Optimization of the positioning of sensors and energy harvesters for the design of portable physical activity recognition systems
Optimisation du positionnement de capteurs et de récupérateurs d'énergie pour la conception de systèmes portables de reconnaissance d'activité physique
Résumé
The analysis of human motion offers the possibility of evaluating and improving sports performance, for example. Wearable systems have been developed using inertial measurement units (IMU). However, there are still issues, the determination of the number or the placement of these systems on the human body is not trivial and represents a common challenge to all applications. This thesis aims at investigating the sources of information on the human body in order to optimize the placement of these systems. The methods employed are based on the use of supervised learning algorithms such as SVM and on a biomechanical model. In the context of wearable sensors, the notions of embedded system and autonomy are also addressed. An energetic aspect is treated through the simulation of piezoelectric generators. Thus, an analysis of energy sources for different placements and orientations of harvesters on the human body is conducted. Finally, a multi-objective optimization method is implemented to meet the objectives of this thesis.
L’analyse des mouvements humains offre la possibilité d’évaluer et d’améliorer par exemple les performances sportives. Des systèmes embarqués portables ont ainsi vu le jour avec l’utilisation de centrales inertielles (IMU). Cependant, des problématiques subsistent, la détermination du nombre ou encore du placement de ces systèmes sur le corps humain n’est pas trivial et représente une problématique commune à toutes les applications. Cette thèse propose d’étudier les sources d’informations sur le corps humain permettant de placer de manière optimale ces systèmes. Les méthodes employées se basent sur l’utilisation d’algorithmes d’apprentissage supervisée comme le SVM et sur un modèle biomécanique. Portées par le contexte des capteurs portables, les notions de système embarqué et d’autonomie sont aussi abordées. Un aspect énergétique est traité à travers la simulation de générateurs piézoélectriques. Ainsi, une analyse des sources d’énergie pour différents placements et orientations de récupérateurs sur le corps humain est conduite. Enfin, une méthode d’optimisation multicritère est implémentée pour répondre aux problématiques visées par cette thèse.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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