Итальянские специалисты предложили новинку в деле исследования движений лошади – инерциальные датчики, которые можно закреплять на путовых суставах. Эксперимент, проведенный Элеонорой Пальярой совместно с коллегами, показал, что такие датчики по точности ничем не уступают системам из световых маячков и видеокамер, но существенно расширяют возможности в вопросе условий наблюдений.
Оптические маркеры помечены желтыми стрелками, а блоки инерциальных измерений – красными кружочками.
Исследования биомеханики лошади с помощью различных датчиков и видеокамер стали весьма популярны в последние годы. Такие методы позволяют не только получать информацию об особенностях движений лошадей, но и, например, выявлять самую незаметную невооруженному глазу хромоту. Однако, если в верхних отделах ног лошади хорошо работает видеофиксация, то с областью путового сустава всё сложнее. Дело в том, что путовый сустав лошади подвержен наибольшим нагрузкам, особенно у спортивных лошадей, поэтому он требует особого внимания. Но исследование движения с помощью нескольких видеокамер (с последующим моделированием траекторий движения на компьютере) имеет свои ограничения, несмотря на то, что оптические системы отслеживают координаты каждой точки на ноге лошади с достаточной точностью. Такие исследования требуют много оборудования, поэтому при изучении движения лошади по грунту обычно ограничиваются двухмерной моделью. Для трехмерной модели движения требуется большое число дополнительных видеокамер и другого оборудования, поэтому такие опыты в большинстве случаев ставят в лаборатории. Но беговая дорожка и грунт в манеже или даже на открытой местности – совершенно разные вещи, понятно, что информация только из лаборатории во многих случаях не будет полной.
Элеонора Пальяра взяла 14 лошадей и провела на них сравнение двух систем наблюдения за движением: с помощью видеокамер и инерциальных датчиков. На ногах у лошадей закреплялись и оптические маркеры для видеокамер, и блоки инерциальных измерений. Такие блоки имеют в своем составе гироскопы и акселерометры, причем измерения можно проводить сразу по нескольким осям (в общем случае их количество определяется задачей измерений). Такие устройства широко используются в промышленности и других сферах, от навигации и систем наведения до обследования трубопроводов, они прекрасно себя зарекомендовали для дистанционных измерений.
Зеленым показана зона наблюдений видеокамеры, черной стрелкой – движение лошади при измерениях с правой стороны, красно стрелкой – при измерениях с левой стороны.
Из лошадей, участвовавших в эксперименте, семь имели хромоту и семь были со здоровыми ногами. Инерциальные датчики крепились по два на каждую ногу, для фиксации траекторий движения ног оптическим методом на расстоянии 8 м от места, де должны были проходить и пробегать лошади, была установлена видеокамера. Все лошади должны были двигаться шагом и рысью по ровной поверхности. Сравнение измерений двух систем показало очень хорошую точность совпадения результатов. При этом блоки инерциальных измерений еще и позволяли получать информацию в режиме реального времени и без использования громоздкого оборудования. В этом дополнительное удобство таких датчиков: их можно носить с собой, что открывает широкие возможности, например, для диагностики хромоты.
