-
Examensarbete inom Lantmstarprogrammet
KARAKTRISERING AV HSTENS GNGARTER MED ACCELEROMETERTEKNIK
CHARACTERISATION OF GAITS IN HORSES BY USE OF ACCELEROMETER
TECHNIQUE Annelie Johansson Examinator: Vet med dr Per Michanek
Sveriges lantbruksuniversitet LTJ-fakulteten Alnarp 2007
-
FRORD Lantmstarprogrammet r en tvrig hgskoleutbildning vilken
omfattar minst 80 p. En av de obligatoriska delarna i denna r att
genomfra ett eget arbete som ska presenteras med en skriftlig
rapport och ett seminarium. Detta arbete kan t ex ha formen av ett
mindre frsk som utvrderas eller en sammanstllning av litteratur
vilken analyseras. Arbetsinsatsen ska motsvara minst 5 veckors
heltidsstudier (5 p). Studien har genomfrts p uppdrag av JBT,
Alnarp som en del av projektet Hstars rrelsemnster samt banunderlag
fr trning och tvling biomekaniska och epidemiologiska
fltunderskningar samt metodutveckling. Ett varmt tack riktas till
de hstar, hstgare och medhjlpare som medverkat vid insamling av
data. Ett tack riktas ven till Lars Roepstorff som lnat ut
mtutrustningen fr den praktiska delen av arbetet. Alnarp maj 2007
Annelie Johansson
-
INNEHLLSFRTECKNING
INNEHLLSFRTECKNING
....................................................................................................................2
SAMMANFATTNING.................................................................................................................................3
SUMMARY
..................................................................................................................................................4
1
INLEDNING..............................................................................................................................................5
1.1 BAKGRUND
..........................................................................................................................................5
1.2 ML
.....................................................................................................................................................5
1.3 SYFTE
..................................................................................................................................................5
1.4 FRGESTLLNING
...............................................................................................................................6
1.5
AVGRNSNING.....................................................................................................................................6
2 HSTENS GNGARTER
.................................................................................................................................7
2.1 SKRITT
.................................................................................................................................................7
2.2 TRAV
...................................................................................................................................................8
2.3
GALOPP................................................................................................................................................8
3 ACCELEROMETERTEKNIK
..........................................................................................................................10
3.1 VAD R EN ACCELEROMETER?
..........................................................................................................10
3.2 ACCELEROMETERNS
ANVNDBARHET...............................................................................................10
3.3 ACCELEROMETERTEKNIK INOM
HSTVRLDEN.................................................................................10
3.3.1 Analysera hoppteknik med accelerometer
................................................................................10
3.3.2 Upptcka hltor med accelerometerteknik
...............................................................................11
4 MATERIAL OCH METOD
.....................................................................................................................12
4.1 MTNINGENS/DATAINSAMLINGENS UTFRANDE
..............................................................................12
5 RESULTAT
.............................................................................................................................................15
5.1 DE OLIKA GNGARTERNAS MAX- OCH
MINVRDEN...........................................................................15
5.2 DE OLIKA GNGARTERNAS SIGNALMNSTER
....................................................................................17
6 DISKUSSION
..............................................................................................................................................18
7
REFERENSER.........................................................................................................................................20
7.1
SKRIFTLIGA........................................................................................................................................20
7.2 MUNTLIGA
.........................................................................................................................................20
8 BILAGOR
................................................................................................................................................21
-
3
SAMMANFATTNING
Detta arbete ingr som pilotstudie i projektet, Hstars
rrelsemnster samt banunderlag fr trning och tvling biomekaniska och
epidemiologiska fltunderskningar samt metodutveckling, som r ett
samarbetsprojekt mellan Hippologiska enheten vid SLU Ultuna och
JBT, SLU Alnarp. I dagens hsthllning har man mer och mer blivit
medveten om vikten av rrelse och aktivitet fr hstens vlbefinnande
och hllbarhet, samtidigt som traditionen sger att hstar skall hllas
i box och sm rasthagar.
Fr att kunna utforma inhysningssystem dvs. stall och hagar som
uppfyller och optimerar hstens behov av rrelse och aktivitet behver
man utveckla metoder fr att mta hur frigende hstar rr sig. Ett
frsta steg r att automatiskt kunna detektera gngarter frn
accelerometerdata. I denna pilotstudie anvnds befintlig
accelerometerteknik fr att karaktrisera hstens olika gngarter genom
att ta reda p hur/om signalmnstret fr de olika gngarterna skritt,
trav och galopp skiljer sig t samt om signalmnstret skiljer sig fr
olika storlekar p hstar. Accelerometern som anvnts i detta arbete
mter rrelsen i tre olika plan; horisontalplan lateralplan dvs.
sidled och vertikalplan.
