemönster, exempelvis inom skridskoåkning, och när det gäller de självkörande fordonen bidrar de till positioneringen – att bilen vet var den är i förhållande till den omgivande trafiken.

Motion capture

I sin avhandling har Manon Kok bland annat lagt grunden för hur man med hjälp av tröghetssensorer fästa på kroppen kan fånga och spela in rörelsemönster, tekniken kallas motion capture. Genom att göra antaganden om att kroppens olika delar faktiskt sitter ihop har hon också skapat en struktur och förenklat beräkningarna så att det är möjligt att analysera signalerna från alla sensorerna samtidigt.

Foto: Facebook/TedI en av avhandlingens totalt sju vetenskapliga artiklar eller konferensbidrag har hon även kombinerat tröghetssensorerna med magnetometrar, sensorer som känner av magnetfält. Magnetfälten i en byggnad är relativt konstanta och har man väl en gång mätt upp dem är det förhållandevis lätt att orientera sig efter dem, exempelvis för en städrobot eller för en rökdykare i en kritisk situation.

– Magnetfälten finns där och det behövs inga extra installationer, påpekar Manon Kok.

Men mest spännande är kanske ändå möjligheten att fånga rörelser, som den största delen av hennes avhandling handlar om.

– Tekniken finns i dag för professionella ändamål och många har den hemma i spel eller VR-glasögon. Snart kanske vi alla kan animera teddybjörnar i våra vardagsrum, säger hon.

Manon Kok fortsätter nu sin forskarbana som post doc i Cambridge.

Avhandlingen:
Probabilistic modeling for sensor fusion with inertial measurements, Manon Kok, Avdelningen för reglerteknik, Institutionen för systemteknik, Linköpings universitet 2017.
http://liu.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2:1054718