Liikeanalyysiin soveltuvan puettavan laitteen järjestelmätason toteutus nRF52840-piirillä
Lindholm, Ilari (2025)
Kandidaatintyö
2025
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025052353392
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025052353392
Tiivistelmä
Ihmisen liikkeen mittaamista ja analysointia voidaan hyödyntää urheilussa suoritustekniikan parantamisessa sekä vammojen ennaltaehkäisyssä. Puettavat laitteet mahdollistavat joustavan mittauksen, mutta laitteiden suunnittelussa on otettava huomioon käyttökohteen erityispiirteet. Tämä tutkimus on toteutettu osana AI Riding Coach application -tutkimushanketta, jonka tavoitteena on kehittää ratsastajan liikeanalyysiin soveltuva tekoälypohjainen valmentaja.
Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää, miten ratsastajan liikeanalyysiin soveltuva puettava laite voidaan toteuttaa Nordic Semiconductorin nRF52840-järjestelmäpiirin avulla. Työssä tutkitaan kirjallisuuden avulla ratsastajan liikeanalyysin asettamia vaatimuksia puettavan laitteen järjestelmäarkkitehtuurille.
Työn tuloksena saatiin ratsastajan liikeanalyysin asettamat oleelliset vaatimukset puettavan laitteen suunnittelulle. Erityisesti energiatehokkuus sekä laitteiden välinen synkronointi ovat keskeisiä haasteita laitteiden toteutukselle. Työssä esitetään myös järjestelmätason toteutusarkkitehtuuri puettavalle laitteelle, joka määrittelee järjestelmäpiirin lisäksi tarvittavat oheislaitteet ja niiden kytkennän. Puettavan mittausjärjestelmän keskeisten komponenttien lisäksi nRF52840-piirin tarjoamat laitteistotason ratkaisut mahdollistavat energiatehokkuuden ja suorituskyvyn optimoinnin liikeanalyysissä. Tutkimuksen tulokset ovat sovellettavissa myös laajemmin puettavien laitteiden suunnittelussa. Human motion measurement and analysis can be used in sports to improve performance and prevent technique-related injuries. Wearable devices allow flexible measurements, but the application-specific characteristics must be taken into account in the device design. This work has been carried out as part of the AI Riding Coach application research project, which aims to develop an AI-based coach for horse rider motion analysis.
The aim of this work is to determine how a wearable device can be implemented for rider motion analysis based on the Nordic Semiconductor nRF52840 System-on-Chip. This work is based on a literature review that investigates the requirements rider motion analysis sets for a wearable device system architecture and design.
The results provide the essential requirements that rider motion analysis sets for a wearable device. The key challenges for wearables are energy efficiency and the synchronisation between devices. This work presents a system-level design of a wearable device, and defines the necessary peripherals and their connection methods. In addition to the key components needed, the hardware-level solutions of the nRF52840 SoC enable optimisation of the energy efficiency and performance in motion analysis. The results of this work can also be applied to a wider range of wearable design.
Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää, miten ratsastajan liikeanalyysiin soveltuva puettava laite voidaan toteuttaa Nordic Semiconductorin nRF52840-järjestelmäpiirin avulla. Työssä tutkitaan kirjallisuuden avulla ratsastajan liikeanalyysin asettamia vaatimuksia puettavan laitteen järjestelmäarkkitehtuurille.
Työn tuloksena saatiin ratsastajan liikeanalyysin asettamat oleelliset vaatimukset puettavan laitteen suunnittelulle. Erityisesti energiatehokkuus sekä laitteiden välinen synkronointi ovat keskeisiä haasteita laitteiden toteutukselle. Työssä esitetään myös järjestelmätason toteutusarkkitehtuuri puettavalle laitteelle, joka määrittelee järjestelmäpiirin lisäksi tarvittavat oheislaitteet ja niiden kytkennän. Puettavan mittausjärjestelmän keskeisten komponenttien lisäksi nRF52840-piirin tarjoamat laitteistotason ratkaisut mahdollistavat energiatehokkuuden ja suorituskyvyn optimoinnin liikeanalyysissä. Tutkimuksen tulokset ovat sovellettavissa myös laajemmin puettavien laitteiden suunnittelussa.
The aim of this work is to determine how a wearable device can be implemented for rider motion analysis based on the Nordic Semiconductor nRF52840 System-on-Chip. This work is based on a literature review that investigates the requirements rider motion analysis sets for a wearable device system architecture and design.
The results provide the essential requirements that rider motion analysis sets for a wearable device. The key challenges for wearables are energy efficiency and the synchronisation between devices. This work presents a system-level design of a wearable device, and defines the necessary peripherals and their connection methods. In addition to the key components needed, the hardware-level solutions of the nRF52840 SoC enable optimisation of the energy efficiency and performance in motion analysis. The results of this work can also be applied to a wider range of wearable design.