There is a need for objective methods for wrist angular velocity measurements for accurate risk assessments because there is a high frequency of musculoskeletal disorder in workers. The goal of this project was to validate the accuracy of inertial measurement unit sensors to measure the angular velocity. More specifically, the purpose of this master thesis project was to apply an alternative algorithm to compute the markers velocity, other than the one from the optical system that Jenny Wingqvist, and Josephine Lantz used. The project used an experimental data of 10 participants from the previous project done by Jenny Wingqvist and Josephine Lantz. To validate the accuracy, the data of angular velocity of the sensors was compared with the data of angular velocity of markers. The lowest mean value of the root mean square differences value was 23.5 degrees/s during flexion and deviation standard movements at 40 BPM (Beats Per Minute) and the maximum value was 110.5 degrees/s at 140 BPM. The mean value of the correlation coefficients between markers and sensors angular velocities in standard movements of flexion and deviation were 0.85, 0.88, and 0.89 at 40 BPM, 90 BPM, and 140 BPM, respectively. The smallest and the largest mean value of the absolute difference in 50th percentile was found in 40 BPM (19.4±11.3), and 140 BPM (51.2±28.5) respectively. The decorrelation coefficient between the subjects 50th percentile of the angular velocity was 0.91 for the standard movements. The upper limit of agreement for the standard movements was 78.36 degrees/s, while the lower limit of agreement was -13.76 degrees/s.  The results show that the error was too large, so there is a need of further research to measure the wrist angular velocity using IMU sensors.

Belastningsskador hos arbetare är ett ökande problem hos olika företag och det har visat sig finnas en tydlig koppling mellan dessa skador och handledens vinkelhastigheten. Det är därför av stort intresse att kunna mäta dessa vinkelhastigheter på ett noggrant och smidigt sätt. Syftet med denna rapport är att utvärdera precisionen av IMU-sensorers förmåga att beräkna vinkelhastigheten av handleden. Detta görs genom att jämföra data från IMU-sensorer med data från ett optiskt spårningssystem (OTS), vilket klassas som en gold standard inom detta område. Ett experiment bestående av åtta övningar utfördes: tre standard rörelser (flexion och rotation i takterna 40, 90 och 140 slag per minut) och fyra simulerade arbeten (målning, pappersvikning, datorarbete och hårföning). Grad av överensstämmelse ges av 1,96 standardavvikelser (SD) för standardrörelserna (10 deltagare) vilka var -31,8 grader/s och 34,2 grader/s, medan för de simulerade arbetena var det -35,1 grader/s och 34,2 grader/s. Det lägsta medelvärdet av medelkvadratavvikelse (RMSD) var 15,7 grader/s och erhölls vid 40 BPM medan den högsta medelvärdet var 93,9 grader/s och erhölls vid målningsövningen. Medelvärdet av korrelationskoefficienten mellan IMU-sensorer och OTS varierade mellan 0,97 och 0,42 och korrelationskoefficienterna av deltagarnas 50:e percentiler av vinkelhastigheten var 0,95 för standardrörelserna och 0,96 för de simulerade arbetena. Medelvärdet av absoluta differensen mellan sensorer och OTS var givet i percentiler (10:e, 50:e och 90:e). Det största spannet för 50:e percentilen gavs vid 140 BPM (18,3 ± 24,6) och det minsta spannet vid 40 BPM (3,5 ± 4,7). Trots att det fanns mindre differenser mellan metodernas mätningar av vinkelhastighet, anser vi att IMU-sensorer har potential att användas för att mäta vinkelhastigheter hos handledens och med vidare utveckling kan den nuvarande differensen minimeras. / Musculoskeletal disorders (MSDs) are increasingly frequent amongst workers and there is a clear connection between work injuries and wrist angular velocities. One of the biggest issues therefore is the currently limited availability of means to measure these angular velocities. The aim of this study is to validate the usability of the IMU sensors to measure angular velocities. This is done by comparing the data from the IMU:s with the data obtained with the optical motion tracking system (OTS), which is considered gold standard within this field of studies. An experiment consisting of eight exercises was conducted: