DE102020106112A1 - Method for horse movement analysis - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pferdebewegungsanalyse. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoranordnung (1), die an einem distalen Ende eines Körperglieds (2) eines Pferds und in einem Abstand von einer unteren Oberfläche (3a) einer Wand (3b) eines Hufs (3) des Pferds befestigt ist, Linearbeschleunigung misst und Drehgeschwindigkeit misst, dass eine Richtung (17) von Kraft durch den Untergrund (7) auf den Huf (3) während einer Bewegung des Pferds über eine Analyseperiode basierend auf der gemessenen Linearbeschleunigung und der gemessenen Drehgeschwindigkeit bestimmt wird, und dass ein Diagramm (16) der bestimmten Richtung (17) während der Analyseperiode einem Nutzer angezeigt wird.The invention relates to a method for horse movement analysis. The method is characterized in that a sensor arrangement (1) attached to a distal end of a limb (2) of a horse and at a distance from a lower surface (3a) of a wall (3b) of a hoof (3) of the horse , Linear acceleration and rotational speed measures that a direction (17) of force through the ground (7) on the hoof (3) during movement of the horse over an analysis period is determined based on the measured linear acceleration and the measured rotational speed, and that a Diagram (16) of the determined direction (17) is displayed to a user during the analysis period.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pferdebewegungsanalyse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a method for horse movement analysis with the features of the preamble of claim 1.

Bei der Haltung von und der Arbeit mit Pferden ist die Beobachtung des Ganges der Pferde ein wichtiger Weg, sich um ihr Wohlbefinden zu kümmern. Ein nicht regelmäßiger Gang kann das Symptom eines grundlegenden Gesundheitsproblems des Pferdes sein, und auch wenn dies nicht der Fall ist, kann er nachteilhaft für die Nutzung des Pferdes sein. Für Pferde, die an irgendeiner Art von Sport teilnehmen, ist dementsprechend eine solche Ganganalyse besonders wichtig.When keeping and working with horses, observing their gait is an important way of looking after their well-being. Irregular gait can be the symptom of a fundamental horse health problem, and even if it does not, it can be detrimental to the horse's use. For horses that take part in any kind of sport, such a gait analysis is particularly important.

Es sind unterschiedliche Ansätze bekannt, den Gang eines Pferdes unter Verwendung von elektronischen und Computermitteln zu betrachten. Diese umfassen üblicherweise das Befestigen von Sensoren an den Hufen des Pferdes und das Aufnehmen der Bewegung. Ein spezieller Aspekt der Ganganalyse betrifft die Richtung und die räumliche Verteilung von Kraft auf der Wand des Hufs beim Kontakt mit dem Untergrund. Ein solcher Kontakt findet regelmäßig entlang der Wand des Hufs statt, die im Wesentlichen kreisförmig ist. Ferner findet ein solcher Kontakt von dem Zeitpunkt des Hufaufprallereignisses des Schritts des Hufs bis zum Zeitpunkt des Hufabhebeereignisses des Schritts des Hufs statt. In diesem Kontext und im Folgenden ist ein Schritt ein vollständiger Zeitraum der Bewegung eines Hufs, z.B. von einem Aufprall des Hufs auf dem Untergrund bis zum nächsten Aufprall des Hufs auf dem Untergrund. In der dazwischenliegenden Zeit sind die Richtung und die räumliche Verteilung der Kraft auf der Wand des Hufs nicht konstant, sondern unterliegen Veränderungen. Bei der Beurteilung des Gangs ist es wichtig, festzustellen, ob die Richtung und räumliche Verteilung der Kraft regelmäßig sind, oder ob Unregelmäßigkeiten zu beobachten sind.Different approaches are known to view the gait of a horse using electronic and computer means. These usually include attaching sensors to the horse's hooves and recording movement. A special aspect of gait analysis concerns the direction and spatial distribution of force on the wall of the hoof when it comes into contact with the ground. Such contact regularly takes place along the wall of the hoof, which is substantially circular. Further, such contact occurs from the time of the hoof impact event of the step of the hoof to the time of the hoof lift event of the step of the hoof. In this context and in the following, a step is a complete period of movement of a hoof, e.g. from one impact of the hoof on the ground to the next impact of the hoof on the ground. In the intervening time, the direction and spatial distribution of the force on the wall of the hoof are not constant, but are subject to change. When assessing the gait, it is important to determine whether the direction and spatial distribution of the force are regular or whether irregularities can be observed.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kräfte auf den Huf dadurch zu bestimmen, dass ein Sensor an der Wand des Hufes selbst angeordnet wird und somit der Kontakt direkt aufgenommen wird. Der Aufsatz „Motion analysis and its use in equine practice and research‟ von Hobbs et al [Wien. Tierärztl. Mschr. - Vet. Med. Austria 97 (2010), 55- 64] , von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, beschreibt die Nutzung von Kraftmessplatten oder mit Instrumenten versehenen Hufeisen für derartige Messungen.It is known from the prior art to determine forces on the hoof by arranging a sensor on the wall of the hoof itself and thus making contact directly. The essay "Motion analysis and its use in equine practice and research" by Hobbs et al [Vienna. Veterinarian Mschr. - Vet. Med. Austria 97 (2010), 55- 64] , from which the present invention is based, describes the use of force plates or horseshoes provided with instruments for such measurements.

Einerseits erlaubt dieser Ansatz eine direkte Messung von Kräften. Andererseits ist die Anordnung des Sensors selbst derart, dass sie zu einem verzerrten Resultat bezüglich dessen führen könnte, was Kraftorientierung wäre, wenn der Sensor nicht am Huf befestigt ist. Aufgrund der starken auftretenden Kräfte unterliegt der Sensor ferner großer Belastung und muss daher entweder sehr robust sein, oder er wird sich schnell verschlechtern.On the one hand, this approach allows a direct measurement of forces. On the other hand, the arrangement of the sensor itself is such that it could lead to a skewed result as to what force orientation would be if the sensor were not attached to the hoof. Because of the strong forces that occur, the sensor is also subject to great stress and must therefore either be very robust or it will deteriorate quickly.

Somit ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Pferdebewegungsanalyse bereitzustellen, mit dem die Orientierung von Kraft auf den Huf im Kontakt mit dem Untergrund über einen Zeitraum beobachtet werden kann, das weniger intrusiv bezüglich der Bewegung des Hufs ist, und das einen direkten Aufprall auf die Sensoren vermeidet.Thus it is the object of the invention to provide a method for horse movement analysis with which the orientation of force on the hoof in contact with the ground can be observed over a period of time which is less intrusive to the movement of the hoof and which has a direct impact avoids on the sensors.

Bezüglich eines Verfahrens zur Pferdebewegungsanalyse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.With regard to a method for horse movement analysis with the features of the preamble of claim 1, this object is achieved with the features of the characterizing part of claim 1.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass, sobald eine Basisorientierung des Hufs flach auf dem Untergrund bekannt ist, jede Orientierung des Hufs, die von dieser flachen Basis abweicht, indirekt basierend auf der Drehbewegung des Hufs relativ zu dieser Basis bestimmt werden kann. Ein solcher Ansatz, der auf der Bestimmung einer Drehbewegung basiert, wobei zusätzliche Information bezüglich einer Linearbeschleunigung bereitgestellt wird, erfordert nicht das Absorbieren des eigentlichen Aufpralls mit einem Sensor und ist daher weniger intrusiv für den Gang und weniger schädigend für den Sensor. Durch die Beobachtung der Drehbewegung und der Linearbeschleunigungen über die Zeit wird es ebenso möglich, diese Größen, wie auch andere von ihnen ableitbare Größen, während eines Schritts aufzutragen. Ferner fußt die Erfindung auf der weiteren Erkenntnis, dass gemessene Abweichungen der Orientierung des Hufs von der flachen Basis, wenn der Huf in vollständigem Kontakt mit dem Untergrund ist, Einbuchtungen von entweder dem Huf selbst entsprechen, insbesondere auf hartem Untergrund, oder von dem Untergrund selbst in dem Fall, in dem der Untergrund weich ist. In beiden Fällen entsprechen diese gemessenen Abweichungen einer Orientierung, d.h. einer Richtung, der Kraft, die auf den Huf vom Untergrund ausgeübt wird. Ausgehend von diesen Überlegungen ist es möglich, basierend auf einer Sensormessung von nur der Drehgeschwindigkeit und von Linearbeschleunigungen, bei denen der Sensor nicht an der Oberfläche des Aufpralls positioniert ist, zu einem Diagramm der Richtung der Kraft zu gelangen, die auf den Huf durch den Untergrund über die Zeit ausgeübt wird.The invention is based on the knowledge that once a basic orientation of the hoof flat on the ground is known, any orientation of the hoof which deviates from this flat base can be determined indirectly based on the rotational movement of the hoof relative to this base. Such an approach, which is based on the determination of a rotational movement, with additional information relating to a linear acceleration being provided, does not require the actual impact to be absorbed with a sensor and is therefore less intrusive for the gait and less damaging for the sensor. By observing the rotary movement and the linear accelerations over time, it is also possible to plot these variables, as well as other variables that can be derived from them, during one step. Furthermore, the invention is based on the further knowledge that measured deviations in the orientation of the hoof from the flat base, when the hoof is in full contact with the ground, correspond to indentations either in the hoof itself, in particular on hard ground, or in the ground itself in the case where the ground is soft. In both cases, these measured deviations correspond to an orientation, i.e. a direction, the force exerted on the hoof from the ground. Based on these considerations, based on a sensor measurement of only the rotational speed and linear accelerations at which the sensor is not positioned on the surface of the impact, it is possible to arrive at a diagram of the direction of the force exerted on the hoof by the ground is exercised over time.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Bewegungsanalyse von Pferden da.The method according to the invention is for analyzing the movement of horses.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoranordnung, die an einem distalen Ende eines Körperglieds eines Pferds und in einem Abstand von einer unteren Oberfläche einer Wand eines Hufs des Pferds befestigt ist, Linearbeschleunigung misst und Drehgeschwindigkeit misst. Die Wand eines Hufs des Pferdes ist der Teil, der im Wesentlichen den Umfang des Hufs bildet, und dessen untere Oberfläche mit dem Untergrund in Kontakt ist, insbesondere, wenn der Huf flach auf einer ebenen Oberfläche aufliegt. Der Abstand zwischen der Sensoranordnung und der unteren Oberfläche der Wand des Hufs kann sehr klein sein. Es ist nur wichtig, dass der Sensor nicht zwischen der unteren Oberfläche und dem Untergrund ist, wenn der Huf flach auf dem Boden aufliegt.The method according to the invention is characterized in that a sensor arrangement, which is at a distal end of a limb of a Horse and fixed at a distance from a lower surface of a wall of a horse's hoof, measures linear acceleration and measures rotational speed. The wall of a horse's hoof is the part which essentially forms the circumference of the hoof and the lower surface of which is in contact with the ground, particularly when the hoof is lying flat on a flat surface. The distance between the sensor array and the lower surface of the wall of the hoof can be very small. It is only important that the sensor is not between the lower surface and the ground when the hoof is flat on the ground.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Richtung von Kraft durch den Untergrund auf den Huf während einer Bewegung des Pferds über eine Analyseperiode basierend auf der gemessenen Linearbeschleunigung und der gemessenen Drehgeschwindigkeit bestimmt wird. Mit anderen Worten wird ein Winkel, entweder absolut oder relativ zu einem Bezugswinkel, der Kraft bestimmt, die durch den Untergrund auf den Huf ausgeübt wird. Diese Bestimmung betrifft nicht nur einen einzigen Moment oder Zeitpunkt, sondern einen gesamten Zeitraum, der hier als Analyseperiode bezeichnet wird. Es ist klar, dass eine solche Kraft nur ausgeübt werden kann, wenn der Untergrund mit dem Huf in Kontakt ist. Der bestimmte Winkel kann ein Raumwinkel sein, d.h. ein Winkel in drei Dimensionen. Der bestimmte Winkel kann auch ein ebener Winkel sein, d.h. ein Winkel in zwei Dimensionen.The method according to the invention is further characterized in that a direction of force through the ground onto the hoof during movement of the horse is determined over an analysis period based on the measured linear acceleration and the measured rotational speed. In other words, an angle, either absolute or relative to a reference angle, of the force exerted by the ground on the hoof is determined. This determination does not only concern a single moment or point in time, but an entire period of time, which is referred to here as the analysis period. It is clear that such a force can only be exerted when the ground is in contact with the hoof. The specific angle can be a solid angle, i.e. an angle in three dimensions. The specific angle can also be a plane angle, i.e. an angle in two dimensions.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, dass ein Diagramm der bestimmten Richtung während der Analyseperiode einem Nutzer angezeigt wird. Ein solches Anzeigen kann auf einer beliebigen Anzeigevorrichtung stattfinden. Das Diagramm der bestimmten Dauer kann als jede Art von Diagramm angezeigt werden, und insbesondere als ein Graph. Die bestimmte Richtung und das resultierende Diagramm können im Prinzip in einer beliebigen Weise dargestellt werden, um dem Nutzer angezeigt zu werden.The method according to the invention is also characterized in that a diagram of the specific direction is displayed to a user during the analysis period. Such display can take place on any display device. The specific duration graph can be displayed as any type of graph, and particularly as a graph. The determined direction and the resulting diagram can in principle be presented in any desired manner in order to be displayed to the user.

Es kann sein, dass die Analyseperiode nur einen Teil der Zeit abdeckt, in der der Huf mit dem Untergrund in Kontakt ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens deckt die Analyseperiode im Wesentlichen eine gesamte Standphase während der Bewegung des Pferds ab, und dass, insbesondere nur, während der Standphase der Huf mit dem Untergrund in Kontakt ist. Mit anderen Worten ist der Zeitraum, in dem der Huf mit dem Untergrund in Kontakt ist, die Standphase im vorliegenden Sinne.The analysis period may only cover part of the time the hoof is in contact with the ground. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the analysis period essentially covers an entire stance phase during the movement of the horse, and that, in particular only during the stance phase, the hoof is in contact with the ground. In other words, the period in which the hoof is in contact with the ground is the stance phase in the present sense.

