Capitolo 6
Risultati, conclusioni e sviluppi
futuri
6.1 Discussione
Il prototipo di maglietta sensorizzata sviluppato e stato sottoposto ad una serie di prove durante i mesi di agosto-settembre 2004. Da queste sono sta-te tratsta-te numerose informazioni sul funzionamento e sulla metodologia di sviluppo dei sensori indossabili.
Il primo obiettivo imposto nel progetto MyHeart e stato quello di con-validare la maglietta come riconoscitore di posizioni. Le prove e ettuate su diversi soggetti hanno portato alla luce le osservazioni riportate nei seguen-ti paragra , nei quali sono date anche indicazioni di possibili e/o necessari sviluppi futuri.
Il risultato principale di questo lavoro e stato quello di dimostrare l'appli-cabilita dei sensori cinestetici indossabili come sistema di monitoraggio della cinematica corporea. Nonostante lo stadio di ricerca sia relativamente em-brionale, i dati ottenuti dalle prove sono piu che incoraggianti, segno del forte potenziale di questa tecnologia, e promuovono a continuarne lo sviluppo.
6.2 Vestibilita ed ergonomia
La maglietta deve essere indossata da soggetti che imprimano una piccola predeformazione dei sensori: e quindi assolutamente necessario che il capo d'abbigliamento sia realizzato su misura e aderente laddove i sensori devono misurare deformazioni. E inoltre necessario dotare la parte nale della ma-nica di un sistema che tenga in tensione il tessuto e ne impedisca la risalita lungo l'arto durante i movimenti naturali: a tale scopo sono sucienti dei piccoli anelli di tessuto nei quali si inseriscono le dita durante l'utilizzo.
L'impiego di un tessuto elastico aderente al corpo si e rivelato adatto agli scopi previsti dal progetto: non si sono riscontrati ostacoli al naturale movimento in fase di utilizzo. L'unica fase che puo risulare soggettiva e quella di indossamento, soprattutto per un paziente a etto da disturbi di mobilita. Puo quindi essere necessaria la presenza di un'altra persona per indossare il capo. Inoltre, l'impiego di lycra aderente alla pelle comporta una notevole dispersione di calore corporeo e quindi una forte sensazione di freddo in fase di utilizzo. Per ovviare a questo problema e preferibile l'impiego di tessuto in cosiddetta micor bra, grazie al quale il problema e notevolmente ridotto e le condizioni di utilizzo rientrano nella normalita1.
6.3 Eliminazione degli artefatti da
movimen-to
I segnali prelevati dalla maglietta sono fortemente in uenzati dagli artefatti da movimento: questi sono causa di pieghe sul tessuto che possono cortocir-cuitare i tratti di pista principale e/o secondaria creando un rumore casuale sui segnali in uscita. Questi artefatti sono dannosi per gli scopi in questione perche si ripercutono su tutto il sistema di sensori falsando la lettura
glo-1Una nota nale in merito al lavaggio: i campioni realizzati hanno mostrato perdita di conducibilita elettrica in seguito a lavaggio a mano con normale sapone di marsiglia e di questo fatto se ne dovra comunque tenere conto in una fase avanzata di produzione.
Risultati, conclusioni e sviluppi futuri
bale. Sono attualmente in corso prove sperimentali di isolamento delle piste sensorizzate: il problema principale consiste nel trovare un isolante che non interferisca nella conduttivita elettrica delle piste e che abbia un'alta cede-volezza meccanica, dato che l'applicazione di un velo sopra alla pista forma un sistema composto da due rigidezze in parallelo, il che comporta un au-mento della rigidezza complessiva. Le prove nora realizzate hanno visto l'impiego di uno strato di tessuto elastico sovrapposto al tessuto sensorizzato e l'impiego di silicone spray. Queste soluzioni non si sono rivelate adeguate: il primo sistema e risultato troppo rigido e il secondo e applicabile nche il velo di silicone non si e disperso (si ricorda che il silicone spray e normal-mente utilizzato per la lubri cazione di parti metalliche in movimento). Il normale silicone da isolamento invece presenta l'inconveniente di far reagire il solvente diluito al suo interno con l'elastomero della Wacker, causandone lo scioglimento.
