Sistemas HMC no ópticos
Sistemas HMC no ópticos
Los sistemas HMC no ópticos se dividen en las siguientes categorías:
Sistemas mecánicos:
Consisten en una serie de brazos mecánicos adheridos mediante algún sistema de agarre o anclaje a diversas partes del cuerpo del usuario (por ejemplo, un cierre sobre la muñeca del mismo), de forma que dichos brazos sigan los movimientos de las extremidades, torso, cabeza, etc., del usuario. Los ángulos de giro de estos brazos mecánicos (que conforman lo que se conoce como exoesqueleto) se corresponden con los ángulos de giro de las articulaciones.
Ventajas:
- Se obtiene información muy precisa.
- Son muy rápidos.
- Son muy robustos frente a distorsiones producidas, por ejemplo, por el temblor de la mano.
- Son inmunes a interferencias y oclusiones.
Inconvenientes:
- Es necesario otro sistema de seguimiento para efectuar medidas de posición.
- El montaje de estos sistemas es muy aparatoso.
- Las propias limitaciones del movimiento mecánico y la necesidad de mantener fijos los puntos de unión al cuerpo del usuario disminuyen considerablemente los grados de libertad que el sistema de seguimiento es capaz de registrar, además de afectar a la movilidad del propio usuario.
- Debido a que sólo registran ángulos de giro, tienden a generar movimientos poco naturales, en los que el modelo de persona parece una marioneta que cuelga de hilos.
La siguiente imagen muestra un ejemplo de este tipo de sistema HMC:
Exoesqueleto con monitorización de movimientos Lokomat®
Sistemas inerciales:
Estos sistemas se basan en el empleo de sensores inerciales en miniatura, usualmente giróscopos que miden la rotación de cada articulación (una tecnología similar a la usada en el mando de la Wii). Mediante estos dispositivos, por el principio de conservación del momento angular, se pueden calcular los giros en los ejes longitudinal, transversal y vertical partiendo de la resistencia inercial presentada por el giroscopio a un cambio en su orientación. Los valores de estos ángulos se envían usualmente a través de un enlace wireless a un ordenador donde los datos se filtran y procesan para conformar la pose percibida.
Ventajas:
- Tienen un alcance muy amplio, por lo que su rango de acción es considerablemente elevado.
- No necesitan de un entorno controlado para ser utilizados.
Inconvenientes:
- Es necesario otro sistema de seguimiento para efectuar medidas de posición.
- Mucha sensibilidad a las vibraciones.
- Tendencia a presentar derivas provocadas por acumulación de errores.
- Debido a que sólo registran ángulos de giro, tienden a generar movimientos poco naturales, en los que el modelo de persona parece una marioneta que cuelga de hilos.
Sistemas magnéticos:
Estos sistemas utilizan un dispositivo transmisor de pulsos y una serie de receptores. Su principio de funcionamiento consiste en generar en el transmisor tres campos electromagnéticos perpendiculares, y cada receptor calcula la atenuación producida en cada campo. Con esta información, se calcula la posición y la orientación del receptor mediante una triangulación de los datos recibidos en relación a los tres ejes correspondientes a los campos electromagnéticos generados inicialmente.
Ventajas:
- Proporcionan información sobre los 6 grados de libertad de las articulaciones usando menos sensores que otros sistemas (por ejemplo, sólo dos tercios de la cantidad que requeriría un sistema HMC óptico que proporcionase la misma información).
- No se ven afectados por oclusiones de objetos no metálicos.
Inconvenientes:
- El cableado de los sensores hace a estos sistemas aparatosos y molestos a la hora de realizar movimientos amplios y/o rápidos.
- Tienen un alcance limitado.
- Presentan latencia a la hora de presentar los datos (esto es, no son rápidos).
- Son muy sensibles a interferencias magnéticas producidas por elementos metálicos del entorno, o por dispositivos que emiten radiación electromagnética (como monitores o computadoras).
- La respuesta de estos sensores es no lineal, especialmente en los bordes del área de captura.
En la siguientes figuras se puede apreciar uno de estos sistemas, con el cableado clásico del HMC magnético:



Sistemas acústicos:
Este sistema consiste en un emisor de ondas sonoras de alta frecuencia y su sistema receptor correspondiente. El sistema receptor está formado por tres micrófonos en posición fija, y, a su vez, el sistema transmisor está formado por tres transmisores también en posición fija. Las medidas pueden efectuarse atendiendo a la coherencia de fase o a medidas de tiempos. En el primer caso, las medidas de posición y orientación se obtienen calculando el desfase entre la señal transmitida y la recibida; por tanto, siempre que el objeto al que se le hace el seguimiento no se desplace una distancia superior a la longitud de onda de la señal utilizada en el intervalo de tiempo entre una medición y otra, el resultado obtenido será correcto. En el segundo caso, se mide el tiempo que tarda el sonido emitido por el transmisor en un instante predeterminado en llegar al receptor; las medidas de posición sólo requieren un transmisor, pero para medir orientaciones sí es necesario el uso del sistema emisor formado por tres transmisores de alta frecuencia.
Ventajas:
- Muy preciso.
Inconvenientes:
- El cableado de los sensores hace a estos sistemas aparatosos y molestos a la hora de realizar movimientos amplios y/o rápidos.
- Tienen un alcance limitado.
- El número de sensores de este tipo que se pueden usar simultáneamente es limitado.
- Muy sensible a las condiciones ambientales de presión, humedad y temperatura.
- Muy sensible a las interferencias acústicas provocadas por los objetos del entorno, lo que implica en la práctica que sólo pueden ser usados en entornos muy controlados.