Es kann sein, dass die Analyseperiode nur eine einzige Standphase der Bewegung des Pferdes abdeckt. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens deckt jedoch die Analyseperiode mehrere Standphasen während der Bewegung des Pferds ab, eine mittlere Orientierung der Kraft wird über die mehreren Standphasen bestimmt, und ein Diagramm der bestimmten mittleren Orientierung wird angezeigt. Mit anderen Worten wird ein Durchschnitt oder ein arithmetisches Mittel der Kraft bestimmt, und dieser Durchschnitt oder dieses arithmetische Mittel wird angezeigt. Einen solchen Durchschnitt oder ein solches arithmetisches Mittel zu bilden, macht es möglich, Messfehler und Rauschen im Wesentlichen zu verringern oder zu beseitigen.It is possible that the analysis period only covers a single stance phase of the horse's movement. According to a further preferred embodiment of the method according to the invention, however, the analysis period covers several stance phases during the movement of the horse, a mean orientation of the force is determined over the several stance phases, and a diagram of the determined mean orientation is displayed. In other words, an average or arithmetic mean of the force is determined, and this average or arithmetic mean is displayed. Forming such an average or such an arithmetic mean makes it possible to substantially reduce or eliminate measurement errors and noise.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Diagramm der bestimmten Orientierung über eine erste Achse und eine zweite Achse aufgetragen, und dass die erste Achse einem Rollwinkel der bestimmten Orientierung entspricht, und dass die zweite Achse einem Nickwinkel der bestimmten Orientierung entspricht. Die erste Achse kann in einem orthogonalen Winkel bezüglich der zweiten Achse ausgerichtet sein. Auf diese Weise wird eine graphische Darstellung des Verlaufs der Richtung über die Analyseperiode bereitgestellt.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the diagram of the specific orientation is plotted over a first axis and a second axis, and that the first axis corresponds to a roll angle of the specific orientation and that the second axis corresponds to a pitch angle of the specific orientation. The first axis can be oriented at an orthogonal angle with respect to the second axis. In this way, a graphical representation of the course of the direction over the analysis period is provided.

Es wird ferner bevorzugt, dass ein zumindest teilweiser Kreis um einen Ursprungspunkt der ersten Achse und der zweiten Achse aufgetragen und dem Nutzer angezeigt wird, und dass eine Farbverteilung des zumindest teilweisen Kreises über die Zeit basierend auf der bestimmten Richtung entlang des Diagramms variiert. Auf diese Weise kann im Wesentlichen die gleiche Information, wie sie durch das Diagramm bereitgestellt wird, durch ein Farbschema bereitgestellt werden. Die Position der Richtung bezüglich der ersten Achse und der zweiten Achse kann in Polarkoordinaten angegeben werden, die dann einer Winkelkoordinate und einer Abstandskoordinate entsprechen. Die Abstandskoordinate bezieht sich auf den Abstand von dem Ursprung der ersten Achse und der zweiten Achse. Insbesondere kann ein Farbmaximum und/oder ein Helligkeitsmaximum des zumindest teilweisen Kreises dann einer Winkelkoordinate der bestimmten Richtung bezüglich der ersten Achse und der zweiten Achse entsprechen. Ferner kann ein Farbverlauf und/oder ein Helligkeitsverlauf dann einer Anstandskoordinate der bestimmten Richtung bezüglich der ersten Achse und der zweiten Achse entsprechen. Mit anderen Worten ist der zumindest teilweise Kreis in Bezug auf die Farbe und/oder Helligkeit umso homogener, je näher die bestimmte Richtung an dem Ursprung der ersten Achse und der zweiten Achse ist. Da das Diagramm einer zeitlichen Entwicklung der Richtung entspricht, kann diese zeitliche Entwicklung in einem sich verändernden Farbschema des Kreises widergespiegelt werden. Der Kreis ist dahingehend teilweise, dass nur einige Bögen dieses Kreises vorhanden sein können. Es kann auch sein, dass der Kreis ein vollständiger Kreis ist.It is further preferred that an at least partial circle is plotted around an origin point of the first axis and the second axis and displayed to the user, and that a color distribution of the at least partial circle varies over time based on the determined direction along the diagram. In this way, essentially the same information as provided by the diagram can be provided by a color scheme. The position of the direction with respect to the first axis and the second axis can be specified in polar coordinates, which then correspond to an angle coordinate and a distance coordinate. The distance coordinate refers to the distance from the origin of the first axis and the second axis. In particular, a color maximum and / or a brightness maximum of the at least partial circle can then correspond to an angular coordinate of the specific direction with respect to the first axis and the second axis. Furthermore, a color gradient and / or a brightness gradient can then correspond to a distance coordinate of the specific direction with respect to the first axis and the second axis. In other words, the at least partial circle is more homogeneous in terms of color and / or brightness, the closer the specific direction is to the origin of the first axis and the second axis. Since the diagram corresponds to a temporal development of the direction, this temporal development can be reflected in a changing color scheme of the circle. The circle is partial in that only some arcs of this circle may be present. It can also be that the circle is a complete circle.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Sensoranordnung im Wesentlichen an einer Vorderseite des Körperglieds angeordnet, die wiederum einer Vorderseite des Hufs entsprechen kann. Diese Platzierung der Sensoranordnung stellt sicher, dass die Sensoranordnung ausreichend nahe am Huf des Pferdes ist, dass sie somit an im Wesentlichen der gesamten Bewegung des Hufs während der Bewegung des Pferds teilnimmt, und dass die Drehung des Hufs um eine Querachse effektiv durch die Sensoranordnung gemessen werden kann.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the sensor arrangement is arranged essentially on a front side of the limb, which in turn can correspond to a front side of the hoof. This placement of the sensor assembly ensures that the sensor assembly is sufficiently close to the horse's hoof that it thus participates in substantially all of the movement of the hoof during movement of the horse, and that rotation of the hoof about a transverse axis is effectively measured by the sensor assembly can be.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Sensoranordnung einen Drei-Achsen-Beschleunigungssensor zum Messen von Linearbeschleunigung in drei Richtungen und ein Drei-Achsen-Gyroskop zum Messen von Drehgeschwindigkeit um drei Achsen. Ferner kann es sein, dass der Drei-Achsen-Beschleunigungssensor ein Sensor für niedrigere Beschleunigung zum Messen niedrigerer Beschleunigungen ist, und dass die Sensoranordnung einen weiteren Drei-Achsen-Beschleunigungssensor umfasst, der ein Sensor für höhere Beschleunigung zum Messen von höherer Linearbeschleunigung in drei Richtungen ist. Somit können der Sensor für niedrigere Beschleunigung und der Sensor für höhere Beschleunigung einen niedrigeren bzw. höheren Messbereich aufweisen. In diesem Kontakt sind die niedrigere Beschleunigung und die höhere Beschleunigung zueinander relativ, d.h. in dem Sinne, dass die niedrigere Beschleunigung kleiner als die höhere Beschleunigung ist.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the sensor arrangement comprises a three-axis acceleration sensor for measuring linear acceleration in three directions and a three-axis gyroscope for measuring rotational speed about three axes. Furthermore, it can be that the three-axis acceleration sensor is a sensor for lower acceleration for measuring lower accelerations, and that the sensor arrangement comprises a further three-axis acceleration sensor, which is a sensor for higher acceleration for measuring higher linear acceleration in three directions is. The sensor for lower acceleration and the sensor for higher acceleration can thus have a lower or higher measuring range, respectively. In this contact, the lower acceleration and the higher acceleration are relative to each other, i.e. in the sense that the lower acceleration is smaller than the higher acceleration.

Ferner kann es sein, dass das Drei-Achsen-Gyroskop ein Sensor für niedrigere Drehgeschwindigkeit zum Messen niedrigerer Drehgeschwindigkeiten ist, und dass die Sensoranordnung ein weiteres Drei-Achsen-Gyroskop umfasst, das ein Sensor für höhere Drehgeschwindigkeit zum Messen von höherer Drehgeschwindigkeiten um drei Achsen ist. Somit können der Sensor für niedrigere Drehgeschwindigkeit und der Sensor für höhere Drehgeschwindigkeit analog einen niedrigeren bzw. höheren Messbereich aufweisen. Hierbei sind auch die niedrigere Drehgeschwindigkeit und die höhere Drehgeschwindigkeit relativ in Bezug zueinander.Furthermore, the three-axis gyroscope may be a lower rotational speed sensor for measuring lower rotational speeds, and the sensor arrangement may comprise a further three-axis gyroscope which has a higher rotational speed sensor for measuring higher rotational speeds about three axes is. Thus, the sensor for lower rotational speed and the sensor for higher rotational speed can analogously have a lower or higher measuring range. Here, the lower rotational speed and the higher rotational speed are also relative to one another.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Richtung von Kraft ein Kontaktpunkt des Hufs mit dem Untergrund während der Bewegung des Pferdes bestimmt wird. Dieser Kontaktpunkt ist entweder der anfängliche Kontaktpunkt des Hufs, wenn der Huf auf dem Untergrund landet, oder der letzte Kontaktpunkt des Hufs, wenn der Huf vom Untergrund abhebt. Für einen bestimmten Schritt wird der Moment des anfänglichen Kontakts als Hufaufprallereignis bezeichnet, und der Moment des letzten Kontakts wird als Hufabhebeereignis bezeichnet. Bei beiden dieser Ereignisse kann angenommen werden, dass der Kontaktpunkt ein einziger Punkt im mathematischen Sinne ist. Es kann ebenfalls angenommen werden, dass der Kontaktpunkt eine bestimmte Kontaktfläche aufweist, die größer als ein einziger Punkt, aber dennoch klein in Bezug auf die Fläche des gesamten Hufs oder der Wand des Hufs ist.A preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that, in order to determine the direction of force, a contact point of the hoof with the ground is determined during the movement of the horse. This contact point is either the initial contact point of the hoof when the hoof lands on the ground or the last contact point of the hoof when the hoof lifts off the ground. For a particular step, the moment of initial contact is called the hoof impact event and the moment of final contact is called the hoof lift event. For both of these events it can be assumed that the point of contact is a single point in the mathematical sense. It can also be assumed that the point of contact has a certain area of contact which is larger than a single point but still small in relation to the area of the entire hoof or the wall of the hoof.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine erste räumliche Orientierung des Hufs zu einem ersten Messzeitpunkt bestimmt wird, dass eine zweite räumliche Orientierung des Hufs zu einem zweiten Messzeitpunkt bestimmt wird, und dass basierend auf der ersten räumlichen Orientierung und der zweiten räumlichen Orientierung der Kontaktpunkt des Hufs mit dem Untergrund bestimmt wird. Die Bestimmung des Kontaktpunkts des Hufs mit dem Untergrund kann das Berechnen eines Orientierungsunterschiedes zwischen der ersten räumlichen Orientierung und der zweiten räumlichen Orientierung umfassen. Basierend auf diesem Orientierungsunterschied kann eine Drehbewegung des Hufs, bevor oder nachdem ein Kontakt am Kontaktpunkt stattfindet, bestimmt werden, anhand derer wiederum der Kontaktpunkt selbst bestimmt werden kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann im Prinzip jede Orientierung, insbesondere räumliche Orientierung, des Hufs oder jedes anderen Gebildes relativ zu einer beliebigen Basisorientierung bestimmt werden. Wird die relative Veränderung zwischen zwei unterschiedlichen Orientierungen betrachtet, ist im Allgemeinen die beliebige Basisorientierung, die den beiden unterschiedlichen Orientierungen zugrunde liegt, irrelevant. In einem bevorzugten Fall kann für jede räumliche Orientierung die Basisorientierung so gewählt werden, dass sie einem Huf und insbesondere der unteren Oberfläche der Wand des Hufs entspricht, der flach auf einem Untergrund mit ebener Oberfläche angeordnet ist, wobei die Richtung der Schwerkraft normal zur Oberfläche des Untergrunds ist. Da räumliche Orientierung mit Nicken, Rollen und Gieren ausgedrückt werden kann, können diese Größen auch relativ zu einer beliebigen Basisorientierung ausgedrückt werden. Für diese wird ebenfalls bevorzugt, dass die Basisorientierung dem Huf und somit der unteren Oberfläche der Wand des Hufs entspricht, der flach auf einem Untergrund mit ebener Oberfläche entspricht.Another preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that a first spatial orientation of the hoof is determined at a first measurement time, that a second spatial orientation of the hoof is determined at a second measurement time, and that based on the first spatial orientation and the second spatial orientation of the contact point of the hoof with the ground is determined. The determination of the point of contact of the hoof with the ground can include calculating an orientation difference between the first spatial orientation and the second spatial orientation. Based on this difference in orientation, a rotational movement of the hoof can be determined before or after contact takes place at the contact point, which in turn can be used to determine the contact point itself. Within the scope of the present invention, in principle any orientation, in particular spatial orientation, of the hoof or any other structure can be determined relative to any basic orientation. If the relative change between two different orientations is considered, any basic orientation on which the two different orientations are based is generally irrelevant. In a preferred case, the basic orientation can be selected for each spatial orientation so that it corresponds to a hoof and in particular the lower surface of the wall of the hoof, which is arranged flat on a ground with a flat surface, the direction of gravity normal to the surface of the Is underground. Since spatial orientation can be expressed with pitching, rolling and yawing, these quantities can also be expressed relative to any basic orientation. For this it is also preferred that the base orientation corresponds to the hoof and thus to the lower surface of the wall of the hoof, which corresponds flat on a ground with a flat surface.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist der erste Messzeitpunkt ein Flach-Gelandet-Ereignis, wenn der Huf, und insbesondere die untere Oberfläche der Wand des Hufs, flach auf einer Untergrundebene ist. Die Untergrundebene ist eine horizontale geometrische Ebene, die dem Untergrund ohne Einsinken des Hufs in den Untergrund entspricht. Im Falle eines harten Untergrunds entspricht somit die Untergrundebene im Wesentlichen der Oberfläche des tatsächlichen Untergrunds. Im Falle eines weichen Untergrunds kann es andererseits sein, dass der Huf in den Untergrund einsinkt, wobei die Oberfläche des tatsächlichen Untergrunds von besagter Untergrundebene abweichen kann.In a preferred embodiment of the method, the first measurement time is a flat-landed event when the hoof, and in particular the lower surface of the wall of the hoof, is flat is an underground level. The ground plane is a horizontal geometric plane that corresponds to the ground without the hoof sinking into the ground. In the case of a hard subsurface, the subsurface level essentially corresponds to the surface of the actual subsurface. In the case of soft ground, on the other hand, the hoof may sink into the ground, whereby the surface of the actual ground can deviate from said ground level.

Eine flache Position des Hufs, wie sie für das Flach-Gelandet-Ereignis beschrieben wird, stellt eine natürliche Basis dar, bei der im Prinzip ein vollständiger Kontakt entlang der Wand des Hufs mit dem Untergrund angenommen werden kann. Es wird des Weiteren bevorzugt, dass der zweite Messzeitpunkt stattfindet, wenn der Huf einen Punktkontakt mit dem Untergrund hat. Es kann angenommen werden, dass die Drehbewegung des Hufs zwischen diesen beiden Messzeitpunkten die Richtung definiert, die dem Kontaktpunkt am Umfang des Hufs oder - mit anderen Worten - an der Wand des Hufs entspricht.A flat position of the hoof, as it is described for the flat-landed event, represents a natural basis in which, in principle, a complete contact along the wall of the hoof with the ground can be assumed. It is further preferred that the second measurement time takes place when the hoof has point contact with the ground. It can be assumed that the rotational movement of the hoof between these two measurement times defines the direction which corresponds to the contact point on the circumference of the hoof or - in other words - on the wall of the hoof.