Det insamlade materialet har analyserats dels genom att jmfra de
olika gngarternas typiska amplituder (styrkan i de olika krafterna)
dels genom att studera andra egenskaper i deras signalmnster.
Frekvensen, det vill sga antal steg/sekund, korrigerade max- och
minvrden samt det stt p vilket krafter i olika plan varierar,
uppvisar tydliga skillnader mellan skritt, trav och galopp och
torde vara bra utgngspunkter fr att g vidare i arbetet med att
automatiskt kunna detektera gngarter frn accelerometerdata.
-
4
SUMMARY
This work is included as a pilot study in the project, The
horses movement patterns and track foundation for training and
competition biomedical and epidemiological field investigations
plus method deployments, a joint project between the Department of
Equine Studies, SLU Ultuna and JBT, SLU Alnarp.
In todays horse keeping, there is an increasing awareness of the
importance of movement and activity for the horses comfort and
tenability, while tradition has it that horses should be kept in
boxes and small paddocks. In order to develop housing systems that
fulfils and optimizes the horses needs regarding movement and
activity, we need to know more about factors that influence the
activity patterns of horses. A first step is to be able to record
and analyze the gaits in horses with an automated system. This
could be done by use of accelerometer data.
In this pilot study, existing accelerometer technique was used
to characterize the different gaits in horses (walk, trot and
canter) by studying how their respective signal patterns differ and
how this is influenced by the size of the horse.
The accelerometers being used in this study measures the
movement in three different spaces; horizontal, lateral and
vertical. The collected data have been analyzed by comparing the
typical amplitudes (signal strengths) for the different gaits and
by studying other qualities in their signal patterns. Stride
frequency, corrected values of maximum and minimum and the way that
forces in different planes variate, show clear differences between
walk, trot and canter and should be good starting-points to proceed
the work with automatic detection of gaits in horses, using
accelerometerdata.
-
5
1 INLEDNING
Detta arbete ingr som en praktisk del av projektet, Hstars
rrelsemnster samt banunderlag fr trning och tvling biomekaniska och
epidemiologiska fltunderskningar samt metodutveckling, som r en
samordning av tre olika projekt.
1.1 BAKGRUND
Hsten r en stpplevande grstare som i frihet tillbringar strsta
delen av dygnet i rrelse fr att bland annat ska fda. Dess
rrelseapparat r anpassad till detta liv och om den inte fr rra sig
tillrckligt, srskilt under uppvxten, kan det leda till bland annat
dlig hllbarhet.
I dagens hsthllning har man mer och mer blivit medveten om
vikten av rrelse och aktivitet fr hstens vlbefinnande och
hllbarhet, samtidigt som traditionen sger att hstar skall hllas i
box och sm rasthagar. Genom att kartlgga i vilket tempo och ver
vilka strckor hstar i relativ frihet rr sig, skulle man bttre kunna
utforma inhysningssystem dvs. stall och hagar som uppfyller och
optimerar hstens behov av rrelse och aktivitet.
Fr denna kartlggning krvs att man utvecklar passande mtmetoder
och som en frsta studie karaktriserar hstens olika gngarter. I
denna pilotstudie anvnds befintlig accelerometerteknik fr att
karaktrisera hstens olika gngarter.
1.2 ML
Mlet med detta arbete r att med hjlp av befintlig
accelerometerteknik ta reda p hur/om signalmnstret fr de olika
gngarterna skritt, trav och galopp p hst skiljer sig t.
1.3 SYFTE
Syftet med arbetet r att samla in och i viss mn analysera data
frn hstar i ovan nmnda gngarter. Med mitt arbete vill jag bidra
till utvecklingen av lmpliga signalanalytiska funktioner fr att
automatiskt detektera gngarter frn accelerometerdata.
-
6
1.4 FRGESTLLNING
Hur ser signalmnstret fr gngarterna skritt, trav och galopp ut?
Skiljer signalmnstret sig fr olika storlekar p hstar?
1.5 AVGRNSNING
I detta arbete har insamling av data begrnsats till tre hstar av
olika storlek; shetlandsponnyn mter 102 cm, fjordhsten 143 cm och
fullblodet 166 cm. I litteraturen anvnds accelerometerteknik ofta
tillsammans med gyroskopmtningar. I detta arbete kommer jag inte
att nrmare berra gyroskopmtningar, ej heller tekniken bakom
accelerometern.
-
7
2 HSTENS GNGARTER
De tre grundgngarterna hos vra hstar r skritt, trav och galopp.
Gngarterna skiljer sig t genom att extremiteternas det vill sga
benens rrelser samordnas p olika stt och genom att tempot r olika.
