Wearable, Real-Time lmpact Force Monitoring

Abstract

Correr es una gran forma de ejercicio para promover la salud cardiovascular, sin embargo es muy común que puede llevar a lesiones. Todas las investigaciones realizadas sobre la correcta forma de correr han llevado a resultados no concluyentes, con expertos que miden diferentes parámetros y reclaman diferentes hipótesis. Para los principiantes, correr con una forma inadecuada sólo se hace evidente después de una lesión, no permitiendo ninguna medida preventiva. El propósito de este proyecto es formular un prototipo de dispositivo que permita a un corredor novato rastrear la fuerza de impacto absorbida por su cuerpo en tiempo real, para que puedan ajustar su forma y observar los resultados inmediatos. En la primera investigación se encontró que el tipo de zapatos que un corredor debe usar depende de su arco de pie natural y la forma en que aplican presión a sus plantas. Utilizando esto como punto de referencia, se decidió medir la fuerza de impacto total en el cuerpo con cada paso, detectado en el pie, usando sensores de presión. De este modo el usuario podrá probar distinto tipo de calzado y elegir el que mejor se adapta a su pie. Esto se hizo utilizando dos dispositivos portátiles; calcetines inteligentes que contienen una plantilla de pie con sensores de presión, y una rodillera que contiene un acelerómetro. Utilizando mediciones de fuerza de los dos dispositivos y haciendo referencia a una base de datos pregrabada, se informa al usuario sobre su formulario y se le dan recomendaciones para el calzado. El prototipo utiliza Xbees para la comunicación inalámbrica entre los sensores y una interfaz de recepción.

Running is a great form of exercise to promote cardiovascular health, however there are so many ways it can lead to injuries. All research done about tye correct was of running has led to inconclusive results, with experts measuring different parameters and claiming different hypotheses. For beginners, running with an inadequate form only becomes apparent after an injury, not allowing any preventative measures. The purpose of this project is to formulate a prototype device that allows a novice runner to track the impact force being absorbed by their body in real time, so that they can adjust their form and observe immediate results. In the first research it was discovered that the type of shoes a runner should wear depends on their natural foot arch and the way they apply pressure to their soles which is a big significant part of running. Using this as a benchmark, it was decided to compare the total impact force on the body with each step, detected at the foot, using pressure sensors. This was done using two wearable devices; smart socks that contain a foot insole with pressure sensors, and a knee brace containing an accelerometer. Using force measurements from the two devices and referencing a prerecorded database, the user is informed about their form and are given recommendations for footwear. The prototype uses Xbees for wireless communication between the sensors and a receiving interface.