工业安全鞋和防护绑腿具有双重目的：它们在保护工人身体健康的同时，也充当了数据采集的关键硬件接口。具体来说，绑腿为右脚踝上的惯性测量单元 (IMU) 提供了稳定的安装平台，确保在砌砖任务中精确捕捉下肢运动。
虽然安全鞋提供了工作场所所需的基线物理防护，但集成了防护功能的绑腿将整个装置转变为数据采集工具，为提取准确的步态和姿势特征提供了必要的稳定基础。
防护绑腿的作用
稳定的传感器安装
在此背景下，防护绑腿的主要技术功能是作为安装基座。
绑腿将传感器固定在右脚踝上，而不是直接将其连接到皮肤或宽松的衣物上。这确保了硬件相对于肢体骨骼结构的固定。
确保数据保真度
高精度惯性测量单元 (IMU) 直接安装在这些绑腿上。
由于绑腿最大限度地减少了传感器与腿部之间的相对运动，因此可以准确地捕捉运动数据。这种稳定性对于分析行走和搬运砖块等复杂动作至关重要，可以避免因传感器滑动而产生的“噪音”。
工业安全鞋的作用
必要的物理防护
安全鞋保留其传统作用：保护工人免受挤压伤、刺穿伤和滑倒的伤害。
这是该系统中不可或缺的一层。它确保了监测实验不会损害建筑工地上所需的职业安全标准。
硬件支持基础
安全鞋与绑腿协同工作，提供全面的硬件支持。
它们共同创建了一个可穿戴系统，使研究人员能够提取精确的姿势特征。安全鞋提供了接地基础，而绑腿则弥合了安全装备与数据采集技术之间的差距。
理解权衡
传感器放置与移动性
通过绑腿将传感器安装在脚踝上，可以获得关于脚部放置的出色数据，但会增加下肢的体积。
工程师必须确保绑腿不会限制自然的运动范围。如果安装过于笨重，可能会改变砌砖工的自然步态，导致数据失真。
系统集成
将绑腿与标准工业鞋集成需要无缝贴合。
如果绑腿与鞋子设计不完全兼容，在剧烈活动中可能会移位。这会在 IMU 数据中引入伪影，从而降低高精度传感器的有效性。
根据您的目标做出正确的选择
在工业环境中实施肢体运动监测时，请考虑以下优先事项：
- 如果您的主要重点是数据准确性：优先考虑防护绑腿的刚性和贴合度，以确保右脚踝上的 IMU 相对于肢体没有滑动。
- 如果您的主要重点是工人合规性：确保绑腿和传感器集成对安全鞋的增重微乎其微，以防止在搬运砖块过程中疲劳增加。
这种监测方法的成功依赖于刚性传感器安装与不妥协的物理防护之间的协同作用。
总结表：
| 组件 | 主要功能 | 研究与监测作用 |
|---|---|---|
| 工业安全鞋 | 挤压、刺穿和防滑保护 | 提供接地硬件支持基础 |
| 防护绑腿 | 下肢防护 | 高精度 IMU 传感器稳定安装基座 |
| IMU 传感器 | 不适用 | 捕获步态、姿势和运动数据特征 |
| 协同系统 | 职业安全 | 确保数据保真度并减少运动噪音 |
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参考文献
- Sungkook Hong, Hyunsoo Kim. Productivity Measurement through IMU-Based Detailed Activity Recognition Using Machine Learning: A Case Study of Masonry Work. DOI: 10.3390/s23177635
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