Tempo r den hastighet som hsten frflyttar sig i. Steget r den
enskilda exterimitetens grundlggande rrelse. Ett steg varar frn det
hoven stts i marken tills det den landar nsta gng. Steget kan delas
in i tv delar, understdsperioden och svvningsperioden.
Understdsperioden pbrjas nr hoven tar kontakt med marken och
avslutas nr den lyfts upp. Svvningsperioden omfattar den tid d
extremiteten bjs ihop, frs framt och strcks ut infr landningen.
Kraften mellan hov och underlag och drmed belastningen i
extremiteten beror p tempo, gngart, underlag mm [1]. Ju snabbare
tempo desto hgre belastning
2.1 SKRITT
Skritt r den lngsammaste gngarten. Den r fyrtaktig, varje hov
stts i fr sig och man hr fyra hovisttningar fr varje fullbordad
stegcykel. Hsten har tv eller tre hovar i marken samtidigt och rr
sig relativt bredbent fr att f en bred understdsyta. Vanligen stts
bakhoven i framfr den samsidiga framhovens tramp. Se figur 1. I
skritt arbetar hsten med aktiv ryggverksamhet och taktmssiga huvud-
och halsrrelser. Huvudet snks varje gng ett framben lyfts upp och
pendlar ven i sidled. Hos en normalstor varmblodshst r steglngden
1,8-2 m. Med cirka 60 steg per minut tar varje steg cirka 1 sek.
[1].
Figur 1. Skrittande hst. I skritt har hsten omvxlande tre eller
tv ben i markkontakt. Varje steg tar cirka en sekund [1]. (Bo
Furugren, 1994, med tecknarens tillstnd)
-
8
2.2 TRAV
Trav karaktriseras av att de diagonala benparen rr sig
synkroniserade. Trav r en tvtaktig gngart och hsten har antingen tv
eller ingen hov i marken. Hsten fixerar rygg, hals och huvud.
Extremiteterna bjs ihop mer n i skritt och hoven beskriver sledes
en hgre bana. Se figur 2. Den kraftigare genomtrampningen i
kotlederna visar att belastningen r strre n i skritt. Allteftersom
tempot kar visar hsten tilltagande linjegng, dvs. den stter i
hovarna allt lngre in mot kroppens mittplan fr att undvika en
vaggande och kraftdande gng. Med snabba tempon fljer ocks ett kat
vertramp, det vill sga att bakhoven stts i allt lngre framfr
avtrycket efter samma sidas framhov.
En varmblodig ridhst har steglngder frn strax ver 2 m i samlad
trav till nrmare 4 m i kad trav. I arbetstrav tar hsten 80-100 steg
per minut och varje steg tar d 0,6-0,8 sekunder [1].
Figur 2. Travande hst, arbetstrav. I trav har hsten antingen tv
eller ingen hov i marken [1]. Varje steg tar cirka 0,6- 0,8
sekunder. (Bo Furugren, 1994, med tecknarens tillstnd)
2.3 GALOPP
Galopp r hstens snabbaste gngart. Hsten har tv grundtyper av
galopp, dels tretaktsgalopp eller canter, dels fyrtaktsgalopp eller
fyrsprng. Tretaktsgalopp anvnds i lgre tempon och har en mycket
aktiv och taktmssig rygg- och halsaktivitet. Andningen r vanligen
samordnad med rrelserna med ett andetag per stegcykel. Galoppen
benmns hger eller vnster galopp efter vilket framben som sist lmnar
marken, det ledande frambenet. Man hr tre hovislag per stegcykel
och hsten kommer omvxlande ha: en, tre, tv, tre, en och ingen hov i
marken. I tretaktsgalopp i tempot 350 m per minut r steglngden
cirka 3,5 m och varje steg dvs. galoppsprng tar cirka 0,6 sekunder.
Se figur 3.
-
9
Fyrsprng r den snabba galoppen, hals och rygg arbetar mycket
aktivt med bjning - strckning och hsten stter under sig ordentligt
med bakbenen. Rrelsen blir sprngartad och pminner mer om hunden och
kattens galopp n vad tretaktsgaloppen gr [1].
Figur 3. Galopperande hst, tretaktsgalopp eller canter i
hgergalopp. I tretaktsgalopp har hsten omvxlande: en, tre, tv, tre,
en och ingen hov i marken. Varje steg dvs. galoppsprng tar cirka
0,6 sekunder [1]. (Bo Furugren, 1994, med tecknarens tillstnd)
-
10
3 ACCELEROMETERTEKNIK
3.1 VAD R EN ACCELEROMETER?
En accelerometer r en elektromekanisk anordning som mter
accelerationskrafter. Dessa krafter kan vara statiska som
gravitationskraften eller dynamiska och framkallas d accelerometern
flyttas [3].
