De l'IMU à l'insight : un pipeline pratique pour la construction de produits pilotés par le mouvement

Les quatre étapes, en langage clair

1. Mesure. Capturez les mouvements qui vous intéressent vraiment, sur les bonnes personnes, dans le bon environnement, avec suffisamment de fidélité pour que vous puissiez faire quelque chose d'utile.
2. Algorithme. Transformez les données brutes de vos capteurs en mesures pour votre produit - longueur de la foulée, qualité du saut, amplitude du mouvement, fatigue, score technique, risque de chute.
3. Validation. Prouvez que l'algorithme fonctionne sur vos utilisateurs réels, dans des conditions réelles, par rapport à une vérité de terrain en laquelle vous avez confiance.
4. Tableau de bord. Présenter le résultat d'une manière qui conduise à une décision. Si le coach, le thérapeute ou l'opérateur ne change pas ce qu'il fait, aucune des trois étapes précédentes n'a eu d'importance.

Les étapes 1 et 2 constituent ensemble le cœur technique de votre produit. L'étape 3 le rend digne de confiance. L'étape 4 le rend vendable. Si vous sautez l'une de ces étapes, vous livrez une démo, pas un produit.

Étape 1 - La mesure est plus facile qu'on ne le pense

C'est l'étape qui nécessitait auparavant des mois de travail sur le matériel. Aujourd'hui, elle prend environ un jour.

Avec une plateforme IMU portable moderne comme QSense Motion, Avec la technologie BLE, vous placez un capteur (ou plusieurs) sur le corps, vous transmettez des données synchronisées via BLE et vous enregistrez en l'espace de quelques minutes. Taux d'échantillonnage jusqu'à 800 Hz, synchronisation temporelle inférieure à 60 µs entre plusieurs capteurs, latence de bout en bout de ~25 ms pour un retour d'information en temps réel. Accéléromètre brut, gyroscope, magnétomètre ou quaternions fusionnés - à vous de choisir.

À ce stade, les vraies décisions ne sont pas d'ordre technique, elles concernent le champ d'application :

• Quels sont les segments du corps qui comptent ? Le tibia et le pied pour la marche. Le tronc et la cuisse pour le patinage. Un seul poignet pour les tremblements. Soyez précis.
• De combien d'utilisateurs avez-vous besoin ? Dix est un pilote. Cinquante est un ensemble de données algorithmiques. Plus de cent, avec de la diversité, c'est une revendication de produit défendable.
• Quel est l'environnement ? Un laboratoire pardonne. Un terrain de football boueux en novembre ne l'est pas.

Si ces trois éléments sont corrects, la question du matériel se résout presque d'elle-même. Dans le cas contraire, la fidélité des capteurs ne vous sauvera pas.

Étape 2 - C'est là que les projets s'enlisent

La deuxième étape est l'algorithme. C'est là que le mouvement brut devient une mesure significative. Et c'est l'étape que la plupart des équipes sous-estiment par un facteur de deux ou trois.

La version honnête : il y a trois façons de procéder, et vous devez en choisir une avant vous commencez à collecter des données.

Niveau A - Votre équipe s'approprie le projet. Vous disposez en interne de biomécaniciens, de data scientists ou d'ingénieurs en traitement du signal. Vous n'avez besoin que de données propres et d'un bon SDK. La plupart des universités et des entreprises à grande échelle bien financées atterrissent ici.

Niveau B - Développement conjoint. Vous possédez l'expertise du domaine (clinique, sport-technique, militaire). Vous n'avez pas l'expérience de la fusion de capteurs ou de l'intégration pour la transformer en un algorithme robuste. Nous travaillons en équipe conjointe - vos connaissances, notre ingénierie. Vous conservez la propriété intellectuelle.

Niveau C - Nous prenons nos responsabilités. Vous avez une idée de produit et une équipe clinique ou commerciale, mais pas de groupe d'algorithmes. Nous construisons, documentons et validons la fonction de mesure de base et la livrons sous forme de module logiciel que vous intégrez.

La plus grande erreur que je vois est celle des équipes qui penser qu'ils sont au niveau A, qu'ils planifient et budgétisent le niveau A et qu'ils découvrent à mi-parcours qu'ils sont en fait au niveau B. À ce moment-là, le calendrier est rompu et quelqu'un doit passer des coups de téléphone gênants. Soyez honnête avant de commencer. Écrivez-le. Signez-le.

Étape 3 - La validation est du ressort du client

Nous pouvons vous aider à concevoir le protocole. Nous pouvons synchroniser les données QSense avec l'EMG, l'ECG, les plaques de force ou la capture optique du mouvement avec une précision à l'image près. Nous pouvons revoir votre méthodologie.