Bevorzugt wird angenommen, dass sich der Huf während des Flach-Gelandet-Ereignisses in Bezug auf Drehung in Ruhe befindet. Diese Annahme kann auch bei der Berechnung der Hufbewegung basierend auf den Messungen helfen.Preferably, it is assumed that the hoof is at rest with respect to spin during the landed flat event. This assumption can also help calculate hoof movement based on the measurements.

Jedoch ist es möglich, dass, obwohl sich der Huf beim Flach-Gelandet-Ereignis in Bezug auf Drehung in Ruhe befindet, es noch eine Linearbewegung des Hufs gibt. Zusätzlich zu der oben beschriebenen vertikalen Bewegung aufgrund eines Einsinkens des Hufs in einen Untergrund, der weich ist, kann es auch eine Linearbewegung in der Untergrundebene aufgrund eines Rutschens des Hufs über den Untergrund geben. Ein Flach-Gelandet-Ereignis ohne Linearbewegung des Hufs in der Untergrundebene wird hier als ein Flach-Gelandet-und-Ruhend-Ereignis bezeichnet. Somit wird bevorzugt, dass das Flach-Gelandet-und-Ruhend-Ereignis dann ist, wenn der Huf flach auf dem Untergrund ist und keine lineare Geschwindigkeit in der Richtung der Bewegung des Pferdes aufweist. Wenn es eine Zeitdifferenz zwischen einem Flach-Gelandet-Ereignis und dem Flach-Gelandet-und-Ruhend-Ereignis gibt, gibt es ein Rutschen des Hufs bis zum Flach-Gelandet-und-Ruhend-Ereignis. Jedoch ist die tatsächliche Bestimmung des Flach-Gelandet-und-Ruhend-Ereignis im Kontext der Erfindung optional.However, it is possible that although the hoof is at rest with respect to rotation in the flat-landed event, there is still linear movement of the hoof. In addition to the vertical movement described above due to the hoof sinking into a soft ground, there can also be a linear movement in the ground plane due to the hoof sliding over the ground. A flat-landed event with no linear motion of the hoof in the subsurface plane is referred to herein as a flat-landed and resting event. Thus, it is preferred that the flat-landed-and-dormant event be when the hoof is flat on the ground and does not have a linear velocity in the direction of movement of the horse. If there is a time difference between a flat-landed event and the flat-landed-and-rest event, there is a slip of the hoof to the flat-landed-and-rest event. However, the actual determination of the flat-landed-and-dormant event is optional in the context of the invention.

Eine Beobachtung vertikaler Bewegung des Hufs beim Rutschen, d.h. zwischen dem Flach-Gelandet-Ereignis und dem Flach-Gelandet-und-Ruhend-Ereignis, kann zur Bestimmung verwendet werden, ob der Untergrund weich oder hart ist. Der zugrundeliegende Gedankengang ist der, dass es im Falle von hartem Grund wenig oder keine vertikale Bewegung des Hufs geben wird, die ein Einsinken des Hufs in den Untergrund anzeigen würde, während es im Falle von weichem Untergrund eine merklichere vertikale Bewegung geben wird. Daher wird bevorzugt, dass eine Härte des Untergrunds basierend auf einer Bestimmung von vertikaler Bewegung bezüglich der Untergrundebene nach dem Flach-Gelandet-Ereignis bis zum Ruhen des Hufs bezüglich der Lineargeschwindigkeit bestimmt wird.Observation of vertical movement of the hoof during sliding, i.e. between the flat-landed event and the flat-landed and resting event, can be used to determine whether the ground is soft or hard. The underlying train of thought is that in the case of hard ground there will be little or no vertical movement of the hoof that would indicate sinking of the hoof into the ground, while in the case of soft ground there will be more noticeable vertical movement. It is therefore preferred that a hardness of the ground is determined based on a determination of vertical movement with respect to the ground plane after the flat-landed event up to the rest of the hoof with respect to the linear velocity.

Kehrt man zur Bestimmung der ersten und der zweiten räumlichen Orientierung des Hufs zurück, können im Prinzip der erste Messzeitpunkt und der zweite Messzeitpunkt in einer beliebigen zeitlichen Sequenz, d.h. in einer beliebigen Reihenfolge, stattfinden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens findet der zweite Messzeitpunkt nach dem ersten Messzeitpunkt statt. Bevorzugt finden der erste Messzeitpunkt und der zweite Messzeitpunkt während einer Hufabhebebewegung des Hufs statt. Insbesondere kann der zweite Messzeitpunkt ein Hufabhebeereignis sein, d.h. der Zeitpunkt, zu dem der Huf gerade den Kontakt mit dem Untergrund verliert.If you return to determining the first and the second spatial orientation of the hoof, in principle the first measurement time and the second measurement time can take place in any time sequence, i.e. in any order. In a further preferred embodiment of the method, the second measurement time takes place after the first measurement time. The first measurement time and the second measurement time preferably take place during a hoof lifting movement of the hoof. In particular, the second measurement time can be a hoof lifting event, i.e. the time at which the hoof is about to lose contact with the ground.

Alternativ wird bevorzugt, dass der zweite Messzeitpunkt vor dem ersten Messzeitpunkt stattfindet. Bevorzugt finden dann der erste Messzeitpunkt und der zweite Messzeitpunkt während einer Landebewegung des Hufs statt. Insbesondere kann der zweite Messzeitpunkt ein Hufaufprallereignis sein. Dies ist der Zeitpunkt, zu dem der Huf gerade Punktkontakt mit dem Untergrund aufgenommen hat.Alternatively, it is preferred that the second measurement time takes place before the first measurement time. The first measurement time and the second measurement time then preferably take place during a landing movement of the hoof. In particular, the second measurement time can be a hoof impact event. This is when the hoof has just made point contact with the ground.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste räumliche Orientierung und die zweite räumliche Orientierung basierend auf einer Messung durch die Sensoranordnung bestimmt werden.A preferred embodiment of the method is characterized in that the first spatial orientation and the second spatial orientation are determined based on a measurement by the sensor arrangement.

Es kann sein, dass die relative Orientierung der Sensoranordnung bezüglich des Untergrunds oder des Hufs nicht im Vorhinein bekannt ist. Insbesondere in diesem Fall kann bei der Platzierung oder Befestigung der Sensoranordnung am Körperglied des Pferds eine relative Orientierung zwischen der Sensoranordnung und dem Huf mit ausreichender Präzision vor der Bestimmung der ersten und der zweiten räumlichen Orientierung bestimmt werden. Dementsprechend ist eine weitere Ausführungsform des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der ersten räumlichen Orientierung und der zweiten räumlichen Orientierung auf einem bestimmten Rollen, einem bestimmten Nicken und einem bestimmten Gieren zwischen der Sensoranordnung und dem Huf basiert. Somit kann das Bestimmen dieser Größen durch Messen und das Kalibrieren der Sensoranordnung in diesem Sinne ein vorläufiger Schritt des Bestimmens der ersten räumlichen Anordnung und der zweiten räumlichen Anordnung sein. Da die Sensoranordnung bezüglich des Hufes fixiert ist, sind bevorzugt das Rollen, das Nicken und das Gieren zwischen der Sensoranordnung und dem Huf im Wesentlichen zeitlich konstant.It may be that the relative orientation of the sensor arrangement with respect to the ground or the hoof is not known in advance. In this case in particular, when the sensor arrangement is placed or fastened to the limb of the horse, a relative orientation between the sensor arrangement and the hoof can be determined with sufficient precision before the first and second spatial orientations are determined. Accordingly, a further embodiment of the method is characterized in that the determination of the first spatial orientation and the second spatial orientation is based on a specific roll, a specific pitch and a specific yaw between the sensor arrangement and the hoof. Thus, the determination of these variables by measuring and calibrating the sensor arrangement can in this sense be a preliminary step of determining the first spatial arrangement and the second spatial arrangement be. Since the sensor arrangement is fixed with respect to the hoof, the rolling, the pitching and the yawing between the sensor arrangement and the hoof are preferably essentially constant over time.

Im Prinzip kann die soeben beschriebene relative Orientierung während jeder Phase oder Phasen der Bewegung des Hufs bestimmt werden. Hierbei wird bevorzugt, dass das Rollen und das Nicken zwischen dem Beschleunigungssensor und dem Huf während des Flach-Gelandet-Ereignisses des Hufs bestimmt werden. Insbesondere kann es sein, dass das Flach-Gelandet-Ereignis basierend darauf identifiziert wird, dass Drehgeschwindigkeiten um drei Achsen unterhalb eines Flach-Gelandet-Ereignisschwellenwerts sind. Diese Identifizierung basiert auf der oben beschriebenen Annahme, dass der Huf während des Flach-Gelandet-Ereignisses bezüglich der Drehung im Wesentlichen stationär ist. Demzufolge sollten die gemessenen Drehgeschwindigkeiten ziemlich klein sein oder gar null betragen.In principle, the relative orientation just described can be determined during each phase or phases of movement of the hoof. It is preferred here that the roll and pitch between the acceleration sensor and the hoof are determined during the flat-landed event of the hoof. In particular, the flat landed event may be identified based on rotational speeds about three axes being below a flat landed event threshold. This identification is based on the assumption described above that the hoof is substantially stationary with respect to rotation during the flat-landed event. As a result, the measured rotational speeds should be fairly small or even zero.

Dieser Ansatz kann präziser ausgestaltet werden, indem man ihn von der Härte des Untergrundes abhängig macht. Es wird daher bevorzugt, dass das Rollen und das Nicken zwischen dem Beschleunigungssensor und dem Huf während des Flach-Gelandet-Ereignisses des Hufs bestimmt werden, wenn eine Minimalhärte des Untergrundes bestimmt wurde. Dies basiert auf der Beobachtung, dass es sein kann, wenn der Untergrund weich ist, dass der Huf bezüglich der Drehung zur Ruhe kommen muss, während er in einem Winkel bezüglich der Untergrundebene orientiert ist. In einem solchen Fall kann das Rollen und das Nicken zwischen dem Beschleunigungssensor und dem Huf bestimmt werden, wenn sich das Pferd auf einem ausreichend harten Untergrund bewegt. Hierbei wird ebenfalls angenommen, dass der Untergrund eben ist, d.h. ohne wesentliche Neigung. Mit anderen Worten wird angenommen, dass die Schwerkraft normal zur Untergrundebene orientiert ist.This approach can be designed more precisely by making it dependent on the hardness of the subsurface. It is therefore preferred that the roll and pitch between the acceleration sensor and the hoof be determined during the flat-landed event of the hoof when a minimum hardness of the ground has been determined. This is based on the observation that when the ground is soft, the hoof may have to come to rest with respect to rotation while oriented at an angle with respect to the ground plane. In such a case, the roll and pitch between the acceleration sensor and the hoof can be determined when the horse is moving on a sufficiently hard surface. It is also assumed here that the ground is level, i.e. without any significant incline. In other words, it is assumed that gravity is oriented normal to the ground plane.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Gieren zwischen dem Beschleunigungssensor und dem Huf basierend auf einer Richtung der Maximaldrehgeschwindigkeit bestimmt, von welcher Richtung der Maximaldrehgeschwindigkeit angenommen wird, dass sie eine Querachse des Hufs ist. Mit anderen Worten wird die Drehgeschwindigkeit über die Zeit gemessen, und basierend auf dieser Messung wird diejenige Achse bestimmt, um die die Drehgeschwindigkeit maximal ist, welche Achse hier auch als Richtung der Maximaldrehgeschwindigkeit bezeichnet wird. Basierend auf der Kenntnis der Dynamik der Hufbewegung entspricht diese Richtung einer Querachse des Hufs. Die Drehgeschwindigkeit um diese Achse entspricht der Nickgeschwindigkeit, d.h. die Rate, zu der das Nicken des Hufs sich ändert.According to a preferred embodiment of the method, the yaw between the acceleration sensor and the hoof is determined based on a direction of the maximum speed of rotation, which direction of the maximum speed of rotation is assumed to be a transverse axis of the hoof. In other words, the rotational speed is measured over time, and based on this measurement that axis is determined around which the rotational speed is maximum, which axis is also referred to here as the direction of the maximum rotational speed. Based on the knowledge of the dynamics of the hoof movement, this direction corresponds to a transverse axis of the hoof. The rate of rotation about this axis corresponds to the pitch rate, i.e. the rate at which the pitch of the hoof changes.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die erste räumliche Orientierung und die zweite räumliche Orientierung aus einer Messserie von Linearbeschleunigung und Drehgeschwindigkeit bestimmt, die über einen Messzeitraum gemessen wird, die mehrere Schritte des Pferds abdeckt. Die einzelnen Stufen eines Schrittes eines Pferds sind bekannt und können daher ohne große Schwierigkeiten identifiziert werden. Die Betrachtung mehrerer solcher Schritte stellt eine größere Datenbasis bereit, wodurch die Reduktion von Rauschen und anderen Artefakten ermöglicht wird. Bevorzugt wird der Messzeitraum basierend auf detektierten Kippereignissen der Hufbewegung in eine Serie einzelner Schritte unterteilt. Ein Kippen beginnt, wenn die Ferse des Hufs den Untergrund verlässt, und der Huf damit beginnt, sich um den Zeh des Hufs, der noch immer mit dem Untergrund in Kontakt ist, zu drehen. Das Kippereignis ist dadurch ein spezifisches, aber im Prinzip beliebiges Ereignis während des Kippens.According to a further preferred embodiment of the method, the first spatial orientation and the second spatial orientation are determined from a measurement series of linear acceleration and rotational speed, which is measured over a measurement period that covers several steps of the horse. The individual steps of a horse's stride are known and can therefore be identified without great difficulty. Considering several such steps provides a larger database, which enables the reduction of noise and other artifacts. The measurement period is preferably divided into a series of individual steps based on detected tipping events of the hoof movement. Tipping begins when the heel of the hoof leaves the ground and the hoof begins to twist around the toe of the hoof, which is still in contact with the ground. The tipping event is therefore a specific, but in principle any event during the tipping.