3.2 ACCELEROMETERNS ANVNDBARHET
Accelerometern hjlper till att frst omgivningen bttre. Gr det
uppfr? Faller det vid nsta steg? Flyger det horisontellt eller
dyker det nedt? Genom att mta mngden statisk acceleration i
frhllande till gravitationen, kan man finna vinklarna som apparaten
lutar t med hnsyn tagen till Jorden. Genom att avlsa mngden
dynamisk acceleration kan man analysera i vilken riktning apparaten
rrt sig.
Accelerometern kan t.ex. hitta fel i bilmotorer via
vibrationstester. I datorns vrld har man brjat anvnda
accelerometrar i brbara datorer, om man rkar tappa datorn
detekterar accelerometern det pltsliga fria fallet och stnger av
hrddisken s lshuvudena inte grver sig ner i skivmediet som annars
totalfrstrs [3]. Nr hrddisken stngs av gr lshuvudena tillbaka till
ett skert stlle en s kallad landing zone [2]. Inom bilindustrin
anvnds accelerometern i simulerade situationer fr att detektera
bilkrockar s krockkuddarna lser ut i precis rtt gonblick [3].
3.3 ACCELEROMETERTEKNIK INOM HSTVRLDEN
3.3.1 Analysera hoppteknik med accelerometer Accelerometern
anvnds ven inom hstforskningen. Man har bland annat analyserat
hopptekniken hos enskilda hstar och i en studie [4] demonstrerade
man frhllandet mellan hoppteknik och accelerationen mtt vid
undersidan av hstens brstkorg. Man mtte frambenens och bakbenens
acceleration var fr sig och rknade ut frhllandet dem emellan.
Hstarna med smre hoppteknik hade en lgre stegfrekvens och drmed var
ansatshastigheten fr lg fr att producera tillrckligt med kinematisk
energi fr att ltt hoppa ver hindret. Studien visade ocks att hstar
med smre hoppteknik har ett hgre frhllande mellan frambenens och
bakbenens acceleration n hstar med bra hoppteknik.
Frambensaccelerationen var d hgre hos hstarna med smre hoppteknik
vilket gav en lgre accelerationsimpuls till bakbenet vid avsprnget
vilket leder till fler rivningar.
-
11
3.3.2 Upptcka hltor med accelerometerteknik I denna studie [5]
anvndes tv enaxlade accelerometrar dvs. rrelsen mts i ett plan och
tv gyroskopomvandlare fr att identifiera och kvantifiera graden av
hlta p fram- och bakben. Hur hsten pendlar med huvud och hals hr
specifikt ihop med hur hsten flyttar sina ben. Vertikala huvud och
halsrrelser konverterades till flyttningar - hltor r kvantifierade
frn tidigare utvecklade algoritmer och det affekterade benet
faststlldes genom korrelationen mellan huvud- och halssignalerna
samt gyroskopsignalerna frn hger fram- och bakhov. Hstarna skoddes
med speciella beslag som framkallade en tillfllig hlta, ett
affekterat ben.
Nr hstarna travade p lparband detekterade systemet alla hltor
och identifierade det affekterade benet till 100 %. Nr samma mtning
gjordes utomhus p asfalt fann man ibland svrigheter att plocka ut
hltkomponenten fr vidare analys. Detta kopplades till att hsten
helt naturligt rr mer p huvud och hals utomhus n inne p lparbandet.
Det var dessutom svrare att f hsten att hlla samma hastighet
utomhus, p lparbandet stller man in hastigheten.
-
12
4 MATERIAL OCH METOD
Under arbetets gng har en litteraturstudie genomfrts p engelsk
text som min handledare vglett om samt svensk text och artiklar jag
funnit p Internet. Insamling av data med accelerometerteknik har
utfrts p tre hstar av olika storlek, shetlandsponny, fjordhst samt
fullblod.
Sammanstllning och enklare analys av insamlade data har ocks
gjorts.
4.1 MTNINGENS/DATAINSAMLINGENS UTFRANDE
Accelerometern placerades i en ficka mellan dckelputorna p en
verrullningsgjord och gjorden knpptes fast p hsten. Se figur 4.
Figur 4. Shetlandsponnyhingsten Dirk v.d Achterdijk RS 312 med
verrullningsgjord. Den rda pilen visar var accelerometern sitter.
(Ahldn, 2007) Accelerometern och datorn startades och en trdls
frbindelse upprttades mellan accelerometern och en till datorn
kabelansluten mottagare.
Mtningen - Datainsamlingen startades frn datorn (i detta moment
fungerar mottagaren som sndare). Via datorn ser man att signalerna
frn accelerometern gr fram till mottagaren. Se figur 5.