Mais la validation est fondamentalement la du client parce que le client est propriétaire du cas d'utilisation, de la population d'utilisateurs et des revendications. Pour le sport, cela signifie qu'il faut comparer avec des vidéos ou des évaluations d'entraîneurs experts. Pour la rééducation, par rapport à des goniomètres ou des échelles cliniques. Pour les produits médicaux ou de santé en ligne, la validation s'aligne sur votre parcours CE / MDR - c'est là que l'approche plus large de l'évaluation des risques peut s'avérer utile. 2M Engineering L'expérience en matière d'ISO 13485 et de certification commence à compter.

La validation est également le domaine dans lequel la plupart des produits réglementés échouent discrètement. Non pas parce que l'algorithme est erroné, mais parce que personne n'a prévu de trace documentaire. Si vous vous dirigez vers une demande de remboursement de frais médicaux, établissez les preuves de validation au fur et à mesure, et non pas rétroactivement.

Étape 4 - Le tableau de bord vous appartient, et c'est là tout l'intérêt

C'est le point sur lequel la plupart des fournisseurs de plateformes se trompent. Ils vous enferment dans leur tableau de bord, leur cloud, leur UX, leur tarification. Nous ne le faisons pas.

Une fois que votre fonction principale de mesure est validée, la couche du tableau de bord est grande ouverte. Vous pouvez :

1. Construisez-le vous-même. Les API .NET, Android, iOS et Unity de QSense sont publiques. Il en va de même pour l'API QSense-Examples repo sur GitHub.
2. Travailler avec un studio d'application. Nous soutenons directement les studios en leur fournissant de la documentation et des conseils d'intégration. Vous restez le propriétaire du produit.
3. Faites-nous construire un premier démonstrateur. Pour les démonstrations d'investisseurs, les preuves de concept, les premiers essais de clients. Capteur sur le corps, mesures en direct sur l'écran, stockage de base. Deux à six semaines, en général.
4. Nous livrons l'application complète, avec des partenaires. Modèle d'engagement le plus profond. Plus courant pour les dispositifs médicaux réglementés, où un seul propriétaire responsable du matériel, des microprogrammes, des algorithmes et des logiciels est vraiment précieux.

On commence souvent par l'option 3 pour réduire les risques du concept, puis on passe à l'option 1 ou 2 pour le produit commercial. La plateforme ne change pas ; seule la propriété du tableau de bord change.

Note sur les combinaisons multi-capteurs

Le mouvement seul est puissant. Le mouvement associé à autre chose est souvent la source du véritable produit.

Motion plus ECG et PPG pour la rééducation cardiaque. Motion plus EMG pour la rééducation après un accident vasculaire cérébral et la compensation de l'épaule. Motion plus plaques de force pour le retour au jeu. Mouvement et objets instrumentés pour la thérapie des membres supérieurs. Mouvement plus détection environnementale pour la sécurité au travail.

QSense Motion étant développé au sein de 2M Engineering, vous avez accès à un portefeuille plus large de capteurs portables sous un même toit technique - y compris PCARDIO pour la surveillance cardiorespiratoire. C'est ce qui importe le plus lorsque votre produit est réglementé, car la propriété cohérente de l'ensemble des capteurs fait la différence entre une demande de marquage CE en bonne et due forme et une année de dettes d'intégration.

Par où commencer ?

Si vous êtes en train de définir la portée d'un projet de développement d'un produit de mouvement, voici trois étapes concrètes à suivre :

1. Soyez honnête quant au niveau d'algorithme (A, B ou C) qui convient à votre équipe. Cette décision est la plus déterminante pour votre budget.
2. Réalisez un petit projet pilote avec un ou deux capteurs sur trois à dix utilisateurs représentatifs. Une journée de données réelles en dit plus long qu'un mois de planification.
3. Parlez à un véritable ingénieur avant de vous engager dans l'architecture. Le comportement du BLE sur une version spécifique d'Android, la précision de la synchronisation sur dix capteurs, la dérive dans un environnement chaud - ce sont les détails qui font ou défont les produits et ils ne tiennent pas dans une brochure.

Le guide complet du pipeline - avec des architectures de référence pour le sport, la rééducation, la défense, l'industrie et le XR, ainsi qu'un glossaire et un ensemble de mots-clés pour le référencement - est disponible sous la forme d'un document de référence. Livre blanc téléchargeable.

Pour les spécifications techniques, les API et le code d'exemple, rendez-vous sur la page Page des développeurs et de l'API ou le Dépôt d'exemples GitHub.

Ou simplement réserver un appel. C'est généralement plus rapide.

---

QSense Motion est une plateforme professionnelle de mouvement IMU sans fil développée par 2M Engineering pour le développement de produits de mouvement dans les domaines du sport, de la santé, de l'industrie et de la défense.