Allgemein können die relevanten physikalischen Größen, wie etwa Position und Geschwindigkeit, nicht durch einen Sensor direkt gemessen werden, sondern können nur durch weitere Berechnungen, die auf Sensormessungen basieren, ermittelt werden. Bezüglich der Richtung der Kraft durch den Untergrund auf den Huf über die Analyseperiode war es klar, dass die Richtung im Grunde der Orientierung des Hufs und insbesondere der unteren Oberfläche der Wand des Hufs bezüglich des Untergrundes entspricht. Wenn mit anderen Worten der Huf mit der unteren Oberfläche der Wand des Hufs flach auf dem Untergrund orientiert ist, ist die Kraft durch den Untergrund auf den Huf normal zum Untergrund gerichtet, oder es wird zumindest angenommen, dass sie diese Richtung hat, da alle potentiellen Abweichungen vernachlässigt werden können. Daher betragen der Nickwinkel und der Rollwinkel der bestimmten Richtung null. Jede Abweichung von dieser Orientierung des Hufs, die „flach auf dem Untergrund“ entspricht, resultiert in einem nicht null betragenden Winkel für den Nickwinkel und/oder den Rollwinkel der Richtung der Kraft.In general, the relevant physical quantities, such as position and speed, cannot be measured directly by a sensor, but can only be determined by further calculations based on sensor measurements. Regarding the direction of the force through the ground on the hoof over the analysis period, it was clear that the direction basically corresponds to the orientation of the hoof and in particular the lower surface of the wall of the hoof with respect to the ground. In other words, if the hoof is oriented with the lower surface of the wall of the hoof flat on the ground, then the force through the ground on the hoof is directed normal to the ground, or at least it is believed to be in that direction as all potential Deviations can be neglected. Therefore, the pitch angle and the roll angle of the specific direction are zero. Any deviation from this orientation of the hoof, which corresponds to "flat on the ground", results in a non-zero angle for the pitch angle and / or the roll angle of the direction of force.

Dementsprechend ist eine weitere Ausführungsform des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Kraft über die Analyseperiode basierend auf einer Integration, bevorzugt einer Quaternionen-Integration, der gemessenen Drehgeschwindigkeiten bestimmt wird. Dieser Ansatz zur Bestimmung der Richtung basiert auf der Beobachtung, dass im Prinzip die Winkelposition durch eine Integration der Drehgeschwindigkeit bestimmt werden kann, welche Drehgeschwindigkeit der Winkelgeschwindigkeit entspricht. Auf diese Weise kann die Richtung der Kraft des Untergrunds auf den Huf für die gesamte Zeit zwischen dem anfänglichen Kontakt des Hufs mit dem Untergrund - dem Hufaufprallereignis - und dem letzten Kontakt des Hufs mit dem Untergrund für einen einzigen Schritt bestimmt werden, welcher letzte Kontakt dem Hufabhebeereignis entspricht.Accordingly, a further embodiment of the method is characterized in that the direction of the force is determined over the analysis period based on an integration, preferably a quaternion integration, of the measured rotational speeds. This approach to determining the direction is based on the observation that, in principle, the angular position can be determined by integrating the rotational speed, which rotational speed corresponds to the angular speed. In this way, the direction of the force of the ground on the hoof can be maintained for the entire time between the initial contact of the hoof with the ground - the Hoof impact event - and the last contact of the hoof with the ground can be determined for a single step, which last contact corresponds to the hoof lifting event.

Es wird des Weiteren bevorzugt, dass die Richtung der Kraft über die Analyseperiode basierend auf einer Integration der gemessenen Drehgeschwindigkeiten während eines einzigen Schrittes bestimmt wird. Mit einer Integration können kleine Versätze oder Messfehler zu großen Fehlern im Ergebnis führen. Indem diese Integration pro Schritt durchgeführt wird und z.B. bestimmte Annahmen über die Orientierung für spezifische Ereignisse während des Schrittes gemacht werden, können derartige Fehler vermieden oder reduziert werden. Insbesondere kann die Richtung der Kraft durch Vereinigen einer Vorwärtsintegration der gemessenen Drehgeschwindigkeiten und einer Rückwärtsintegration der gemessenen Drehgeschwindigkeiten bestimmt werden. Dieser zweiteilige Ansatz kann in ähnlicher Weise den Effekt von Messfehlern reduzieren.It is further preferred that the direction of the force is determined over the analysis period based on an integration of the measured rotational speeds during a single step. With an integration, small offsets or measurement errors can lead to large errors in the result. By performing this integration for each step and, for example, making certain assumptions about the orientation for specific events during the step, such errors can be avoided or reduced. In particular, the direction of the force can be determined by combining a forward integration of the measured rotational speeds and a backward integration of the measured rotational speeds. This two-part approach can similarly reduce the effect of measurement errors.

Quaternionen-Integration im obigen Sinn bedeutet, dass die Drehung des Hufs in Quaternionen ausgedrückt wird. Quaternionen sind in der Mathematik bekannt. Es ist auch bekannt, dass Drehungen im dreidimensionalen Raum mit Quaternionen ausgedrückt werden können, wobei Kombinationen von Drehungen Operationen an den Quaternionen entsprechen. Auf diese Weise wird die Integration der Drehungen effizienter berechnet, wenn sie mit Quaternionen ausgedrückt werden.Quaternion integration in the above sense means that the rotation of the hoof is expressed in quaternions. Quaternions are known in mathematics. It is also known that rotations in three-dimensional space can be expressed with quaternions, combinations of rotations corresponding to operations on the quaternions. In this way, the integration of the rotations is calculated more efficiently when expressed in terms of quaternions.

Der obige Ansatz, eine Vorwärts- und Rückwärtsintegration zu vereinigen, kann auch auf die Lineargeschwindigkeit ausgedehnt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Geschwindigkeitssequenz des Hufs basierend auf einer Integration der gemessenen Linearbeschleunigungen bestimmt, die durch die Richtung der Kraft über die Analyseperiode angepasst werden. Diese Anpassung durch die Richtung der Kraft berücksichtigt, dass Veränderungen der Richtung der Kraft, die Veränderungen der Orientierung des Hufs - und somit der Sensoranordnung - entsprechen, auch die Richtung der gemessenen Linearbeschleunigungen beeinflusst. Analog zur Richtung der Kraft über die Analyseperiode ist die Geschwindigkeitssequenz eine Sequenz oder ein Verlauf von Werten, die die Lineargeschwindigkeit beschreibt und somit die Geschwindigkeit über die Zeit repräsentiert. Bevorzugt ist die Geschwindigkeit des Hufs eine dreidimensionale Größe. Ebenfalls analog zur Richtung der Kraft über die Analyseperiode wird bevorzugt die Geschwindigkeitssequenz des Hufs durch Vereinigen einer Vorwärtsintegration der gemessenen Linearbeschleunigungen und einer Rückwärtsintegration der gemessenen Linearbeschleunigungen bestimmt.The above approach of combining forward and backward integration can also be extended to linear velocity. In a preferred embodiment of the method, a speed sequence of the hoof is determined based on an integration of the measured linear accelerations, which are adjusted by the direction of the force over the analysis period. This adaptation by the direction of the force takes into account that changes in the direction of the force, which correspond to changes in the orientation of the hoof - and thus the sensor arrangement - also influence the direction of the measured linear accelerations. Analogous to the direction of the force over the analysis period, the speed sequence is a sequence or a course of values that describes the linear speed and thus represents the speed over time. Preferably the speed of the hoof is a three-dimensional quantity. Similarly to the direction of the force over the analysis period, the speed sequence of the hoof is preferably determined by combining a forward integration of the measured linear accelerations and a backward integration of the measured linear accelerations.

Die obigen Überlegungen für die Richtung der Kraft, der Orientierung des Hufs und die Geschwindigkeit können weiter auf die Position ausgeweitet werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird somit eine Positionssequenz des Hufs basierend auf einer Integration der Geschwindigkeitssequenz bestimmt. Es wird des Weiteren bevorzugt, dass die Positionssequenz des Hufs durch Vereinigen einer Vorwärtsintegration der Geschwindigkeitssequenz und einer Rückwärtsintegration der Geschwindigkeitssequenz bestimmt wird.The above considerations for direction of force, orientation of the hoof, and speed can be further extended to position. In a further preferred embodiment of the method, a position sequence of the hoof is thus determined based on an integration of the speed sequence. It is further preferred that the positional sequence of the hoof is determined by combining a forward integration of the speed sequence and a backward integration of the speed sequence.

Im Prinzip können die oben beschriebenen Berechnungen und etwaige andere Berechnungen durch Rechnerhardware durchgeführt werden, die von der Sensoranordnung umfasst ist. Da jedoch die Berechnungen verhältnismäßig ressourcenintensiv werden können und im Allgemeinen ein geringes Gewicht für die Sensoranordnung erwünscht ist, überträgt in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ein Drahtlossender der Sensoranordnung die gemessene Linearbeschleunigung und die gemessene Drehgeschwindigkeit an eine Rechnervorrichtung, die insbesondere ein Personal Computer, ein Smartphone oder dergleichen sein kann. Es wird des Weiteren bevorzugt, dass die Rechnervorrichtung eine Berechnung zum Bestimmen der ersten räumlichen Orientierung und der zweiten räumlichen Orientierung basierend auf der übertragenen Linearbeschleunigung und Drehgeschwindigkeit durchführt. Insbesondere kann die Rechnervorrichtung auch Berechnungen zum Bestimmen des Rollens, Nickens und Gierens zwischen der Sensoranordnung und dem Huf, zum Identifizieren des Flach-Gelandet-Ereignisses, zum Identifizieren des Flach-Gelandet-und-Ruhend-Ereignisses, zum Unterteilen des Messzeitraums in die Serie von einzelnen Schritten und/oder zum Detektieren der Kippereignisse durchführen. Ferner kann die Rechnervorrichtung Berechnungen für die Integration der gemessenen Drehgeschwindigkeiten und/oder zum Vereinigen der Vorwärtsintegration der gemessenen Drehgeschwindigkeiten und der Rückwärtsintegration der gemessenen Drehgeschwindigkeiten durchführen. Die Rechnervorrichtung kann ebenfalls die Berechnungen für jede andere Bestimmung direkt oder indirekt auf der Basis der gemessenen Linearbeschleunigung und der gemessenen Drehgeschwindigkeit durchführen. Ferner kann die Rechnervorrichtung die Berechnung zum Anzeigen des Diagramms und/oder des zumindest teilweisen Kreises für den Nutzer durchführen.In principle, the calculations described above and any other calculations can be carried out by computer hardware that is included in the sensor arrangement. However, since the calculations can be relatively resource-intensive and a low weight is generally desired for the sensor arrangement, in a preferred embodiment of the method a wireless transmitter of the sensor arrangement transmits the measured linear acceleration and the measured rotational speed to a computer device, in particular a personal computer, a smartphone or the like. It is further preferred that the computing device carries out a calculation to determine the first spatial orientation and the second spatial orientation based on the transmitted linear acceleration and rotational speed. In particular, the computing device can also perform calculations for determining the roll, pitch and yaw between the sensor arrangement and the hoof, for identifying the flat-landed event, for identifying the flat-landed-and-resting event, for dividing the measurement period into the series of individual steps and / or to detect the tipping events. Furthermore, the computing device can carry out calculations for the integration of the measured rotational speeds and / or for combining the forward integration of the measured rotational speeds and the backward integration of the measured rotational speeds. The computing device can also perform the calculations for any other determination directly or indirectly on the basis of the measured linear acceleration and the measured rotational speed. Furthermore, the computing device can carry out the calculation for displaying the diagram and / or the at least partial circle for the user.

Bei der Verarbeitung der gemessenen Linearbeschleunigung und der gemessenen Drehgeschwindigkeiten, wie auch bei allen weiteren Berechnungen, können Filter, Mittelungen und andere numerische Operationen zum Reduzieren von Rauschen und Reduzieren des Effekts von Messfehlern angewandt werden.When processing the measured linear acceleration and the measured rotational speeds, as well as with all other calculations, filters, averaging and other numerical operations can be used to reduce noise and reduce the effect of measurement errors.

Nimmt man erneut Bezug auf das bereits oben erwähnte Kippereignis, so kann ein solches Kippereignis im Prinzip in jeder geeigneten Weise detektiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Kippereignis basierend auf zumindest einem Kippschwellenwert bestimmt.If one refers again to the tipping event already mentioned above, such a tipping event can in principle be detected in any suitable manner. In a preferred embodiment of the method, a tilt event is determined based on at least one tilt threshold value.

Es kann sein, dass das Kippereignis basierend auf einem bestimmten Nickwinkel des Hufs bezüglich des Flach-Gelandet-Ereignisses bestimmt wird. Dann wird bevorzugt, dass der zumindest eine Kippschwellenwert einen Nickwinkelschwellenwert umfasst, und dass die Bestimmung des Kippereignisses auf einem Vergleich eines bestimmten Nickwinkels des Hufs bezüglich des Flach-Gelandet-Ereignisses mit dem Nickwinkelschwellenwert basiert. Dies basiert auf der Einsicht, dass das Nicken bei dem Flach-Gelandet-Ereignis null beträgt, da angenommen wird, dass der Huf flach auf dem Untergrund liegt.The tipping event may be determined based on a particular pitch angle of the hoof with respect to the flat-landed event. It is then preferred that the at least one tilting threshold value comprises a pitching angle threshold value, and that the determination of the tilting event is based on a comparison of a specific pitching angle of the hoof with respect to the flat-landed event with the pitching angle threshold value. This is based on the insight that the pitch on the flat-landed event is zero since the hoof is assumed to be flat on the ground.

Es kann alternativ oder zusätzlich dazu sein, dass das Kippereignis basierend auf einer Veränderungsrate des Nickwinkels des Hufs bestimmt wird. Diese Veränderungsrate des Nickwinkels des Hufs kann als Zeitableitung des Nickwinkels des Hufs verstanden werden. Die Veränderungsrate des Nickwinkels des Hufs kann auch als Nickgeschwindigkeit definiert werden, die bereits oben erwähnt wurde. Dann wird bevorzugt, dass das Kippereignis basierend auf einem Nickgeschwindigkeitsschwellenwert detektiert wird. Insbesondere kann es sein, dass der zumindest eine Kippschwellenwert einen Nickgeschwindigkeitsschwellenwert umfasst, und dass die Bestimmung des Kippereignisses auf einem Vergleich einer Nickgeschwindigkeit des Hufs mit dem Nickgeschwindigkeitsschwellenwert basiert.As an alternative or in addition to this, it may be that the tipping event is determined based on a rate of change in the pitch angle of the hoof. This rate of change in the pitching angle of the hoof can be understood as the time derivative of the pitching angle of the hoof. The rate of change in the pitch angle of the hoof can also be defined as the pitch rate, which has already been mentioned above. It is then preferred that the rollover event be detected based on a pitch rate threshold. In particular, it can be that the at least one tilting threshold value comprises a pitching speed threshold value, and that the determination of the tilting event is based on a comparison of a pitching speed of the hoof with the pitching speed threshold value.