-
13
Figur 5. Dator, mottagare, signal, papper och penna klart fr
start! (Ahldn, 2007) Shetlandsponnyn och fullblodet visades vid
hand i gngarterna skritt, trav och galopp. Fjordhsten visades vid
hand i gngarterna skritt och trav samt ls i ridhus. Vid lsvisningen
uppvisades ovan nmnda tre gngarter. Alla mtningar har gjorts p plan
mark, dock ej p samma underlag. En mtning med enbart skritt samt en
mtning med enbart trav gjordes p varje hst fr att f referenser att
jmfra vriga mtserier med. Se bilaga 1.
Accelerometern knner av och lagrar variationen i hastigheten
dvs. accelerationen som signaler. Accelerationen mts i tre olika
plan i rrelseriktningen; horisontalplan lateralplan dvs. sidled och
vertikalplan. Signaler frn accelerometern verfrs trdlst till datorn
via en kabelansluten mottagare. Datorn visar det antal sekunder
datainsamlingen varar. Antal signaler/sekund samt antal sekunder
kan varieras men har i detta arbete varit frutbestmt till 100
signaler/sekund i 30 sekunder vilket ger en mtserie bestende av
3000 signaler.
Efter avslutad mtning kabelansluts accelerometern direkt till
datorn och informationen som lagrats i accelerometern verfrs samt
omvandlas till talserier p ett excelark i dataprogrammet Excel.
Talserierna grs om, i detta arbete frutbestmt, till linjeformade
punktdiagram med tre olika serier. Varje serie beskriver sitt
signalmnster. Serie 1, bl linje beskriver rrelsen i horisontalplan
dvs. fram bak, Serie 2, rosa linje beskriver rrelsen i lateralplan
dvs. hger vnster och Serie 3, gul linje beskriver rrelsen i
vertikalplan dvs. upp ner. Se bilaga 1.
Fr att ta reda p vilken serie som beskriver vilken rrelse
gjordes frst en mtning med accelerometern i handen dr man frst
flyttade den i vertikalplan drefter i lateralplan och sedan i
horisontalplan. Se figur 6. Den vertikala gula linjen som nr bde
toppen och botten mitt i diagrammet, r rrelsen fr nr accelerometern
lades ner p plan yta. Drefter ligger accelerometern stilla p plan
yta.
-
14
1900
1950
2000
2050
2100
2150
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Serie1Serie2Serie3
Figur 6. Accelerometerdata i diagram. Serie 3, gul linje
motsvarar rrelsen i vertikalplan, Serie 2, rosa linje motsvarar
rrelsen i lateralplan och Serie 1, bl linje motsvarar rrelsen i
horisontalplan.
-
15
5 RESULTAT
5.1 DE OLIKA GNGARTERNAS MAX- OCH MINVRDEN
Skritten r den gngart som har lgst skillnad mellan max - och
minvrden utrknat frn talserierna. I tabell 1 ges en sammanstllning
av skillnaden mellan max - och minvrden frn talserierna med skritt,
trav och galopp frn shetlandsponnyn, fjordhsten och fullblodet.
Tabell 1. Skillnaden mellan max- och minvrden frn mtserierna. Serie
1 motsvarar rrelsen i horisontalplan, Serie 2 motsvarar rrelsen i
lateralplan och Serie 3 motsvarar rrelsen i vertikalplan. Skritt
Trav Galopp Serie 1 Serie 2 Serie 3 Serie 1 Serie 2 Serie 3 Serie 1
Serie 2 Serie 3 Shetlands 54 36 28 140 79 127 288 166 139 ponny 86
63 31 124 57 105 191 149 144 76 59 28 117 70 120 225 163 145 93 49
37 122 65 111 127 86 127 164 84 125 Fjordhst 77 57 33 171 86 134
219 227 186 93 65 48 131 51 81 217 251 235 53 45 37 195 90 153 222
271 259 84 47 50 267 134 150 223 226 225 75 52 33 328 149 176 36 42
29 191 78 111 166 73 103 225 79 159 273 202 181 211 75 86 Fullblod
31 29 25 112 86 83 177 158 125 51 40 29 125 116 94 122 90 92 57 51
40 107 82 90 32 43 27 111 86 83 46 46 30 110 97 95 Vrdet frn Serie
1 r hgre n Serie 2 och 3 oberoende av gngart och storlek p hst.
Serie 1 beskriver rrelsen i horisontalplan (fram- bak). D max och
minvrden endast tar hnsyn till hgsta och lgsta vrde i talserien
skulle man behva korrigera fr detta eftersom det kan bli vldigt fel
utslag om hsten t.ex.
