Instrumented split-belt treadmill with VR functionality for human locomotion analysis

具有 VR 功能的仪器化分体带跑步机,用于人体运动分析

基本信息

  • 批准号:
    531599700
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2022-12-31 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Human locomotion movements are of paramount importance for a successful task completion in everyday life and sports. Central research activities of the interdisciplinary applicant team from the Institute of Sports and Sports Science (IfSS) at KIT focus on the control and biomechanics of locomotion movements, how these are affected by training and learning, musculoskeletal disorders (e.g. osteoarthritis) or age-related degradation processes and diseases (e.g. dementia). In addition, various topics in the field of human-technology interaction are addressed. For example, the influence of sports technologies (e.g. running shoes), medical technologies (e.g. orthoses) or robotic components (e.g. exoskeletons) on the control and biomechanics of human locomotion movements. Moreover, research on biomarkers is conducted for early identification of critical overload situations. The large-scale research device applied for is a treadmill that offers the IfSS a unique research environment for addressing the above outlined research topics under ecologically valid and at the same time controlled conditions. Particularly noteworthy are the diverse functionalities of the treadmill, such as two separate belts with integrated force measurement units; various perturbation options; locomotion at different speeds and inclinations with self-selected or preset speed; a virtual reality (VR) functionality that provides real-time visual feedback for different movement scenarios on a projection screen in front of the treadmill, which is synchronized with the movements of the treadmill (e.g. inclines and perturbations); time-synchronous integration of additional measuring systems (e.g. motion capture) and the real-time display of biomechanical variables via a projection screen for gait training applications. The treadmill applied for integrates and synchronizes all the above-mentioned functionalities by a modifiable system software. Consequently, the treadmill can be used in experiments for complex biomechanical analysis and is additionally a powerful training device in the context of intervention studies. The treadmill applied for fits perfectly into the existing laboratory infrastructure at the IfSS (e.g. compatibility with the existing motion capture system). The device enables the applicant team to address new, cross-disciplinary research questions in the context of human locomotion. Furthermore, it supports a better integration of research between the professorships at IfSS and the KIT for various, socially relevant target groups at the interface of sports science (e.g., motor control, biomechanics and health sciences), medicine (e.g., orthopedics and physiology) as well as computer science and engineering (e.g., robotics).
人体运动对于日常生活和运动中成功完成任务至关重要。卡尔斯鲁厄理工学院运动与运动科学研究所 (IfSS) 跨学科申请团队的中心研究活动重点关注运动的控制和生物力学,以及训练和学习、肌肉骨骼疾病(例如骨关节炎)或年龄相关的运动如何影响这些运动退化过程和疾病(例如痴呆症)。此外,还讨论了人机交互领域的各种主题。例如,运动技术(例如跑鞋)、医疗技术(例如矫形器)或机器人组件(例如外骨骼)对人类运动控制和生物力学的影响。此外,还进行了生物标志物研究,以便及早识别严重超负荷情况。所申请的大型研究设备是跑步机,它为 IfSS 提供了独特的研究环境,用于在生态有效且同时受控的条件下解决上述研究课题。特别值得注意的是跑步机的多种功能,例如带有集成力测量单元的两条单独的皮带;各种扰动选项;自选或预设速度以不同速度和倾斜度运动;虚拟现实 (VR) 功能,可在跑步机前面的投影屏幕上提供不同运动场景的实时视觉反馈,该反馈与跑步机的运动(例如倾斜和扰动)同步;附加测量系统(例如动作捕捉)的时间同步集成以及通过用于步态训练应用的投影屏幕实时显示生物力学变量。所申请的跑步机通过可修改的系统软件集成并同步所有上述功能。因此,跑步机可用于复杂生物力学分析的实验,并且在干预研究中也是一种强大的训练设备。所申请的跑步机与 IfSS 现有的实验室基础设施完美契合(例如与现有的动作捕捉系统兼容)。该设备使申请团队能够解决人类运动背景下的新的跨学科研究问题。此外,它还支持 IfSS 和 KIT 教授之间更好地整合针对运动科学(例如运动控制、生物力学和健康科学)、医学(例如骨科和生理学)领域的各种社会相关目标群体的研究以及计算机科学和工程(例如机器人技术)。

项目成果

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知道了