Die Bestimmung des Kippereignisses kann dann insbesondere auf dem Überschreiten eines der Kippschwellenwerte oder dem Überschreiten von zweien, d.h. beider, der Kippschwellenwerte basieren. Der zumindest eine Kippschwellenwert kann konstant und/oder vordefiniert sein. Er kann auch variabel sein.The determination of the tipping event can then in particular be based on exceeding one of the triggering threshold values or exceeding two, i.e. both, of the triggering threshold values. The at least one breakover threshold value can be constant and / or predefined. It can also be variable.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Kippereignis dem Nutzer angezeigt. Bevorzugt wird das Kippereignis auf dem Diagramm markiert.According to a preferred embodiment of the method, the tipping event is displayed to the user. The tipping event is preferably marked on the diagram.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Hufabhebeereignis basierend auf zumindest einem Hufabhebepositionsschwellenwert für eine Position in einer nach oben gerichteten Vertikalrichtung und/oder in einer nach vorne gerichteten Horizontalrichtung bestimmt wird. Insbesondere wird die Position in der nach oben gerichteten Vertikalrichtung und/oder in der nach vorne gerichteten Horizontalrichtung mit dem zumindest einen Hufabhebepositionsschwellenwert zum Bestimmen des Hufabhebeereignisses verglichen. Hierbei bezieht sich die nach oben gerichtete Vertikalrichtung auf die horizontale Untergrundebene, und die nach vorne gerichtete Horizontalrichtung entspricht der Bewegungsrichtung des Pferdes. Das Hufabhebeereignis ist der Zeitpunkt oder -raum, in dem der Huf das Kippen abgeschlossen hat und vollständig den Kontakt mit dem Untergrund verlässt. Wie bereits oben angemerkt, kann das Hufabhebeereignis daher als der Zeitpunkt angesehen werden, zu dem es im Wesentlichen nur einen einzigen Kontaktpunkt des Hufs mit dem Untergrund gibt. Dementsprechend wird bevorzugt, dass das bestimmte Hufabhebeereignis der zweite Messzeitpunkt ist.A preferred embodiment of the method is characterized in that a hoof lifting event is determined based on at least one hoof lifting position threshold value for a position in an upward vertical direction and / or in a forward horizontal direction. In particular, the position in the upwardly directed vertical direction and / or in the forwardly directed horizontal direction is compared with the at least one hoof-lifting position threshold value for determining the hoof-lifting event. The upward vertical direction refers to the horizontal ground plane, and the forward horizontal direction corresponds to the direction of movement of the horse. The hoof lifting event is the time or space at which the hoof has completed tipping and completely leaves contact with the ground. As already noted above, the hoof lifting event can therefore be viewed as the point in time at which there is essentially only a single point of contact between the hoof and the ground. Accordingly, it is preferred that the determined hoof lifting event is the second measurement time.

Es wurde herausgefunden, dass das Hufabhebeereignis mit substantieller Genauigkeit mit dem Zeitpunkt gleichgesetzt oder zumindest angenähert werden kann, zu dem die Position in der nach oben gerichteten Vertikalrichtung und/oder in die nach vorne gerichtete Horizontalrichtung einen Schwellenwert überschreitet. Position bezeichnet in diesem Kontext insbesondere eine lineare Position in einem Koordinatensystem. Die jeweilige Position in der nach oben gerichteten Vertikalrichtung und in der nach vorne gerichteten Horizontalrichtung kann zum Vergleich mit dem zumindest einen Hufabhebepositionsschwellenwert auf verschiedene Weisen verarbeitet werden.It has been found that the hoof lifting event can be equated or at least approximated with substantial accuracy to the point in time at which the position in the upward vertical direction and / or in the forward horizontal direction exceeds a threshold value. In this context, position particularly refers to a linear position in a coordinate system. The respective position in the upwardly directed vertical direction and in the forwardly directed horizontal direction can be processed in different ways for comparison with the at least one hoof lifting position threshold value.

Nach einer ersten Variante kann es einen einzigen Hufabhebepositionsschwellenwert geben, mit dem sowohl die Position in der nach oben gerichteten Vertikalrichtung als auch die Position in der nach vorne gerichteten Horizontalrichtung verglichen werden. Nach einer zweiten Variante gibt es ebenfalls einen einzigen Hufabhebepositionsschwellenwert, und mit dieser Position wird der absolute Abstand verglichen, der durch die Position in der nach oben gerichteten Vertikalrichtung und die Position in der nach vorne gerichteten Horizontalrichtung definiert wird. Dieser absolute Abstand kann als Quadratwurzel der Summe des Quadrats der Position in der nach oben gerichteten Vertikalrichtung und des Quadrats der Position in der nach vorne gerichteten Horizontalrichtung berechnet werden. Nach einer dritten Variante wird ein erster Hufabhebepositionsschwellenwert mit der Position in der nach oben gerichteten Vertikalrichtung verglichen, und ein zweiter Hufabhebepositionsschwellenwert wird mit der Position in der nach vorne gerichteten Horizontalrichtung verglichen. Das Hufabhebeereignis wird dann bestimmt, wenn entweder die Position in der nach oben gerichteten Vertikalrichtung den ersten Hufabhebepositionsschwellenwert überschreitet oder die Position in der nach vorne gerichteten Horizontalrichtung den zweiten Hufabhebepositionsschwellenwert überschreitet oder beide Positionen ihre jeweiligen Schwellenwerte übersch reiten.According to a first variant, there can be a single hoof lifting position threshold value with which both the position in the upward vertical direction and the position in the forward horizontal direction are compared. According to a second variant, there is also a single hoof lifting position threshold, and with this position the absolute distance defined by the position in the upward vertical direction and the position in the forward horizontal direction is compared. This absolute distance can be calculated as the square root of the sum of the square of the position in the upward vertical direction and the square of the position in the forward horizontal direction. According to a third variant, a first hoof lift position threshold value is compared with the position in the upward vertical direction, and a second hoof lift position threshold value is compared with the position in the forward horizontal direction. The hoof lifting event is determined when either the position in the upward vertical direction exceeds the first hoof lifting position threshold, or the position in the forward horizontal direction exceeds the second hoof lifting position threshold, or both positions exceed their respective thresholds.

Aufgrund der Kombination von Linearbewegungen und Drehbewegungen um verschiedene Achsen während der Bewegung des Hufs ist die jeweilige Position in sowohl der nach oben gerichteten Vertikalrichtung als auch in der nach vorne gerichteten Horizontalrichtung für unterschiedliche Teile des Hufs unterschiedlich. Es wurde herausgefunden, dass ein Zeh des Hufes der bevorzugte Teil des Hufes ist, für den die Position in der nach oben gerichteten Vertikalrichtung und/oder in der horizontalen, nach vorne gerichteten Richtung zum Vergleich mit dem zumindest einen Hufabhebepositionsschwellenwert verglichen werden sollte. Es wurde ebenso herausgefunden, dass der Zeh durch den Schwenkpunkt beim Kippen definiert werden kann. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird demzufolge das Hufabhebeereignis basierend auf einem Vergleich der Position in einer nach oben gerichteten Vertikalrichtung und/oder in der nach vorne gerichteten Horizontalrichtung eines Schwenkpunkts, um welchen Schwenkpunkt der Huf während des Kippereignisses schwenkt, mit dem zumindest einen Hufabhebepositionsschwellenwert bestimmt.Due to the combination of linear movements and rotary movements about different axes during the movement of the hoof, the respective position in both the upward vertical direction and in the forward horizontal direction is different for different parts of the hoof. It has been found that a toe of the hoof is the preferred part of the hoof for which the position in the upward vertical direction and / or in the horizontal forward direction should be compared for comparison with the at least one hoof lift position threshold. It has also been found that the toe can be defined by the pivot point when tilting. According to a preferred embodiment, the hoof lifting event is determined based on a comparison of the position in an upward vertical direction and / or in the forward horizontal direction of a pivot point about which pivot point the hoof pivots during the tipping event with the at least one hoof lifting position threshold value.

Bevorzugt wird der Schwenkpunkt basierend auf der gemessenen Drehgeschwindigkeit berechnet. Weiter bevorzugt wird der Schwenkpunkt auch basierend auf einer berechneten Lineargeschwindigkeit des Sensors berechnet. Die berechnete Lineargeschwindigkeit des Sensors kann aus der gemessenen Drehgeschwindigkeit und der gemessenen Linearbeschleunigung abgeleitet werden. Eine Sagittalebene kann durch die nach oben gerichtete Vertikalrichtung und die nach vorne gerichtete Horizontalrichtung definiert werden. Dann wird weiter bevorzugt, dass der Schwenkpunkt basierend auf der gemessenen Drehgeschwindigkeit bezüglich der Sagittalebene und basierend auf der berechneten Lineargeschwindigkeit des Sensors innerhalb der Sagittalebene berechnet wird.The pivot point is preferably calculated based on the measured rotational speed. More preferably, the pivot point is also calculated based on a calculated linear speed of the sensor. The calculated linear speed of the sensor can be derived from the measured rotational speed and the measured linear acceleration. A sagittal plane can be defined by the upward vertical direction and the forward horizontal direction. It is then further preferred that the pivot point is calculated based on the measured rotational speed with respect to the sagittal plane and based on the calculated linear speed of the sensor within the sagittal plane.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Hufaufprallereignis basierend auf einem Aufprallschwellenwert für die Zeitableitung der Beschleunigung in einer nach oben gerichteten Vertikalrichtung bestimmt wird. Diese Zeitableitung der Beschleunigung, d.h. die Ableitung der Beschleunigung nach der Zeit, kann auch als Ruck bezeichnet werden. Bevorzugt ist das bestimmte Hufaufprallereignis der erste Messzeitpunkt.Another preferred embodiment of the method is characterized in that a hoof impact event is determined based on an impact threshold value for the time derivative of the acceleration in an upward vertical direction. This time derivative of the acceleration, i.e. the derivative of the acceleration with respect to time, can also be referred to as a jerk. The specific hoof impact event is preferably the first measurement time.

Basierend auf dem angezeigten Diagramm und/oder dem Kreis kann der Nutzer Schritte unternehmen, um den Gang des Pferds zu verbessern oder zu korrigieren. Demzufolge ist eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass ein Hufbeschlag des Pferdes basierend auf dem angezeigten Diagramm und/oder auf dem angezeigten zumindest teilweisen Kreis angepasst wird.Based on the displayed diagram and / or circle, the user can take steps to improve or correct the horse's gait. Accordingly, a preferred embodiment of the method is characterized in that a shoeing of the horse is adjusted based on the displayed diagram and / or on the displayed at least partial circle.

Weitere vorteilhafte und bevorzugte Merkmale werden unter Bezugnahme auf die Figuren in der folgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens besprochen. Im Folgenden zeigt

• 1 eine schematische Darstellung eines angezeigten Diagramms einer Richtung, die gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt wurde,
• 2 eine schematische Darstellung der Orientierung des Hufs eines Pferdes, dessen Bewegung gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu analysieren ist, während der Bewegung des Pferdes,
• 3 eine schematische Darstellung der Position einer Sensoranordnung bezüglich des Hufs gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
• 4 eine schematische Darstellung der Wand des Hufs.

Further advantageous and preferred features are discussed with reference to the figures in the following description of the method according to the invention. The following shows

• 1 a schematic representation of a displayed diagram of a direction that was determined according to an embodiment of the method according to the invention,
• 2 a schematic representation of the orientation of the hoof of a horse, the movement of which is to be analyzed according to an embodiment of the method according to the invention, during the movement of the horse,
• 3 a schematic representation of the position of a sensor arrangement with respect to the hoof according to an embodiment of the method according to the invention, and
• 4th a schematic representation of the wall of the hoof.

Vor der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Sensoranordnung 1 an einem distalen Ende eines Körperglieds 2, d.h. einem Bein, eines Pferds in der Nähe des Hufs 3 befestigt. Insbesondere, und wie in 3 gezeigt, wird die Sensoranordnung 1 in einem - wenn auch kleinen - Abstand von einer unteren Oberfläche 3a der Wand 3b des Hufes 3 platziert. 4 kennzeichnet den Teil des Hufes 3, der die Wand 3b des Hufes 3 bildet.Before the method according to the invention is carried out, a sensor arrangement 1 at a distal end of a limb 2 , that is, one leg, of a horse near the hoof 3 attached. In particular, and as in 3 shown is the sensor arrangement 1 at a distance, albeit a small one, from a lower surface 3a the wall 3b of the hoof 3 placed. 4th indicates the part of the hoof 3 holding the wall 3b of the hoof 3 forms.

Die Sensoranordnung 1 der 3, die hier auch als Trägheitsbewegungseinheit bezeichnet wird, umfasst eine Anordnung von mikromechanischen Systemen. Insbesondere umfasst die Sensoranordnung 1 einen ersten Drei-Achsen-Beschleunigungssensor zum Messen höherer Linearbeschleunigungen und einen zweiten Drei-Achsen-Beschleunigungssensor zum Messen niedrigerer Linearbeschleunigungen. Die jeweiligen Achsen der Beschleunigungssensor fluchten. Beide Beschleunigungssensoren sind zum Messen von Linearbeschleunigungen in jeweils unterschiedlichen Wertebereichen da. Basierend darauf kann die jeweilige Messung von jedem Beschleunigungssensor zu einem einzigen Wert kombiniert werden. Die Sensoranordnung 1 umfasst auch ein Drei-Achsen-Gyroskop zum Messen von Drehgeschwindigkeiten um drei Achsen. Die Sensoranordnung 1 umfasst des Weiteren Computerverarbeitungsmittel und einen Speicher zum Speichern von Messungen, wie auch Drahtloskommunikationsmittel zum Übertragen der Messwerte an eine Rechnervorrichtung, wie etwa einen stationären Computer, einen tragbaren Computer oder ein Smartphone. Die Sensoranordnung 1 kann Teil eines größeren Systems sein, das mehrere solche Sensoranordnungen 1 umfasst, z.B. eines Systems aus vier Sensoranordnungen 1, die jeweils an einem jeweiligen Körperglied 2 desselben Pferdes befestigt sind und alle mit der Rechnervorrichtung in Drahtloskommunikation stehen.The sensor arrangement 1 the 3 , which is also referred to here as an inertial movement unit, comprises an arrangement of micromechanical systems. In particular, the sensor arrangement comprises 1 a first three-axis acceleration sensor for measuring higher linear accelerations and a second three-axis acceleration sensor for measuring lower linear accelerations. The respective axes of the acceleration sensor are aligned. Both acceleration sensors are used to measure linear accelerations in different value ranges. Based on this, the respective measurement from each acceleration sensor can be combined into a single value. The sensor arrangement 1 Also includes a three-axis gyroscope for measuring rotational speeds around three axes. The sensor arrangement 1 further comprises computer processing means and a memory for storing measurements, as well as wireless communication means for transmitting the measured values to a computing device such as a stationary computer, a portable computer or a smartphone. The sensor arrangement 1 can be part of a larger system that has several such Sensor arrangements 1 includes, for example, a system of four sensor arrays 1 each on a respective limb 2 of the same horse and are all in wireless communication with the computing device.