-
16
skulle ta ett snabbt hopp till sidan eller tvrbromsa fr att
sedan gasa fr fullt igen, vilket ju hstar faktiskt gr ganska ofta.
I tabell 2 ges en liknande sammanstllning av skillnaden mellan max-
och minvrden, korrigerad fr 10 % av de hgsta respektive lgsta
vrdena frn talserierna med skritt, trav och galopp frn
shetlandsponnyn, fjordhsten och fullblodet. Tabell 2. Skillnader
mellan max- och minvrden frn mtserierna korrigerad fr 10 % av de
hgsta respektive lgsta vrdena. Serie 1 motsvarar rrelsen i
horisontalplan, Serie 2 motsvarar rrelsen i lateralplan och Serie 3
motsvarar rrelsen i vertikalplan. Skritt Trav Galopp Serie 1 Serie
2 Serie 3 Serie 1 Serie 2 Serie 3 Serie 1 Serie 2 Serie 3 Shetlands
28 21 10 69 22 67 77 54 65 ponny 41 26 16 67 20 60 96 64 78 27 22
12 60 23 65 74 57 66 42 26 15 72 21 67 66 39 79 76 25 74 Fjordhst
25 27 14 62 26 65 62 55 83 15 18 11 62 24 54 74 106 91 16 21 12 66
36 72 71 110 89 25 25 14 67 38 73 68 118 80 32 27 15 72 39 76 16 20
10 66 27 64 68 25 53 93 29 67 90 34 71 73 27 57 Fullblod 11 16 10
38 28 57 61 44 68 23 18 10 42 40 64 51 38 58 27 21 17 43 33 57 14
19 13 43 32 59 25 25 15 42 37 61 ven hr r skritten den gngart som
har lgst skillnad mellan max - och minvrden utrknat frn
talserierna. Vrde fr Serie 2 i trav r genomgende lgre n fr Serie 1
och 3. Serie 2 beskriver rrelsen i lateralplan (vnster hger).
Vilken procentsats man ska anvnda vid eventuell korrigering av max-
och minvrden behver dock granskas mer.
-
17
5.2 DE OLIKA GNGARTERNAS SIGNALMNSTER
Signalmnstret fr de olika gngarterna kan ses i diagrammen i
bilaga 1, 2 och 3. Att skritt r en fyrtaktig rrelse, trav en
tvtaktig och galopp i lgre tempo tretaktig [4] ses ocks som tydliga
skillnader i signalmnstret. Serie 1 (rrelsen fram bak) och 3
(rrelsen upp- ner) i travdiagrammen i bilaga 2 och 3, figur 13, 16,
19, 22 , 25 och 28, visar en ttare frekvens dvs. fler antal
steg/sekund n vad Serie 1 och 3 i galoppdiagrammen i bilaga 2 och
3, figur 14, 17, 20, 23, 26 och 29, gr. Skritten srskiljs genom att
Serie 2 (rrelsen vnster hger) ligger lite ovanfr och mer fr sig
sjlv n Serie 1 och 3. Diagrammen fr trav i bilaga 1 och 2, figur
13, 16, 19, 22, 25 och 28 visar att topparna i Serie 1 (rrelsen
fram - bak) fljs av en successivt sjunkande linje, d linjen ntt
botten gr den i stort sett rakt upp till toppen. Serie 3 (rrelsen
upp ner) har sitt bottenlge p ungefr samma stlle som Serie 1 men gr
istllet snett uppt, har en planare topp och lite brantare ner till
botten. Serie 1 och 3 har sina toppar mittemellan varandra. Serie 2
(rrelsen vnster hger) beskriver en mer utfasad linje med mindre
svngningar. Diagrammen fr galopp i bilaga 2 och 3, figur 14, 17,
20, 23, 26 och 29 visar att dalarna fr Serie 3 (rrelsen upp ner)
fljs av att linjen gr snett uppt, har en lngre och planare topp n i
traven fr att sedan g ner i botten. Frekvensen fr bottenvrdena
(min. vrdena) r lgre i galopp n i trav.
-
18
6 DISKUSSION
De hgsta topparna och de lgsta dalarna man kan utlsa ur
diagrammen i bilaga 2 och 3 skulle kunna frklaras med att hstarna
som anvndes vid mtningarna har olika kroppskonstitution dvs.
kroppsform. Det gr att accelerometern inte hamnar i exakt
horisontellt lge. Den tippar bakt, hur mycket beror bland annat p
hur vlutvecklad hstens manke r lget strax framfr dr accelerometern
placerades, se figur 1. Nr accelerometern tippar bakt delas rrelsen
i vertikalplan s den ven ger utslag fr horisontalplan, se figur 7.
(Observera att figur 7 endast vill visa rrelsens (kraftens)
uppdelning d accelerometern tippas och gr inte ansprk p
skalenlighet.)