6.4 Disegno delle piste
Il disegno delle piste e ettuato secondo il criterio esposto nella sezione 4.4.2 si e rivelato nel complesso soddisfacente: rispetto al precedente prototipo la risposta dei sensori e decisamente migliorata.
Le prove pratiche nora realizzate hanno dato risultati egregi. Dei set-te gradi di liberta che compongono l'arto superiore il sisset-tema e in grado di riconoscerne in maniera ripetitiva cinque: la esso-estensione e l'abduzione-adduzione delle tre articolazioni dell'arto superiore. Maggiori problemi si incontrano nel riconoscimento dell'intra-extra rotazione della spalla e della prono-supinazione del gomito. La prima e soggetta ad una deformazione su-peri cale relativamente ampia ed e quindi rilevabile, anche se con dicolta, dato che in alcune con gurazioni la lettura e falsata dale deformazioni impo-ste dagli altri movimenti (fenomeno del cross-talk dei sensori). Per quanto riguarda il secondo movimento (la prono-supinazione del gomito), i risulta-ti sono decisamente meno soddisfacenrisulta-ti e dovranno essere sviluppate nuove
soluzioni per riuscire a rilevare questo movimento, dato che i sensori appo-sitamente disposti sono troppo in uenzati dalla esso-estensione della stessa articolazione.
In gura 6.4 si riportano alcune sequenze di prove e ettuate sui movimenti di esso-estensione e abduzione-adduzione della spalla e di esso-estenzione del gomito in cui il sistema era in grado di distinguere la quasi totalita delle posizioni imposte.
6.5 Algoritmi di elaborazione
Gli algoritmi di elaborazione dei segnali sviluppati in questo lavoro sono i seguenti:
Normalizzazione dei segnali: questa e stata e ettuata di modo da espri-mere la variazione di resistenza percentuale rispetto al valore minimo di riposo, il che ha permesso di considerare anche la lunghezza del sen-sore e le sue proprieta intrinseche. Si e infatti osservato che la tecnica manuale adottata per la spalmatura delle piste, per quanto possa essere stata ranata, da luogo a tratti di pista ognuno diverso dall'altro in ter-mini di spessore, nitura, rapporto di miscela ecc. La normalizzazione permette di risolvere gran parte di questi problemi;
Filtraggio dal rumore derivante dall'accoppiamento induttivo con la rete elettrica: questo e fatto direttamente in fase di acquisizione tramite un primo campionamento a frequenza elevata e una media su un intervallo regolare di campioni con conseguente ricampionamento alla frequenza di interesse (30Hz in questo lavoro). Il segnale in uscita e pulito e si presta bene alle successive elaborazioni;
Fitting esponenziale in fase di rilascio: questo e l'algoritmo piu critico ed il suo sviluppo e decisivo per il funzionamento del sistema. Le prove nora e ettuate hanno dato risultati piu che soddisfacenti (si veda la
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gura 4.7 a pagina 61), ma e necessario un ulteriore anamento. In-fatti, per i motivi esposti nel primo punto, e necessario caratterizzare in termini di poli ogni tratto di pista sensorizzata.
Riconoscimento di posizioni: come gia esposto, il codice di calcolo ha dato buoni risultati e le animazioni tramite l'utilizzo dei quaternio-ni uquaternio-nitari risultano veloci in termiquaternio-ni di calcolo, mentre sono uide e intuitive in termini di visualizzazione.
Gli sviluppi futuri prevedono l'implementazione di algoritmi di interpo-lazione multidimensionale in modo da creare una mappa piu completa tra lo spazio dei sensori S e lo spazio delle con gurazioni Q. Sono disponibli riferi-menti in letteratura [16]) e sono in corso i primi espeririferi-menti sull'articolazione del ginocchio con un numero minore di sensori rispetto alla maglietta.