Wie aus 3 ersichtlich ist, resultiert die Platzierung der Sensoranordnung 1 am Körperglied 2 des Pferds in einer relativen Orientierung zwischen der Sensoranordnung 1 und dem Huf 3, und insbesondere zwischen der Sensoranordnung 1 und der unteren Oberfläche 3a der Wand 3b des Hufes 3, welche relative Orientierung hier durch eine Sensornormalachse 4 und eine Hufnormalachse 5 repräsentiert wird. Da diese relative Orientierung für jede Befestigung variabel und im Vorhinein unbekannt ist, wird sie im Prozess des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es unten beschrieben wird, bestimmt.How out 3 As can be seen, this results in the placement of the sensor arrangement 1 on the limb 2 of the horse in a relative orientation between the sensor array 1 and the hoof 3 , and in particular between the sensor array 1 and the lower surface 3a the wall 3b of the hoof 3 which relative orientation here through a sensor normal axis 4th and a hoof normal axis 5 is represented. Since this relative orientation is variable for each attachment and is unknown in advance, it is determined in the process of the method according to the invention, as is described below.

Der Messprozess durch die Sensoranordnung 1 und die Analyse der entsprechenden Messwerte beginnt während der Bewegung des Pferdes in entweder einer Schrittgangart oder einer Trabgangart auf einem Untergrund 7, der im vorliegenden Beispiel bereits als harter Untergrund 7 identifiziert wurde, d.h. als Untergrund 7, auf dem der Huf 3 im Wesentlichen nicht einsinkt. Sowohl die Schrittgangart als auch die Trabgangart können in einzelne Schritte unterteilt werden, wobei für jeden Schritt ein bestimmter Huf 3 die Phasen Landen - welche Phase mit einem Hufaufprallereignis 8 beginnt -, Standmitte, Kippen und Schwingen durchläuft. Die Kippphase endet mit einem Hufabhebeereignis 9. Die Landephase, die Standmittenphase und die Kippphase bilden zusammen die Standphase, da diese die Phasen sind, während derer der Huf 3 mit dem Untergrund 7 in Kontakt ist. Während der Schwingphase besteht kein Kontakt zwischen dem Huf 3 und dem Untergrund 7.The measuring process through the sensor arrangement 1 and the analysis of the corresponding measured values begins while the horse is moving in either a step gait or a trot gait on a ground 7th , which in the present example is already a hard surface 7th has been identified, ie as underground 7th on which the hoof 3 essentially doesn't sink in. Both the walking gait and the trotting gait can be divided into individual steps, with a specific hoof for each step 3 the landing phases - which phase with a hoof impact event 8th begins -, passes through the middle of the stand, tilting and swinging. The tipping phase ends with a hoof lifting event 9 . The landing phase, the mid-stance phase and the tilting phase together form the stance phase, as these are the phases during which the hoof 3 with the underground 7th is in contact. There is no contact between the hoof during the swing phase 3 and the underground 7th .

Ein Flach-Gelandet-Ereignis 10 findet während der Standmittenphase statt. Die Position des Hufs 3 bezüglich des Untergrunds 7 während des Hufaufprallereignisses 8, welches der Zeitpunkt ist, zu dem der Huf 3 mit dem Untergrund 7 am Kontaktpunkt 6a in Kontakt kommt, des Flach-Gelandet-Ereignisses 10 während der Standmittenphase, in welcher Phase der Huf 3 bezüglich der Drehgeschwindigkeit in Ruhe ist, und des Hufabhebeereignisses 9, welches der Zeitpunkt ist, zu dem der Huf 3 nur am Kontaktpunkt 6b verbleibenden Kontakt mit dem Untergrund 7 hat, werden jeweils in 2 dargestellt. Da die Standmittenphase hier eine längere Dauer hat, als im Wesentlichen zeitpunktartig zu sein, d.h. weil es einen ausgedehnten Zeitraum gibt, in dem sich der Huf 3 bezüglich der Drehgeschwindigkeit in Ruhe befindet, kann das Flach-Gelandet-Ereignis 10 im Prinzip auf einen im Wesentlichen beliebigen Moment innerhalb des Zeitraums der Standmittenphase festgelegt werden. Im vorliegenden Beispiel ist das Flach-Gelandet-Ereignis 10 gerade vor der Zeit festgelegt, wenn der Huf 3 eine höhere Drehgeschwindigkeit gewinnt. Mit anderen Worten ist das Flach-Gelandet-Ereignis 10 auf den spätesten solchen Punkt in der Standmittenphase festgelegt.A flat-landed event 10 takes place during the mid-stand phase. The position of the hoof 3 regarding the subsoil 7th during the hoof impact event 8th which is the time when the hoof 3 with the underground 7th at the contact point 6a comes into contact, the flat-landed event 10 during the mid-stance phase, in which phase the hoof 3 is at rest with respect to the rate of rotation and the hoof lifting event 9 which is the time when the hoof 3 only at the contact point 6b remaining contact with the ground 7th each are in 2 shown. Since the mid-stance phase here has a longer duration than being essentially point-like, ie because there is an extended period of time in which the hoof is 3 is at rest with respect to the rotational speed, the flat-landed event 10 can in principle be set to an essentially arbitrary moment within the period of the mid-stand phase. In this example, the flat landed event is 10 set just ahead of time when the hoof 3 a higher speed of rotation wins. In other words, it is the flat landed event 10 fixed to the latest such point in the mid-stand phase.

Während Teilen der Standmittenphase und insbesondere während des bestimmten Flach-Gelandet-Ereignisses 10 gibt es eine Rutschbewegung des Hufs 3 über den Untergrund 7. Wie bereits aus 2 ersichtlich, unterscheiden sich der jeweilige Kontaktpunkt 6a des Hufaufprallereignisses 8 und der Kontaktpunkt 6b des Hufabhebeereignisses 9 voneinander.During parts of the mid-stance phase and especially during the specific flat-landed event 10 there is a sliding motion of the hoof 3 over the underground 7th . As already from 2 can be seen, the respective contact point differ 6a of the hoof impact event 8th and the point of contact 6b of the hoof lifting event 9 from each other.

In einem ersten vorläufigen Schritt wird die relative Orientierung 13 - die symbolisch in 3 angezeigt wird - zwischen der Sensoranordnung 1 und dem Huf 3 bestimmt und bevorzugt anhand von Rollen, Nicken und Gieren ausgedrückt. Zu diesem Zweck wird zunächst das Flach-Gelandet-Ereignis 10 identifiziert. Basierend auf der Überlegung, dass beim Flach-Gelandet-Ereignis 10 der Huf 3 im Wesentlichen stationär bezüglich der Drehung sein wird, wird das Flach-Gelandet-Ereignis 10 identifiziert, wenn die Drehgeschwindigkeit um alle drei Achsen, wie sie durch das Drei-Achsen-Gyroskop der Sensoranordnung 1 bestimmt wird, unterhalb eines Flach-Gelandet-Ereignisschwellenwerts liegt, d.h. ausreichend niedrig.The first preliminary step is the relative orientation 13th - which symbolically in 3 is displayed - between the sensor array 1 and the hoof 3 determined and preferably expressed in terms of roll, pitch and yaw. For this purpose, the flat-landed event is first used 10 identified. Based on the consideration that the Flat Landed Event 10 the hoof 3 will be substantially stationary with respect to rotation, the flat landed event will be 10 if identified the rotational speed about all three axes as determined by the three-axis gyroscope of the sensor assembly 1 is determined to be below a flat landed event threshold, ie, sufficiently low.

Es wird angenommen, dass während des Flach-Gelandet-Ereignisses 10 die einzige Beschleunigung, die durch die Beschleunigungssensoren gemessen wird, die Schwerkraft ist. Es wird weiter angenommen, dass sich während des Flach-Gelandet-Ereignisses 10 der Huf 3 flach auf dem Untergrund 7 befindet, und dass der Untergrund 7 orthogonal zu der Richtung der Schwerkraft ist. Man beachte, dass es noch immer etwas an Lineargeschwindigkeit des Hufs 3 in der Horizontalebene des Untergrunds 7 geben kann. Aus den vorstehenden Annahmen folgt, dass beim Flach-Gelandet-Ereignis 10 die Orientierung des Hufs 3, wie sie durch die Hufnormalachse 5 bezeichnet wird, der Richtung der Schwerkraft entspricht. Basierend auf diesen Überlegungen können das Rollen und Nicken der relativen Orientierung 13 direkt basierend auf den Linearbeschleunigungen bestimmt werden, die durch die Sensoranordnung 1 gemessen werden.It is believed that during the flat-landed event 10 the only acceleration measured by the accelerometers is gravity. It is further assumed that during the flat-landed event 10 the hoof 3 flat on the ground 7th located, and that the subsoil 7th is orthogonal to the direction of gravity. Note that there is still some linear velocity in the hoof 3 in the horizontal plane of the subsurface 7th can give. From the above assumptions it follows that for the flat-landed event 10 the orientation of the hoof 3 as shown by the normal axis of the hoof 5 which corresponds to the direction of gravity. Based on these considerations, the rolling and pitching of the relative orientation 13th can be determined directly based on the linear accelerations generated by the sensor arrangement 1 be measured.

Die Bestimmung des Gierens der relativen Orientierung 13 kann basierend auf der Annahme durchgeführt werden, dass die größte Drehgeschwindigkeit - in irgendeiner Richtung - während der Bewegung des Hufs 3 um eine Querachse 14 des Hufs 3 stattfinden wird, d.h. eine Achse, die parallel zum Untergrund 7 und normal zur gemittelten translatorischen Richtung der Bewegung des Hufs 3 während eines einzigen Schritts oder einer Anzahl von Schritten ist. Diese gemittelte translatorische Richtung der Bewegung des Hufs 3 während eines einzigen Schritts oder einer Anzahl von Schritten wird auch als nach vorne gerichtete Horizontalrichtung bezeichnet. Somit wird die Querachse 14 als die Richtung der Maximaldrehgeschwindigkeit angesehen. Wenn man nun diese Querachse 14 für das Rollen und Nicken der relativen Orientierung 13 korrigiert, die oben bestimmt wurde, kann der resultierende Vektor auf den Untergrund 7 projiziert werden. Basierend auf dieser Projektion kann das Gieren der relativen Orientierung 13 bestimmt werden.Determining the yaw of relative orientation 13th can be performed based on the assumption that the greatest speed of rotation - in any direction - is during the movement of the hoof 3 around a transverse axis 14th of the hoof 3 will take place, ie an axis that is parallel to the ground 7th and normal to the mean translational Direction of movement of the hoof 3 is during a single step or a number of steps. This mean translational direction of movement of the hoof 3 during a single step or a number of steps is also referred to as a forward horizontal direction. Thus becomes the transverse axis 14th regarded as the direction of the maximum rotational speed. If you now have this transverse axis 14th for rolling and nodding relative orientation 13th corrected, which was determined above, the resulting vector can be applied to the underground 7th projected. Based on this projection, the yaw's relative orientation 13th to be determined.

Unter der Annahme, dass der Gierwinkel klein genug ist, kann der Nickwinkel des Hufs 3 aus den Messungen der Sensoranordnung 1 bestimmt werden.Assuming that the yaw angle is small enough, the pitch angle of the hoof can 3 from the measurements of the sensor arrangement 1 to be determined.

Indem somit die relative Orientierung 13 bestimmt wurde, die durch Rollen, Nicken und Gieren definiert wird, können die Beschleunigungen und Drehgeschwindigkeiten, die durch die Sensoranordnung 1 gemessen wurden, in den Bezugsrahmen des Hufs 3 rotiert werden. Demzufolge wird im Folgenden angenommen, dass diese Größen im Bezugsrahmen des Hufs 3 bekannt sind, ohne dass die entsprechenden Umwandlungsschritte jedes Mal explizit genannt werden.By thus the relative orientation 13th which is defined by roll, pitch and yaw, the accelerations and rotational speeds can be determined by the sensor arrangement 1 measured in the frame of reference of the hoof 3 be rotated. Accordingly, in the following it is assumed that these quantities are in the frame of reference of the hoof 3 are known without explicitly naming the corresponding conversion steps each time.

Die durch die Sensoranordnung 1 während der laufenden Bewegung des Pferdes gemessenen Bewegungsdaten werden zunächst in einzelne Schritte des Pferdes unterteilt. Um einzelne Schritte zu identifizieren, werden unter den Messdaten Kippereignisse 24 detektiert. Ein Kippereignis 24 wird detektiert, wenn die Nickgeschwindigkeit - die die Drehgeschwindigkeit um die Querachse 14 des Hufs 3 ist - einen Nickgeschwindigkeitsschwellenwert überschreitet. Dieser Schwellenwert ist im Prinzip variabel und wird dynamisch basierend auf der Überlegung bestimmt, dass Kippereignisse 24 mit einem Zeitraum stattfinden, der im Wesentlichen konstant oder zumindest langsam veränderlich ist, und dass bei jedem Schritt die Nickgeschwindigkeit bei oder in der Nähe des Kippereignisses 24 maximal sein wird. Basierend auf dem Kippereignis 24 wird das Flach-Gelandet-Ereignis 10, das dem Kippereignis 24 unmittelbar vorangeht, basierend auf der Beobachtung detektiert, dass die Drehgeschwindigkeit des Hufs 3 während des Flach-Gelandet-Ereignisses 10 im Wesentlichen null oder sehr klein sein wird. Jeder Schritt besteht dann aus der Zeit von einem Flach-Gelandet-Ereignis 10 zum nachfolgenden Flach-Gelandet-Ereignis 10. Das Kippereignis 24 wird ebenfalls auf dem Diagramm 16 markiert, wie aus 1 ersichtlich.The through the sensor arrangement 1 Movement data measured while the horse is moving is first subdivided into individual steps of the horse. In order to identify individual steps, tipping events are included under the measurement data 24 detected. A tipping event 24 is detected when the pitching speed - the turning speed around the transverse axis 14th of the hoof 3 is - exceeds a pitch speed threshold. This threshold is in principle variable and is determined dynamically based on the consideration that tipping events 24 take place with a period of time which is essentially constant or at least slowly changing, and that at each step the pitching speed at or in the vicinity of the tipping event 24 will be maximum. Based on the tipping event 24 becomes the flat-landed event 10 that the tipping event 24 immediately preceding based on the observation that the rotational speed of the hoof 3 during the flat-landed event 10 will be essentially zero or very small. Each step then consists of the time of a flat-landed event 10 to the subsequent flat-landed event 10 . The tipping event 24 is also on the diagram 16 marked as out 1 evident.