7a. 7b.
Figur 7a. Med accelerometern i horisontellt lge gr rrelsen
(kraften) i vertikalplan. Figur 7b. Om accelerometern tippar delas
rrelsen (kraften) mellan vertikalplan och horisontalplan. Det
skulle i s fall betyda att Serie 1, (rrelsen fram bak) skulle ge
hgre utslag p bekostnad av Serie 3, (rrelsen upp ner). Ett gyroskop
inbyggt i accelerometern hade korrigerat fr detta problem. Ett
sdant borde drfr vara att fredra vid framtida mtningar. I bilaga 3,
figur 26, visas fjordhst i galopp. Vrdena fr Serie 2 och 3 r
markant hgre n vad man kan utlsa fr motsvarande vrden fr figur 23,
shetlandsponny i galopp samt fr figur 29, fullblod i galopp.
Fjordhsten visades ls i ridhus under den mtningen medan de andra tv
visades vid hand p rakt spr. Vrdenas skillnad skulle kunna frklaras
med att fjordhsten dels hll hgre tempo eftersom den var ls och
delvis galopperade p bjt spr. Det hgre tempot ger en snabbare
rrelse och refererat till figur 7 borde ven accelerometern till
viss del tippa i sidled p bjt spr. Intressant att notera r trots
att hstarna ej har visats p samma underlag och med tanke p att
hstens rrelser pverkas av olika underlag, visar diagrammen i bilaga
2 och 3 tydliga likheter mellan gngarterna fr de olika hstarna. Det
tillsammans med som tidigare nmnts, att skritt r en fyrtaktig
rrelse, trav en tvtaktig och galopp i lngsammare tempon en
tretaktig rrelse gr att jag drar slutsatsen att signalmnstret i
stort ser likadant ut oberoende av hstens storlek. Galopp i
snabbare tempon dvs. fyrsprng har inte ingtt i ngon mtserie i denna
studie. Fyrsprng r frvisso en fyrtaktig rrelse liksom skritt men
med tanke p skillnaden i
-
19
bde steglnd och hastighet fr de bda gngarterna, borde det inte
rda ngot tvivel om vilket signalmnster som visar skritt respektive
galopp vid en eventuell mtning. Frekvensen dvs. antal steg/sekund
tillsammans med de korrigerade max- och minvrdena samt de olika
seriernas specifika frhllande till varandra torde vara en bra
utgngspunkt fr att automatiskt kunna detektera gngarter frn
accelerometerdata. Vilken procentsats man ska anvnda vid
korrigering av max- och minvrden behver dock granskas mer. I tabell
2 anvnde jag 10 %, vilket verkar vara fr hgt d det hr var svrare
att se ngra direkta samband eller olikheter mellan serierna n i
tabell 1. Efter alla bestmda mtningar som gjorts hade det varit
intressant att se hur signalmnstret ver en hst som bara gr och
betar ser ut. Det r intressant att veta hur hsten rr sig ver
dygnet, bde vad gller strckor och gngarter fr att kunna planera
inhysningssystem som tar hnsyn till hstens behov s den kan
utvecklas till en frisk, stark och hllbar individ och f frbli det
ocks! Genom att ven mta hstens rrelser med GPS, ett
navigeringssystem, kan man drtill f reda p var hsten befinner sig
och i vilket tempo den frflyttar sig. D r det kanske inte ens
ndvndigt att veta vilken gngart hsten har, det kanske r mer
intressant att veta vilket tempo och strckor hsten hller ver
dygnet? Se figur 8. Accelerometerdata kan dock ge en mer exakt bild
av vilka krafter hstens rrelseapparat utstts fr.
Figur 8. Fjordhstar p sommarbete. Damen lngst till hger, Wilma
24-02-1081, har varit vnlig nog att medverka vid insamling av
data.
-
20
7 REFERENSER
7.1 SKRIFTLIGA
[1] Attrell, B., Bjrnhag, G., Dalin, G., Furugren, B.,
Philipsson, J., Planck, C., Rundgren, M. 1994. Hstens biologi,
utfodring och avel. Natur och kultur/LTs frlag. Falkping.
[3] DimensionEngineering.
http://.dimensionengineering.com/accelerometers.htm (070512)
[4] Barrey, E., Galloux, P. 1997. Analysis of the equine jumping
technique by accelerometry. Equine Veterinary Journal Suppl. 23,
45-49.
[5] Keegan, K., Yonezawa, Y., Pai, F., Wilson, D. 2002.
Accelerometer-Based System for the Detection of Lameness in Horses.
Biomedical Sciences Instrumentation. 38, 107-112.