three standard movements (flexion and rotation in the pace 40, 90 and 140 repetitions per minute) and four simulated practical work tasks (painting, folding paper, computer exercise and using a hairdryer). The limits of agreement for the standard movements (10 subjects) were -31,8 degrees/s and 34,2 degrees/s, whereas for the simulated practical work tasks they were -35,1 degrees/s and 28,2 degrees/s. The lowest mean value of the root mean square deviation (RMSD) value was 15,7 degrees/s which represents the 40 BPM task whilst the highest mean value was 93,9 degrees/s which correspond to the painting task. The mean value of the correlation coefficients between the IMU:s and the OTS ranged between 0,97 and 0,42 and the correlation coefficient between the subjects 50:th percentiles of the angular velocity, was 0,95 for the standard movements whilst for the practical work tasks it was 0,96. The mean value of the absolute difference between the sensors and the OTS was given in percentiles (10th, 50th and 90th). The largest range within the 50th percentile occurred during the 140 BPM task (18,3 ± 24,6) and the smallest range during the 40 BPM task (3,5 ± 4,7). Although the measured angular velocities vary to a certain extent between the two methods, we conclude that the IMU sensors present the potential to work as measuring units for wrist angular velocities and with further development the current differences can be minimized. / Forte dnr: 2017-01209 "Enkel och tideffektiv metod att mät, analysera och presentera biomekaniskbelastning för hand-handled"

This thesis explores the feasibility of developing an affordable and easy-to-use feed- back system that leverages information from multiple inertial measurement units (IMUs) to identify mistakes during upper body bodyweight training and provide real-time feedback to the user. To develop the system, a human-centered approach was used, which involved conducting semi-structured interviews with movement ex- perts and a workshop with targeted end-users to understand their needs. The study also involved 12 volunteers who performed push-ups, tricep dips, and planks cor- rectly and then made specific mistakes intentionally while wearing five IMUs. Binary and multiclass classifiers were developed to classify the exercise technique. The re- sults showed that personalized multiclass classifiers produced good to excellent quality results, while global classification techniques performed poorly. Additionally, an increased number of sensors did not always lead to improved classification re- sults, and the placement of the sensors could have a significant impact. The user in- put and evaluation of the feedback system pinpointed the need for customization and accessibility in the design. This thesis contributes to the development of a feedback system that can help users identify mistakes in their upper body bodyweight exer- cises and improve their form and technique. / Denna avhandling utforskar genomförbarheten att utveckla ett prisvärt och lättan- vänt feedbacksystem som utnyttjar information från flera inertiella mätenheter (IMU: er) för att identifiera misstag under överkroppsövningar med egen kroppsvikt och ge användaren realtidsfeedback. För att utveckla systemet användes en human- centrerad metod, som innefattade semistrukturerade intervjuer med rörelseexperter och en workshop med målinriktade slutanvändare för att förstå deras behov. Studien inkluderade också 12 frivilliga som utförde armhävningar, tricep dips och plankor korrekt och sedan medvetet gjorde specifika misstag medan de bar på fem IMU: er. Binära och flerklassklassificerare utvecklades för att klassificera övningstekniken. Resultaten visade att personliga flerklassklassificerare producerade bra till utmärkta resultat, medan globala klassificeringstekniker presterade dåligt. Dessutom ledde ett ökat antal sensorer inte alltid till förbättrade klassificeringsresultat, och placeringen av sensorerna kunde ha en betydande påverkan. Användarinput och utvärdering av feedbacksystemet pekade på behovet av anpassning och tillgänglighet i designen. Denna avhandling bidrar till utvecklingen av ett feedbacksystem som kan hjälpa an- vändare att identifiera misstag i sina överkroppsövningar med egen kroppsvikt och förbättra sin form och teknik.