Für jeden Schritt werden der Verlauf oder die Sequenz der Orientierungen und der Geschwindigkeiten des Hufs 3 über die Zeit bestimmt, indem die gemessenen Drehgeschwindigkeiten und die gemessenen Beschleunigungen insbesondere unter Verwendung der Quaternionen-Integration integriert werden. Zum Erhalten der Orientierungen ist der Startpunkt das Flach-Gelandet-Ereignis 10, zu dem eine flache Position des Hufs 3 auf dem Untergrund angenommen wird. Von diesem Startpunkt schreitet die Integration zeitlich in sowohl einer vorwärts gerichteten als auch in der rückwärts gerichteten Richtung voran. Das Ergebnis der Rückwärtsintegration wird mit dem Ergebnis der Vorwärtsintegration vom vorherigen Flach-Gelandet-Ereignis 10 vereinigt. Dieselbe Vereinigung findet entsprechend mit dem Ergebnis der Vorwärtsintegration statt. Dadurch wird eine Sequenz oder ein Verlauf von Orientierungen des Hufs 3 über die Zeit für den gesamten Schritt bestimmt.For each step, the course or sequence of orientations and speeds of the hoof are shown 3 determined over time by integrating the measured rotational speeds and the measured accelerations, in particular using the quaternion integration. To get the orientations, the starting point is the flat-landed event 10 to which a flat position of the hoof 3 is accepted on the subsurface. From this starting point, the integration proceeds in both a forward and a backward direction in time. The backward integration result becomes the forward integration result from the previous flat-landed event 10 united. The same union takes place accordingly with the result of the forward integration. This creates a sequence or course of orientations of the hoof 3 determined over time for the entire step.

Basierend auf den so bestimmten Orientierungen des Hufs 3 werden die Beschleunigungen zu einer Sequenz von Lineargeschwindigkeiten über die Zeit integriert. Dazu geht die Integration erneut von dem Flach-Gelandet-Ereignis 10 aus in die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, und eine Vereinigung findet statt, wie für die Orientierung beschrieben wurde. Beim gegenwärtigen Beispiel wird angenommen, dass beim Flach-Gelandet-Ereignis 10 die Geschwindigkeit des Hufs 3 null beträgt. Mit anderen Worten wird angenommen, dass es an diesem Punkt kein Rutschen mehr gibt. Dann werden die Geschwindigkeiten in derselben Weise integriert, um zu einer Positionssequenz über die Zeit zu kommen.Based on the so determined orientations of the hoof 3 the accelerations are integrated into a sequence of linear velocities over time. To do this, the integration goes again from the flat-landed event 10 out in the forward and backward directions, and merging takes place as described for orientation. The present example assumes that the flat landed event 10 the speed of the hoof 3 is zero. In other words, it is assumed that there is no more slipping at this point. Then the velocities are integrated in the same way to arrive at a sequence of positions over time.

Die Zeit zwischen dem Hufaufprallereignis 8 und dem Hufabhebeereignis 9 - die Detektion welcher Ereignisse unten beschrieben werden wird - entspricht der Standphase und somit der Zeit, in der die Wand 3b des Hufs 3 mit dem Untergrund 7 in Kontakt ist. Während dieser Zeit wird angenommen, dass der Untergrund 7 hart ist und als starrer Körper bezüglich des Hufs 3 wirkt, und dass daher die Orientierung des Hufs 3 bezüglich des Untergrunds 7 der Richtung 17 von Kraft durch den Untergrund 7 auf den Huf 3 entspricht.The time between the hoof impact event 8th and the hoof lifting event 9 - the detection of which events will be described below - corresponds to the stance phase and thus the time in which the wall 3b of the hoof 3 with the underground 7th is in contact. During this time it is believed that the subsoil 7th is hard and as a rigid body with respect to the hoof 3 acts, and that therefore the orientation of the hoof 3 regarding the subsoil 7th the direction 17th of power through the subsoil 7th on the hoof 3 is equivalent to.

Ein Beispiel eines Diagramms 16 einer solchen Richtung 17 über die Zeit wird in 1 gezeigt. Da die Analyseperiode hier mehrere Schritte abdeckt, ist das Diagramm 16 das Resultat der Berechnung eines Durchschnitts über diese mehreren Schritte. Dieses Diagramm 16 wird gemäß der gezeigten Ausführungsform einem Nutzer angezeigt. Hier ist das Diagramm 16 über eine erste Achse 18a, die dem Rollwinkel entspricht, und eine zweiten Achse 18b aufgetragen, die dem Nickwinkel entspricht. Der Verlauf des Diagramms 16, der hier im Wesentlichen in einer nach oben gerichteten Richtung - d.h. in der Richtung der zweiten Achse 18b - zeitlich gemäß der Änderung des Nickwinkels während einer Stehphase fortschreitet, zeigt, wie sich die gegebenen Winkel über den Verlauf der Stehphase ändern.An example of a diagram 16 such a direction 17th over time will be in 1 shown. Since the analysis period here covers several steps, the diagram is 16 the result of calculating an average over these multiple steps. This diagram 16 is displayed to a user according to the embodiment shown. Here is the diagram 16 via a first axis 18a corresponding to the roll angle and a second axis 18b plotted, which corresponds to the pitch angle. The course of the diagram 16 , which here essentially in an upward direction - ie in the direction of the second axis 18b - progresses over time according to the change in the pitch angle during a standing phase, shows how the given angles change over the course of the standing phase.

Zusätzlich zu diesem Diagramm 16 gibt es auch einen teilweisen Kreis 19, der auch als ein Kreisbogen beschrieben werden kann, und der gemäß der gezeigten Ausführungsform dem Nutzer zusammen mit dem Diagramm 16 angezeigt wird. Der teilweise Kreis 19 weist eine bestimmte Farbverteilung auf, die der „gegenwärtigen“ Richtung 17 von Kraft entlang des Diagramms 16 entspricht, und ist auf den Ursprung 20 der ersten Achse 18a und der zweiten Achse 18b zentriert. Mit anderen Worten kann eine variierende gegenwärtige Richtung 17 der Kraft - angegeben als ein Punkt in der Ebene der ersten Achse 18a und der zweiten Achse 18b - eine rege Bewegung entlang des Diagramms 16 vollführen, welche Bewegung dem Fortschreiten der Stehphase entspricht, und die Farbverteilung des teilweisen Kreises 19 variiert gemäß dieser gegenwärtigen Richtung 17.In addition to this diagram 16 there is also a partial circle 19th , which can also be described as an arc of a circle, and which according to the embodiment shown is presented to the user together with the diagram 16 is shown. The partial circle 19th has a certain color distribution, that of the "current" direction 17th of force along the diagram 16 corresponds, and is to the origin 20th the first axis 18a and the second axis 18b centered. In other words, the current direction can vary 17th of force - expressed as a point in the plane of the first axis 18a and the second axis 18b - a brisk movement along the diagram 16 perform which movement corresponds to the progression of the standing phase and the color distribution of the partial circle 19th varies according to this current direction 17th .

In dem teilweisen Kreis 19 ist die hellste Farbe in dem Sektor, der dem Winkel in der Anzeigeebene entspricht, welcher Winkel durch die gegenwärtige Richtung 17 definiert ist, wie sie bezüglich der ersten Achse 18a und der zweiten Achse 18b gezeigt wird. Eine Hilfslinie 21 und deren Schnittpunkt 22 mit dem Kreis 19 werden in 1 zur Verdeutlichung angegeben. Die Farbverteilung wird mit dem Abstand von diesem Schnittpunkt 22 entlang des Kreises 19 dunkler, bis sie bei einem bestimmten Abstand verschwindet, wodurch sie den Kreis 19 teilweise macht. Dieses Dunklerwerden wird durch verschiedene Muster im Kreis 19 in 1 repräsentiert. Man beachte, dass der Verlauf der Farbverteilung entlang des Kreises 19 von der Größe der Abweichung der Richtung 17 von Null abhängt, d.h. von ihrem Abstand vom Ursprung 20. Wenn mit anderen Worten die Richtung 17 nahe am Ursprung 20 ist, ist der Kreis 19 vollständig und von im Wesentlichen einheitlicher Farbe.In the partial circle 19th is the lightest color in the sector corresponding to the angle in the display plane, which angle through the current direction 17th is defined as it is with respect to the first axis 18a and the second axis 18b will be shown. A guide line 21 and their intersection 22nd with the circle 19th will be in 1 given for clarity. The color distribution will be with the distance from this intersection 22nd along the circle 19th darker until it disappears at a certain distance, making it the circle 19th partially makes. This darkening is made possible by various patterns in the circle 19th in 1 represents. Note that the course of the color distribution along the circle 19th on the size of the deviation of the direction 17th depends on zero, that is, on its distance from the origin 20th . If in other words the direction 17th close to the origin 20th is, is the circle 19th complete and of essentially uniform color.

Wenn die gegenwärtige Richtung 17 weit von dem Ursprung entfernt ist, gibt es einen kleinen, sehr hellen Teil des Kreises 19, und der Kreis wird schnell dunkler, je weiter er sich von diesem sehr hellen Teil entfernt. Somit zeigt der Grad der Helligkeit und ihr Verlauf entlang des Kreises 19 an, in welchem Ausmaß die von dem Untergrund 7 auf den Huf 3 ausgeübte Kraft von der Normalrichtung abweicht, und die Position auf dem Kreis 19, die am hellsten ist, zeigt an, in welcher Richtung diese Abweichung ist.If the current direction 17th far from the origin there is a small, very bright part of the circle 19th , and the circle quickly darkens the further away it goes from this very bright part. Thus shows the degree of brightness and its course along the circle 19th to what extent that of the subsoil 7th on the hoof 3 applied force deviates from the normal direction, and the position on the circle 19th , which is the brightest, indicates in which direction this deviation is.

Man beachte, dass der jeweilige Maßstab der ersten Achse 18a und der zweiten Achse 18b variabel ist. Hierbei entsprechen die linke Grenze 23a und die rechte Grenze 23b der ersten Achse 18a einem Rollwinkel von plus zehn Grad bzw. minus zehn Grad. Somit sollen der Kreis 19 und seine Farbverteilung nicht als direkte Darstellung der Wand 3b des Hufs 3 verstanden werden.Note that the respective scale of the first axis 18a and the second axis 18b is variable. The left limit corresponds here 23a and the right border 23b the first axis 18a a roll angle of plus ten degrees or minus ten degrees. Thus, the circle should 19th and its color distribution is not a direct representation of the wall 3b of the hoof 3 be understood.

Im Folgenden wird die Detektion von Phasenübergängen beschrieben. Das Hufabhebeereignis 9 wird detektiert, in dem zunächst die Position des Schwenkpunkts in einer nach oben gerichteten Vertikalrichtung 15, d.h. in der zum Untergrund 7 normalen Richtung, mit einem ersten Hufabhebepositionsschwellenwert verglichen wird, welcher Hufabhebepositionsschwellenwert ebenfalls in derselben Weise variabel ist, wie es für den Nickgeschwindigkeitsschwellenwert beschrieben wurde. Diese Position in der nach oben gerichteten Vertikalrichtung 15 wird durch Integration der Geschwindigkeiten erhalten, wie bereits oben beschrieben. Zum Detektieren des Hufabhebeereignisses 9 wird zweitens die Position des Schwenkpunkts in der nach vorne gerichteten Horizontalrichtung mit einem zweiten Hufabhebepositionsschwellenwert verglichen, der im selben Sinne wie der erste Hufabhebepositionsschwellenwert variabel ist. Wenn einer dieser Schwellenwerte überschritten wird, wird das Hufabhebeereignis 9 detektiert.The following describes the detection of phase transitions. The hoof lifting event 9 is detected by first determining the position of the pivot point in an upward vertical direction 15th , ie in the to the underground 7th normal direction, is compared with a first hoof lift position threshold value, which hoof lift position threshold value is also variable in the same way as described for the pitch rate threshold value. This position in the upward vertical direction 15th is obtained by integrating the speeds, as already described above. To detect the hoof lifting event 9 second, the position of the pivot point in the forward horizontal direction is compared to a second hoof lift position threshold which is variable in the same sense as the first hoof lift position threshold. If any of these thresholds is exceeded, the hoof lifting event becomes 9 detected.

Das Beginnen des Kippens, das dem Kippereignis 24 vorangeht, kann identifiziert werden, wenn die Nickgeschwindigkeit des Hufs 3 einen Nickgeschwindigkeitsschwellenwert überschreitet.The beginning of the tipping, which leads to the tipping event 24 precedes can be identified if the pitching speed of the hoof 3 exceeds a pitch speed threshold.

Das Hufaufprallereignis 8 wird ebenfalls bestimmt, indem die Zeitableitung der Beschleunigung - die auch als Ruck bezeichnet werden kann - in der nach oben gerichteten Vertikalrichtung 15 mit einem variablen Ruckschwellenwert verglichen wird. Es ist zu bemerken, dass nach einem Flach-Gelandet-Ereignis 10 zunächst das Hufabhebeereignis 9 stattfindet, und erst danach das Hufaufprallereignis 8 stattfindet.The hoof impact event 8th is also determined by taking the time derivative of the acceleration - which can also be referred to as a jerk - in the upward vertical direction 15th is compared with a variable jerk threshold. It should be noted that after a flat-landed event 10 first the hoof lifting event 9 takes place, and only after that the hoof impact event 8th takes place.

Durch den oben beschriebenen Ansatz werden auch die Kontaktpunkte 6a, b - d.h. während des Hufaufprallereignisses 8 bzw. des Hufabhebeereignisses 9 - des Hufs 3 mit dem Untergrund 7 während der Bewegung bestimmt. Da die Analyseperiode mehrere Standphase abdeckt, wird jeder Kontaktpunkt 6a, b für eine Mehrzahl von Schritten nacheinander bestimmt, und dann wird ein Mittelwert berechnet.With the approach described above, the contact points are also created 6a, b - ie during the hoof impact event 8th or the hoof lifting event 9 - of the hoof 3 with the underground 7th determined during movement. Since the analysis period covers several stance phases, each contact point becomes 6a, b is determined for a plurality of steps in succession, and then an average value is calculated.

Die Bestimmung des Kontaktpunkts 6a für das Hufaufprallereignis 8 basiert auf einem Vergleich zwischen der räumlichen Orientierung des Hufs 3 während dieses Hufaufprallereignisses 8 und des Flach-Gelandet-Ereignisses 10. Für diese Bestimmung des Kontaktpunkts 6a ist das Flach-Gelandet-Ereignis 10 der erste Messzeitpunkt 11, und das Hufaufprallereignis 8 der zweite Messzeitpunkt 12a. Die Bestimmung des Kontaktpunkts 6b für das Hufabhebeereignis 9 basiert desgleichen auf einem Vergleich zwischen der räumlichen Orientierung des Hufs 3 während dieses Hufabhebeereignisses 9 und des Flach-Gelandet-Ereignisses 10. Für diese Bestimmung des Kontaktpunkts 6b ist das Flach-Gelandet-Ereignis 10 wieder der erste Messzeitpunkt 11, aber das Hufabhebeereignis 9 ist der zweite Messzeitpunkt 12b.Determining the point of contact 6a for the hoof impact event 8th is based on a comparison between the spatial orientation of the hoof 3 during that hoof impact event 8th and the flat landed event 10 . For this determination of the contact point 6a is the flat-landed event 10 the first measurement time 11 , and the hoof impact event 8th the second measurement time 12a . Determining the point of contact 6b for the hoof lifting event 9 is also based on a comparison between the spatial orientation of the hoof 3 during this hoof lifting event 9 and the flat landed event 10 . For this determination of the contact point 6b is the flat-landed event 10 again the first measurement time 11 , but the hoof lifting event 9 is the second measurement time 12b .

