Examensarbete inom Lantmstarprogrammet

KARAKTRISERING AV HSTENS GNGARTER MED ACCELEROMETERTEKNIK

CHARACTERISATION OF GAITS IN HORSES BY USE OF ACCELEROMETER TECHNIQUE Annelie Johansson Examinator: Vet med dr Per Michanek Sveriges lantbruksuniversitet LTJ-fakulteten Alnarp 2007

FRORD Lantmstarprogrammet r en tvrig hgskoleutbildning vilken omfattar minst 80 p. En av de obligatoriska delarna i denna r att genomfra ett eget arbete som ska presenteras med en skriftlig rapport och ett seminarium. Detta arbete kan t ex ha formen av ett mindre frsk som utvrderas eller en sammanstllning av litteratur vilken analyseras. Arbetsinsatsen ska motsvara minst 5 veckors heltidsstudier (5 p). Studien har genomfrts p uppdrag av JBT, Alnarp som en del av projektet Hstars rrelsemnster samt banunderlag fr trning och tvling biomekaniska och epidemiologiska fltunderskningar samt metodutveckling. Ett varmt tack riktas till de hstar, hstgare och medhjlpare som medverkat vid insamling av data. Ett tack riktas ven till Lars Roepstorff som lnat ut mtutrustningen fr den praktiska delen av arbetet. Alnarp maj 2007 Annelie Johansson

INNEHLLSFRTECKNING

INNEHLLSFRTECKNING ....................................................................................................................2

SAMMANFATTNING.................................................................................................................................3

SUMMARY ..................................................................................................................................................4

1 INLEDNING..............................................................................................................................................5 1.1 BAKGRUND ..........................................................................................................................................5 1.2 ML .....................................................................................................................................................5 1.3 SYFTE ..................................................................................................................................................5 1.4 FRGESTLLNING ...............................................................................................................................6 1.5 AVGRNSNING.....................................................................................................................................6

2 HSTENS GNGARTER .................................................................................................................................7 2.1 SKRITT .................................................................................................................................................7 2.2 TRAV ...................................................................................................................................................8 2.3 GALOPP................................................................................................................................................8

3 ACCELEROMETERTEKNIK ..........................................................................................................................10 3.1 VAD R EN ACCELEROMETER? ..........................................................................................................10 3.2 ACCELEROMETERNS ANVNDBARHET...............................................................................................10 3.3 ACCELEROMETERTEKNIK INOM HSTVRLDEN.................................................................................10

3.3.1 Analysera hoppteknik med accelerometer ................................................................................10 3.3.2 Upptcka hltor med accelerometerteknik ...............................................................................11

4 MATERIAL OCH METOD .....................................................................................................................12 4.1 MTNINGENS/DATAINSAMLINGENS UTFRANDE ..............................................................................12

5 RESULTAT .............................................................................................................................................15 5.1 DE OLIKA GNGARTERNAS MAX- OCH MINVRDEN...........................................................................15 5.2 DE OLIKA GNGARTERNAS SIGNALMNSTER ....................................................................................17

6 DISKUSSION ..............................................................................................................................................18

7 REFERENSER.........................................................................................................................................20 7.1 SKRIFTLIGA........................................................................................................................................20 7.2 MUNTLIGA .........................................................................................................................................20

8 BILAGOR ................................................................................................................................................21

3

SAMMANFATTNING

Detta arbete ingr som pilotstudie i projektet, Hstars rrelsemnster samt banunderlag fr trning och tvling biomekaniska och epidemiologiska fltunderskningar samt metodutveckling, som r ett samarbetsprojekt mellan Hippologiska enheten vid SLU Ultuna och JBT, SLU Alnarp. I dagens hsthllning har man mer och mer blivit medveten om vikten av rrelse och aktivitet fr hstens vlbefinnande och hllbarhet, samtidigt som traditionen sger att hstar skall hllas i box och sm rasthagar.

Fr att kunna utforma inhysningssystem dvs. stall och hagar som uppfyller och optimerar hstens behov av rrelse och aktivitet behver man utveckla metoder fr att mta hur frigende hstar rr sig. Ett frsta steg r att automatiskt kunna detektera gngarter frn accelerometerdata. I denna pilotstudie anvnds befintlig accelerometerteknik fr att karaktrisera hstens olika gngarter genom att ta reda p hur/om signalmnstret fr de olika gngarterna skritt, trav och galopp skiljer sig t samt om signalmnstret skiljer sig fr olika storlekar p hstar. Accelerometern som anvnts i detta arbete mter rrelsen i tre olika plan; horisontalplan lateralplan dvs. sidled och vertikalplan.

Det insamlade materialet har analyserats dels genom att jmfra de olika gngarternas typiska amplituder (styrkan i de olika krafterna) dels genom att studera andra egenskaper i deras signalmnster. Frekvensen, det vill sga antal steg/sekund, korrigerade max- och minvrden samt det stt p vilket krafter i olika plan varierar, uppvisar tydliga skillnader mellan skritt, trav och galopp och torde vara bra utgngspunkter fr att g vidare i arbetet med att automatiskt kunna detektera gngarter frn accelerometerdata.

4

SUMMARY

This work is included as a pilot study in the project, The horses movement patterns and track foundation for training and competition biomedical and epidemiological field investigations plus method deployments, a joint project between the Department of Equine Studies, SLU Ultuna and JBT, SLU Alnarp.

In todays horse keeping, there is an increasing awareness of the importance of movement and activity for the horses comfort and tenability, while tradition has it that horses should be kept in boxes and small paddocks. In order to develop housing systems that fulfils and optimizes the horses needs regarding movement and activity, we need to know more about factors that influence the activity patterns of horses. A first step is to be able to record and analyze the gaits in horses with an automated system. This could be done by use of accelerometer data.

In this pilot study, existing accelerometer technique was used to characterize the different gaits in horses (walk, trot and canter) by studying how their respective signal patterns differ and how this is influenced by the size of the horse.

The accelerometers being used in this study measures the movement in three different spaces; horizontal, lateral and vertical. The collected data have been analyzed by comparing the typical amplitudes (signal strengths) for the different gaits and by studying other qualities in their signal patterns. Stride frequency, corrected values of maximum and minimum and the way that forces in different planes variate, show clear differences between walk, trot and canter and should be good starting-points to proceed the work with automatic detection of gaits in horses, using accelerometerdata.

5

1 INLEDNING

Detta arbete ingr som en praktisk del av projektet, Hstars rrelsemnster samt banunderlag fr trning och tvling biomekaniska och epidemiologiska fltunderskningar samt metodutveckling, som r en samordning av tre olika projekt.

1.1 BAKGRUND

Hsten r en stpplevande grstare som i frihet tillbringar strsta delen av dygnet i rrelse fr att bland annat ska fda. Dess rrelseapparat r anpassad till detta liv och om den inte fr rra sig tillrckligt, srskilt under uppvxten, kan det leda till bland annat dlig hllbarhet.

I dagens hsthllning har man mer och mer blivit medveten om vikten av rrelse och aktivitet fr hstens vlbefinnande och hllbarhet, samtidigt som traditionen sger att hstar skall hllas i box och sm rasthagar. Genom att kartlgga i vilket tempo och ver vilka strckor hstar i relativ frihet rr sig, skulle man bttre kunna utforma inhysningssystem dvs. stall och hagar som uppfyller och optimerar hstens behov av rrelse och aktivitet.

Fr denna kartlggning krvs att man utvecklar passande mtmetoder och som en frsta studie karaktriserar hstens olika gngarter. I denna pilotstudie anvnds befintlig accelerometerteknik fr att karaktrisera hstens olika gngarter.

1.2 ML

Mlet med detta arbete r att med hjlp av befintlig accelerometerteknik ta reda p hur/om signalmnstret fr de olika gngarterna skritt, trav och galopp p hst skiljer sig t.

1.3 SYFTE

Syftet med arbetet r att samla in och i viss mn analysera data frn hstar i ovan nmnda gngarter. Med mitt arbete vill jag bidra till utvecklingen av lmpliga signalanalytiska funktioner fr att automatiskt detektera gngarter frn accelerometerdata.

6

1.4 FRGESTLLNING

Hur ser signalmnstret fr gngarterna skritt, trav och galopp ut? Skiljer signalmnstret sig fr olika storlekar p hstar?

1.5 AVGRNSNING

I detta arbete har insamling av data begrnsats till tre hstar av olika storlek; shetlandsponnyn mter 102 cm, fjordhsten 143 cm och fullblodet 166 cm. I litteraturen anvnds accelerometerteknik ofta tillsammans med gyroskopmtningar. I detta arbete kommer jag inte att nrmare berra gyroskopmtningar, ej heller tekniken bakom accelerometern.

7

2 HSTENS GNGARTER

De tre grundgngarterna hos vra hstar r skritt, trav och galopp. Gngarterna skiljer sig t genom att extremiteternas det vill sga benens rrelser samordnas p olika stt och genom att tempot r olika. Tempo r den hastighet som hsten frflyttar sig i. Steget r den enskilda exterimitetens grundlggande rrelse. Ett steg varar frn det hoven stts i marken tills det den landar nsta gng. Steget kan delas in i tv delar, understdsperioden och svvningsperioden. Understdsperioden pbrjas nr hoven tar kontakt med marken och avslutas nr den lyfts upp. Svvningsperioden omfattar den tid d extremiteten bjs ihop, frs framt och strcks ut infr landningen. Kraften mellan hov och underlag och drmed belastningen i extremiteten beror p tempo, gngart, underlag mm [1]. Ju snabbare tempo desto hgre belastning

2.1 SKRITT

Skritt r den lngsammaste gngarten. Den r fyrtaktig, varje hov stts i fr sig och man hr fyra hovisttningar fr varje fullbordad stegcykel. Hsten har tv eller tre hovar i marken samtidigt och rr sig relativt bredbent fr att f en bred understdsyta. Vanligen stts bakhoven i framfr den samsidiga framhovens tramp. Se figur 1. I skritt arbetar hsten med aktiv ryggverksamhet och taktmssiga huvud- och halsrrelser. Huvudet snks varje gng ett framben lyfts upp och pendlar ven i sidled. Hos en normalstor varmblodshst r steglngden 1,8-2 m. Med cirka 60 steg per minut tar varje steg cirka 1 sek. [1].

Figur 1. Skrittande hst. I skritt har hsten omvxlande tre eller tv ben i markkontakt. Varje steg tar cirka en sekund [1]. (Bo Furugren, 1994, med tecknarens tillstnd)

8

2.2 TRAV

Trav karaktriseras av att de diagonala benparen rr sig synkroniserade. Trav r en tvtaktig gngart och hsten har antingen tv eller ingen hov i marken. Hsten fixerar rygg, hals och huvud. Extremiteterna bjs ihop mer n i skritt och hoven beskriver sledes en hgre bana. Se figur 2. Den kraftigare genomtrampningen i kotlederna visar att belastningen r strre n i skritt. Allteftersom tempot kar visar hsten tilltagande linjegng, dvs. den stter i hovarna allt lngre in mot kroppens mittplan fr att undvika en vaggande och kraftdande gng. Med snabba tempon fljer ocks ett kat vertramp, det vill sga att bakhoven stts i allt lngre framfr avtrycket efter samma sidas framhov.

En varmblodig ridhst har steglngder frn strax ver 2 m i samlad trav till nrmare 4 m i kad trav. I arbetstrav tar hsten 80-100 steg per minut och varje steg tar d 0,6-0,8 sekunder [1].

Figur 2. Travande hst, arbetstrav. I trav har hsten antingen tv eller ingen hov i marken [1]. Varje steg tar cirka 0,6- 0,8 sekunder. (Bo Furugren, 1994, med tecknarens tillstnd)

2.3 GALOPP

Galopp r hstens snabbaste gngart. Hsten har tv grundtyper av galopp, dels tretaktsgalopp eller canter, dels fyrtaktsgalopp eller fyrsprng. Tretaktsgalopp anvnds i lgre tempon och har en mycket aktiv och taktmssig rygg- och halsaktivitet. Andningen r vanligen samordnad med rrelserna med ett andetag per stegcykel. Galoppen benmns hger eller vnster galopp efter vilket framben som sist lmnar marken, det ledande frambenet. Man hr tre hovislag per stegcykel och hsten kommer omvxlande ha: en, tre, tv, tre, en och ingen hov i marken. I tretaktsgalopp i tempot 350 m per minut r steglngden cirka 3,5 m och varje steg dvs. galoppsprng tar cirka 0,6 sekunder. Se figur 3.

9

Fyrsprng r den snabba galoppen, hals och rygg arbetar mycket aktivt med bjning - strckning och hsten stter under sig ordentligt med bakbenen. Rrelsen blir sprngartad och pminner mer om hunden och kattens galopp n vad tretaktsgaloppen gr [1].

Figur 3. Galopperande hst, tretaktsgalopp eller canter i hgergalopp. I tretaktsgalopp har hsten omvxlande: en, tre, tv, tre, en och ingen hov i marken. Varje steg dvs. galoppsprng tar cirka 0,6 sekunder [1]. (Bo Furugren, 1994, med tecknarens tillstnd)

10

3 ACCELEROMETERTEKNIK

3.1 VAD R EN ACCELEROMETER?

En accelerometer r en elektromekanisk anordning som mter accelerationskrafter. Dessa krafter kan vara statiska som gravitationskraften eller dynamiska och framkallas d accelerometern flyttas [3].

3.2 ACCELEROMETERNS ANVNDBARHET

Accelerometern hjlper till att frst omgivningen bttre. Gr det uppfr? