Training helps to maintain and improve sufficient muscle function, body control, and body coordination. These are important to reduce the risk of fracture incidents caused by falls, especially for the elderly or people recovering from injury. Virtual reality training can offer a cost-effective and individualized training experience. We present an application for the HoloLens 2 to enable musculoskeletal training for elderly and impaired persons to allow for autonomous training and automatic progress evaluation. We designed a virtual downhill skiing scenario that is controlled by body movement to stimulate balance and body control. By adapting the parameters of the ski slope, we can tailor the intensity of the training to individual users. In this work, we evaluate whether the movement data of the HoloLens 2 alone is sufficient to control and predict body movement and joint angles during musculoskeletal training. We record the movements of 10 healthy volunteers with external tracking cameras and track a set of body and joint angles of the participant during training. We estimate correlation coefficients and systematically analyze whether whole body movement can be derived from the movement data of the HoloLens 2. No participant reports movement sickness effects and all were able to quickly interact and control their movement during skiing. Our results show a high correlation between HoloLens 2 movement data and the external tracking of the upper body movement and joint angles of the lower limbs.


翻译:训练有助于维持和改善肌肉功能、身体控制能力及身体协调性。这些能力对于减少跌倒导致的骨折风险至关重要,尤其针对老年人或伤后康复人群。虚拟现实训练能够提供经济高效且个性化的训练体验。我们开发了一款适用于HoloLens 2的应用,旨在为老年人和行动不便者提供肌肉骨骼训练,使其能够进行自主训练并实现自动进度评估。我们设计了一个由身体动作控制的虚拟高山滑雪场景,以刺激平衡感与身体控制能力。通过调整滑雪坡道参数,可根据个体用户定制训练强度。本研究评估了仅依靠HoloLens 2的运动数据是否足以控制并预测肌肉骨骼训练过程中的身体运动与关节角度。我们使用外部追踪相机记录了10名健康志愿者的运动轨迹,并在训练过程中追踪受试者的一组身体及关节角度数据。通过计算相关系数,系统分析了是否可从HoloLens 2的运动数据中推导出全身运动信息。所有参与者均未报告运动眩晕症状,并能在滑雪过程中快速交互与控制自身动作。研究结果显示,HoloLens 2的运动数据与外部追踪的上半身运动及下肢关节角度数据呈现高度相关性。

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