Die zugrunde liegende Idee ist hierbei die, dass die Veränderung der räumlichen Orientierung des Hufs 3 zwischen entweder dem Hufaufprallereignis 8 bzw. dem Hufabhebeereignis 9 und dem Flach-Gelandet-Ereignis 10 eine jeweilige Winkelposition der Kontaktpunkte 6a, b auf der Wand 3b des Hufs 3 abbildet, welche Wand 3b des Hufs 3 im Wesentlichen den Umfang des Hufs 3 zumindest für den Teil des Hufs 3 bildet, in dem der jeweilige Kontaktpunkt 6a, b erwartet werden kann. Des Weiteren wird angenommen, dass der Huf 3 im Wesentlichen zwischen diesen Zeitpunkten in einer potentiell kombinierten Drehbewegung schwenkt, die der Netto-Veränderung der räumlichen Orientierung entspricht. Die Wand 3b des Hufs 3 wird auch in 4 dargestellt. Auf diese Weise kann der jeweilige Kontaktpunkt 6a, b ohne jeden Sensor an diesem Kontaktpunkt 6a, b selbst bestimmt werden.The underlying idea here is that the change in the spatial orientation of the hoof 3 between either the hoof impact event 8th or the hoof lifting event 9 and the flat landed event 10 a respective angular position of the contact points 6a, b on the wall 3b of the hoof 3 shows which wall 3b of the hoof 3 essentially the circumference of the hoof 3 at least for the part of the hoof 3 forms in which the respective contact point 6a, b can be expected. It is also assumed that the hoof 3 essentially pivots between these points in time in a potentially combined rotary movement that corresponds to the net change in spatial orientation. The wall 3b of the hoof 3 is also in 4th shown. In this way, the respective contact point 6a, b without any sensor at this contact point 6a, b be determined by yourself.

Wie in 4 gezeigt wird, wird basierend auf dem Unterschied zwischen den räumlichen Orientierungen zu den unterschiedlichen Zeiten der jeweilige Kontaktpunkt 6a, b, und somit auch eine Winkelposition 25 bestimmt, die diesen Kontaktpunkt 6a, b auf dem Umfang des Hufs 3 definiert, der durch die Wand 3b des Hufs 3 dargestellt wird. Des Weiteren können der Nickwinkel und der Rollwinkel des Hufs 3 zu diesem Zeitpunkt bestimmt werden.As in 4th is shown, the respective contact point is based on the difference between the spatial orientations at the different times 6a, b , and thus also an angular position 25th determines who this contact point 6a, b on the circumference of the hoof 3 defined by the wall 3b of the hoof 3 is pictured. Furthermore, the pitch angle and the roll angle of the hoof 3 to be determined at this point.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

• „Motion analysis and its use in equine practice and research‟ von Hobbs et al [Wien. Tierärztl. Mschr. - Vet. Med. Austria 97 (2010), 55- 64] [0004]"Motion analysis and its use in equine practice and research" by Hobbs et al [Vienna. Veterinarian Mschr. - Vet. Med. Austria 97 (2010), 55-64] [0004]

Claims (15)

Verfahren zur Pferdebewegungsanalyse, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoranordnung (1), die an einem distalen Ende eines Körperglieds (2) eines Pferds und in einem Abstand von einer unteren Oberfläche (3a) einer Wand (3b) eines Hufs (3) des Pferds befestigt ist, Linearbeschleunigung misst und Drehgeschwindigkeit misst, dass eine Richtung (17) von Kraft durch den Untergrund (7) auf den Huf (3) während einer Bewegung des Pferds über eine Analyseperiode basierend auf der gemessenen Linearbeschleunigung und der gemessenen Drehgeschwindigkeit bestimmt wird, und dass ein Diagramm (16) der bestimmten Richtung (17) während der Analyseperiode einem Nutzer angezeigt wird.A method for horse movement analysis, characterized in that a sensor arrangement (1) attached to a distal end of a limb (2) of a horse and at a distance from a lower surface (3a) of a wall (3b) of a hoof (3) of the horse measures linear acceleration and rotational speed that a direction (17) of force through the ground (7) on the hoof (3) during movement of the horse over an analysis period is determined based on the measured linear acceleration and the measured rotational speed, and that a diagram (16) of the determined direction (17) is displayed to a user during the analysis period. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseperiode im Wesentlichen eine gesamte Standphase während der Bewegung des Pferds abdeckt, und dass während der Standphase der Huf (3) mit dem Untergrund (7) in Kontakt ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the analysis period essentially covers an entire stance phase during the movement of the horse, and that during the stance phase the hoof (3) is in contact with the ground (7). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseperiode mehrere Standphasen während der Bewegung des Pferds abdeckt, dass eine mittlere Orientierung (17) der Kraft über die mehreren Standphasen bestimmt wird, und dass ein Diagramm (16) der bestimmten mittleren Orientierung angezeigt wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the analysis period covers several stance phases during the movement of the horse, that a mean orientation (17) of the force is determined over the several stance phases, and that a diagram (16) of the determined mean orientation is displayed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagramm (16) der bestimmten Richtung (17) über eine erste Achse (18a) und eine zweite Achse (18b) aufgetragen wird, dass die erste Achse (18a) einem Rollwinkel der bestimmten Richtung (17) entspricht, und dass die zweite Achse (18b) einem Nickwinkel der bestimmten Richtung (17) entspricht, bevorzugt, dass ein zumindest teilweiser Kreis (19) um einen Ursprungspunkt (20) der ersten Achse (18a) und der zweiten Achse (18b) aufgetragen und dem Nutzer angezeigt wird, und dass eine Farbverteilung des angezeigten, zumindest teilweisen Kreises (19) über die Zeit basierend auf der bestimmten Richtung (17) entlang des Diagramms (16) variiert.Method according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the diagram (16) of the specific direction (17) is plotted over a first axis (18a) and a second axis (18b), that the first axis (18a) corresponds to a roll angle of the specific direction (17), and that the second axis (18b) corresponds to a pitch angle in the specific direction (17), preferably that an at least partial circle (19) is plotted around an origin point (20) of the first axis (18a) and the second axis (18b) and the User is displayed, and that a color distribution of the displayed, at least partial circle (19) varies over time based on the determined direction (17) along the diagram (16). Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (1) einen Drei-Achsen-Beschleunigungssensor zum Messen von Linearbeschleunigung in drei Richtungen und ein Drei-Achsen-Gyroskop zum Messen von Drehgeschwindigkeit um drei Achsen umfasst.Procedure according to the Claims 1 until 4th , characterized in that the sensor arrangement (1) comprises a three-axis acceleration sensor for measuring linear acceleration in three directions and a three-axis gyroscope for measuring rotational speed about three axes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Richtung (17) von Kraft ein Kontaktpunkt (6a, b) des Hufs mit dem Untergrund (7) während der Bewegung des Pferdes bestimmt wird, bevorzugt, dass eine erste räumliche Orientierung des Hufs (3) zu einem ersten Messzeitpunkt (11) bestimmt wird, dass eine zweite räumliche Orientierung des Hufs (3) zu einem zweiten Messzeitpunkt (12a, b) bestimmt wird, und dass basierend auf der ersten räumlichen Orientierung und der zweiten räumlichen Orientierung der Kontaktpunkt (6a, b) des Hufs (3) mit dem Untergrund (7) bestimmt wird.Method according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that to determine the direction (17) of force a contact point (6a, b) of the hoof with the ground (7) is determined during the movement of the horse, preferably that a first spatial orientation of the hoof (3) to a first measurement time (11) is determined that a second spatial orientation of the hoof (3) is determined at a second measurement time (12a, b), and that based on the first spatial orientation and the second spatial orientation of the contact point (6a, b ) of the hoof (3) is determined with the ground (7). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Messzeitpunkt (11) ein Flach-Gelandet-Ereignis (10) ist, wenn der Huf (3) flach auf einer Untergrundebene (7) ist, bevorzugt, dass der zweite Messzeitpunkt (12b) stattfindet, wenn der Huf (3) einen Punktkontakt mit dem Untergrund (7) hat.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the first measurement time (11) is a flat-landed event (10) when the hoof (3) is flat on a ground plane (7), preferably that the second measurement time (12b) takes place when the Hoof (3) has point contact with the ground (7). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Messzeitpunkt (12a, b) nach dem ersten Messzeitpunkt (11) stattfindet, bevorzugt, dass der erste Messzeitpunkt (11) und der zweite Messzeitpunkt (12a, b) während einer Hufabhebebewegung des Hufs (3) stattfinden.Procedure according to Claim 7 , characterized in that the second measurement time (12a, b) takes place after the first measurement time (11), preferably that the first measurement time (11) and the second measurement time (12a, b) take place during a hoof lifting movement of the hoof (3). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Messzeitpunkt (12a, b) vor dem ersten Messzeitpunkt (11) stattfindet, bevorzugt, dass der erste Messzeitpunkt (11) und der zweite Messzeitpunkt (12a, b) während einer Landebewegung des Hufs (3) stattfinden.Procedure according to Claim 7 , characterized in that the second measurement time (12a, b) takes place before the first measurement time (11), preferably that the first measurement time (11) and the second measurement time (12a, b) take place during a landing movement of the hoof (3). Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der ersten räumlichen Orientierung und der zweiten räumlichen Orientierung auf einem bestimmten Rollen, einem bestimmten Nicken und einem bestimmten Gieren zwischen der Sensoranordnung (1) und dem Huf (3) basiert, bevorzugt, dass das Rollen und Nicken zwischen der Sensoranordnung (1) und dem Huf (3) während des Flach-Gelandet-Ereignisses (10) des Hufs (3) bestimmt wird, insbesondere, dass das Flach-Gelandet-Ereignis (10) basierend darauf identifiziert wird, dass Drehgeschwindigkeiten um drei Achsen unterhalb eines Standereignisschwellenwerts sind.Method according to one of the Claims 7 until 9 , characterized in that the determination of the first spatial orientation and the second spatial orientation is based on a specific roll, a specific pitch and a specific yaw between the sensor arrangement (1) and the hoof (3), preferably that the roll and pitch are between the sensor arrangement (1) and the hoof (3) during the flat-landed event (10) of the hoof (3) is determined, in particular that the flat-landed event (10) is identified based on the fact that rotational speeds of three Axes are below a stance event threshold. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gieren zwischen dem Beschleunigungssensor (1) und dem Huf (3) basierend auf einer Richtung der Maximaldrehgeschwindigkeit bestimmt wird, von welcher Richtung der Maximaldrehgeschwindigkeit angenommen wird, dass sie eine Querachse (14) des Hufs (3) ist.Procedure according to Claim 10 , characterized in that the yaw between the acceleration sensor (1) and the hoof (3) is determined based on a direction of the maximum rotational speed, which direction of the maximum rotational speed is assumed to be a transverse axis (14) of the hoof (3). Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste räumliche Orientierung und die zweite räumliche Orientierung aus einer Messserie von Linearbeschleunigung und Drehgeschwindigkeit bestimmt werden, die über einen Messzeitraum gemessen wird, die mehrere Schritte des Pferds abdeckt, bevorzugt, wobei der Messzeitraum basierend auf detektierten Kippereignissen (24) der Hufbewegung in eine Serie einzelner Schritte unterteilt wird, insbesondere, wobei ein Kippereignis (24) basierend auf einem Nickgeschwindigkeitsschwellenwert detektiert wird.Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized in that the first spatial orientation and the second spatial orientation are determined from a series of measurements of linear acceleration and rotational speed, which are determined via a Measurement period is measured which covers several steps of the horse, preferably, wherein the measurement period is divided into a series of individual steps based on detected tilting events (24) of the hoof movement, in particular, wherein a tilting event (24) is detected based on a pitching speed threshold value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung (17) der Kraft über die Analyseperiode basierend auf einer Integration, bevorzugt einer Quaternionen-Integration, der gemessenen Drehgeschwindigkeiten bestimmt wird, wobei weiter bevorzugt die Richtung (17) der Kraft über die Analyseperiode basierend auf einer Integration der gemessenen Drehgeschwindigkeiten während eines einzigen Schrittes bestimmt wird, wobei insbesondere die Richtung (17) der Kraft durch Vereinigen einer Vorwärtsintegration der gemessenen Drehgeschwindigkeiten und einer Rückwärtsintegration der gemessenen Drehgeschwindigkeiten bestimmt wird.Method according to one of the Claims 1 until 12th , characterized in that the direction (17) of the force over the analysis period based on an integration, preferably a quaternion integration, of the measured rotational speeds is determined, more preferably the direction (17) of the force over the analysis period based on an integration of the measured rotational speeds is determined during a single step, in particular the direction (17) of the force is determined by combining a forward integration of the measured rotational speeds and a backward integration of the measured rotational speeds. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeitssequenz des Hufs (3) basierend auf einer Integration der gemessenen Linearbeschleunigungen bestimmt wird, die durch die Richtung (17) der Kraft über die Analyseperiode angepasst werden, wobei bevorzugt die Geschwindigkeitssequenz des Hufs (3) durch Vereinigen einer Vorwärtsintegration der gemessenen Linearbeschleunigungen und einer Rückwärtsintegration der gemessenen Linearbeschleunigungen bestimmt wird.Method according to one of the Claims 1 until 13th , characterized in that a speed sequence of the hoof (3) is determined based on an integration of the measured linear accelerations, which are adapted by the direction (17) of the force over the analysis period, wherein preferably the speed sequence of the hoof (3) by combining a forward integration of the measured linear accelerations and a backward integration of the measured linear accelerations is determined. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionssequenz des Hufs (3) basierend auf einer Integration der Geschwindigkeitssequenz bestimmt wird, wobei die Positionssequenz des Hufs (3) durch Vereinigen einer Vorwärtsintegration der Geschwindigkeitssequenz und einer Rückwärtsintegration der Geschwindigkeitssequenz bestimmt wird.Procedure according to Claim 14 , characterized in that a positional sequence of the hoof (3) is determined based on an integration of the speed sequence, the positional sequence of the hoof (3) being determined by combining a forward integration of the speed sequence and a backward integration of the speed sequence.

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