Розробка системи моніторингу руху та положення об’єктів
Автор: Наконечний Максим Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Інформаційні технології проектування
Інститут: Інститут комп'ютерних наук та інформаційних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Наконечний М.А., Корпильов Д.В. (керівник). Розробка системи моніторингу руху та положення об’єктів. Магістерська кваліфікаційна робота – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2024. Розширена анотація. Метою дипломної роботи є розробка та впровадження системи моніторингу руху та положення тіла на основі мікроконтролера ESP32 та сенсора MPU-6050 для забезпечення точного контролю рухів у реабілітаційних процедурах, зокрема дзеркальній терапії. Система повинна забезпечувати збір, обробку та візуалізацію даних про рухи в реальному часі, надаючи пацієнтам і фахівцям зворотний зв’язок, необхідний для покращення ефективності терапії. У роботі передбачається аналіз існуючих методів та засобів моніторингу руху і положення тіла, що використовуються у реабілітації. Також буде розроблено архітектуру системи, яка включатиме апаратну платформу на базі ESP32 та MPU-6050, а також програмне забезпечення для збору і обробки даних. Особливу увагу буде приділено реалізації алгоритмів обробки сигналів, таких як фільтрація шумів і розрахунок положення тіла з використанням даних акселерометра та гіроскопа. Ключовим елементом системи стане візуалізація рухів у реальному часі через зручний інтерфейс, який підтримуватиме ефективне використання у дзеркальній терапії. Проведення тестування в умовах, наближених до реальних, дозволить оцінити точність, швидкодію та практичність розробленої системи. Очікуваним результатом є створення інноваційної системи, яка забезпечить точний контроль рухів пацієнта, виявлення відхилень та надання інтерактивного зворотного зв’язку, що сприятиме покращенню реабілітаційного процесу і якості життя пацієнтів. Актуальність роботи зумовлена зростаючою потребою у технологічних рішеннях для реабілітації пацієнтів із порушеннями рухової активності. Дзеркальна терапія, яка широко застосовується для відновлення рухових функцій, потребує точного контролю та аналізу рухів у реальному часі. Використання сучасних мікроконтролерів, таких як ESP32, і сенсорів, зокрема MPU-6050, дозволяє створити доступні та ефективні системи моніторингу руху. Така система може забезпечити інтерактивний зворотний зв’язок, що є критичним для підвищення ефективності терапевтичних процедур. Крім того, автоматизація процесу збору й аналізу даних сприяє зниженню навантаження на медичний персонал. Розробка таких технологій відповідає сучасним тенденціям інтеграції IoT-рішень у медичну практику. Дипломна робота складається з трьох розділів, висновків та списку використаної літератури. Наукова новизна магістерської дипломної роботи полягає у розробці інноваційної системи моніторингу руху та положення тіла з використанням мікроконтролера ESP32 та сенсора MPU-6050, орієнтованої на підтримку реабілітаційних процедур, зокрема дзеркальної терапії. У рамках роботи вперше запропоновано інтеграцію алгоритмів обробки даних сенсорів (акселерометра і гіроскопа) для точного визначення положення тіла у реальному часі із застосуванням IoT-рішень. Новизна полягає у створенні системи, яка забезпечує високоточний збір, обробку та візуалізацію рухів пацієнта, що сприяє підвищенню ефективності реабілітаційного процесу. У роботі також впроваджено підхід до використання ESP32 для обробки і передачі даних у реальному часі, що дозволяє суттєво скоротити затримки передачі інформації і забезпечити інтерактивний зворотний зв’язок. Особливістю є оптимізація енергоспоживання системи, що робить її придатною для тривалого використання в мобільних або домашніх умовах. Отримані результати розширюють можливості сучасних систем моніторингу для медичних потреб, інтегруючи їх у процеси персоналізованої реабілітації. Дипломна робота містить: 100 ст., __ рис., _ табл., 33 посилань на використані джерела. Ключові слова: ESP32, MPU-6050, моніторинг руху, реабілітація, дзеркальна терапія, контроль положення тіла, сенсори руху, IoT, обробка даних у реальному часі, інтерактивний зворотний зв’язок, акселерометр, гіроскоп, візуалізація даних, алгоритми фільтрації, оптимізація енергоспоживання. Перелік використаних літературних джерел: Kurniawan, Agus. "ESP32 Development using Arduino." Packt Publishing Ltd, 2019. Poitras, Neil. "Internet of Things (IoT) with ESP32 and MicroPython." Leanpub, 2020. Fischer, Andreas. "Practical Electronics and Embedded Systems: A Comprehensive Introduction to the IoT." Springer, 2020. Cuno Pfister. "Getting Started with the Internet of Things: Connecting Sensors and Microcontrollers to the Cloud." O’Reilly Media, 2011. Karvinen, Tero, et al. "Make: Sensors: A Hands-On Primer for Monitoring the Real World with Arduino and Raspberry Pi." Maker Media, Inc., 2014. Borkar, Vaibhav. "Building IoT Projects with ESP32: Develop IoT Projects and Solutions with ESP32, the Wi-Fi and Bluetooth System on Chip." Packt Publishing Ltd, 2020. Bassi, Alessandro, et al. "Enabling Things to Talk: Designing IoT Solutions with the IoT Architectural Reference Model." Springer, 2013. Vaibhav Bhandari, et al. "IoT Projects with ESP32: Build exciting and powerful IoT projects using the all-new Espressif ESP32." Packt Publishing Ltd, 2020. Arslan Munir, Ann Gordon-Ross, Sanjay Ranka. "Modeling and Optimization of the Lifetime of Embedded Systems: A Case Study of MPSoCs in Embedded and IoT Systems." Springer, 2013. Hugo, Susan. "Mastering ESP32: Powerful Embedded Systems Applications with C Programming." CreateSpace Independent Publishing Platform, 2017. Hamblen, James O., et al. "Rapid Prototyping of Digital Systems: SOPC Edition." Springer, 2013. Newton, Michael. "Learning JavaScript Robotics: Building NodeBots with Johnny-Five, Raspberry Pi, Arduino, and BeagleBone." O’Reilly Media, Inc., 2017. Greenspan, Anna, and Daniel Greenspan. "Building Smart Drones with ESP32 and Arduino: Build exciting drones by leveraging the capabilities of Arduino and ESP32." Packt Publishing Ltd, 2019. Sharma, Vijay Madisetti, and Arshdeep Bahga. "Internet of Things: A Hands-On Approach." VPT, 2014. Mulligan, Geoff, and James Mulligan. "Designing and Building Solid-State Relays: A Practical Approach to Microcontroller Solutions." Apress, 2017.