Desarrollo y validación de una tecnología para el análisis postural y cinemático humano

Abstract

La investigación en biomecánica humana y la prevención de riesgos a través de ergonomía, entre otros muchos sectores, podrían beneficiarse de un método automático y con mínimo equipamiento para determinar los distintos parámetros de la cinemática humana. A partir de esta idea, hemos desarrollado un método basado en el sistema “Azure Kinect”. Este sistema incorpora tecnología RGB-depth para la determinación de puntos clave corporales y su representación en el espacio tridimensional. Sobre este hardware, hemos desarrollado una tecnología que permite la adquisición, visualización y análisis de los datos. Por último hemos llevado a cabo un análisis de validación del método contrastándolo con una técnica estándar, como es la goniometría. También se han analizado las fuentes de variabilidad y ruido que afectan las medidas. Hemos determinado que el sistema permite medir con precisión ciertas articulaciones como hombros y caderas. Para otras, como los tobillos, existen unas diferencias entre los métodos que pueden ser corregidas mediante una optimización del sistema. Por su parte, articulaciones como el cuello presentan problemas básicos de medida que dificultan una medición precisa. Además, hemos encontrado que la precisión en la determinación de la profundidad de las articulaciones es tan buena como de su posición en el plano transversal. Aun así, adquiere gran importancia el análisis del entorno para trabajar con las condiciones óptimas. De esta forma hemos concluido que el sistema propuesto puede ser de gran utilidad en múltiples situaciones, sobre todo donde el uso de instrumentos complejos sea una limitación. De hecho el método ofrece resultados comparables a los de otros mucho más costosos.

The research in human biomechanics and risk prevention through ergonomics, between many other sectors, could benefit themselves from an automatic and minimum equipment method to determine the different human kinematic parameters. From this idea, we have developed a method based on the system "Azure Kinect". This system incorporates RGB-depth technology for the determination of key body points and their representation in the 3D space. Around this hardware, we have developed a technology that enables the acquisition, visualization and analysis of the data. Lastly, we have performed a validation analysis of the method, comparing it with a standard technique as it is goniometry. Also, it has been analysed the variability and noise sources that affect the measurements. We have determined that the system allows us to measure with precision certain joints as shoulders and hips. For others, like the ankles, there are some differences between the methods that can be corrected with a system optimization. On the other hand, joints as the neck, present more basic problems that hinders their precise measurement. Also, we have found that the precision in the determination of the depth of the joints is as good as the position in the transversal plane. However, it acquires a great importance to analyse the environment to work in the optimal conditions. This way, we have concluded that the proposed system can be of huge utility in multiple situations, specially where the use of complex instruments is a limitation. In fact, the method offers results comparable to much expensive ones.