[6] Dejnabadi, H., Jolles, B., Aminian, K. 2005. A New Approach
to Accurate Measurement of Uniaxial Joint Angles Based on a
Combination of Accelerometers and Gyroscopes. IEEE TRANSACTIONS ON
ENGINEERING. 52, 1478-1484.
[7] Ungar, E., Henkin, Z., Gutman, M., Dolev, A., Genizi, A.,
Granskopp, D. 2005. Inference of Animal Activity From GPS Collar
Data on Free-Ranging Cattle. Rangeland Ecology Management 58,
256-266
[8] Roepstorff, L., Egenvall, A., Lnell, C., Michanek, P., Wu,
P. Hstars rrelsemnster samt banunderlag fr trning och tvling
biomekaniska och epidemiologiska fltunderskningar samt
metodutveckling. 2007. Anskningshandling till SLF, Svensk
Lantbruksforskning.
7.2 MUNTLIGA
[2] Mattsson, Andreas, blivande dataingenjr, maj 2007
http://.dimensionengineering.com/accelerometers.htm
-
Bilaga 1
8 BILAGOR
30 sekunders mtserie som visar signalmnstret fr fjordhst i
skritt, trav och galopp.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Serie1Serie2Serie3
Figur 9. Fjordhst i skritt.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Serie1Serie2Serie3
Figur 10. Fjordhst i trav som saktar ner till skritt vid
pilen.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Serie1Serie2Serie3
Figur 11. Fjordhst i trav som slr ver i galopp vid pilen.
-
Bilaga 2
De olika gngarternas signalmnster under 1 sekunds mtserie.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600
Serie1Serie2Serie3
Figur 12. Shetlands-ponny i skritt.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
2100 2110 2120 2130 2140 2150 2160 2170 2180 2190 2200
Serie1Serie2Serie3
Figur 13. Shetlands-ponny i trav.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
2500 2510 2520 2530 2540 2550 2560 2570 2580 2590 2600
Serie1Serie2Serie3
Figur 14. Shetlands-ponny i galopp.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700
Serie1Serie2Serie3
Figur 15. Fjordhst i skritt.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
1100 1110 1120 1130 1140 1150 1160 1170 1180 1190 1200
Serie1Serie2Serie3
Figur 16. Fjordhst i trav.
1880
1930
1980
2030
2080
2130
2180
1200 1210 1220 1230 1240 1250 1260 1270 1280 1290 1300
Serie1Serie2Serie3
Figur 17. Fjordhst i galopp.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Serie1Serie2Serie3
Figur 18. Fullblod i skritt.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300
Serie1Serie2Serie3
Figur 19. Fullblod i trav.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500
Serie1Serie2Serie3
Figur 20. Fullblod i galopp.
-
Bilaga 3
De olika gngarternas signalmnster under 5 sekunders mtserie.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
Serie1Serie2Serie3
Figur 21. Shetlands-ponny i skritt.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500
Serie1Serie2Serie3
Figur 22. Shetlands-ponny i trav.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000
Serie1Serie2Serie3
Figur 23. Shetlands- ponny i galopp.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
Serie1Serie2Serie3
Figur 24. Fjordhst i skritt.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500
Serie1Serie2Serie3
Figur 25. Fjordhst i trav.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700
Serie1Serie2Serie3
Figur 26. Fjordhst i galopp.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Serie1Serie2Serie3
Figur 27. Fullblod i skritt.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700
Serie1Serie2Serie3
Figur 28. Fullblod i trav.
1900
1950
2000
2050
2100
2150
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700
Serie1Serie2Serie3
Figur 29. Fullblod i galopp.
INNEHLLSFRTECKNING SAMMANFATTNING SUMMARY 1 INLEDNING 1.1
BAKGRUND 1.2 ML 1.3 SYFTE 1.4 FRGESTLLNING 1.5 AVGRNSNING 2 HSTENS
GNGARTER 2.1 SKRITT 2.2 TRAV 2.3 GALOPP
3 ACCELEROMETERTEKNIK 3.1 VAD R EN ACCELEROMETER? 3.2
ACCELEROMETERNS ANVNDBARHET 3.3 ACCELEROMETERTEKNIK INOM HSTVRLDEN
3.3.1 Analysera hoppteknik med accelerometer 3.3.2 Upptcka hltor
med accelerometerteknik
4 MATERIAL OCH METOD 4.1 MTNINGENS/DATAINSAMLINGENS UTFRANDE
5 RESULTAT 5.1 DE OLIKA GNGARTERNAS MAX- OCH MINVRDEN 5.2 DE
OLIKA GNGARTERNAS SIGNALMNSTER
6 DISKUSSION 7 REFERENSER 7.1 SKRIFTLIGA 7.2 MUNTLIGA
8 BILAGOR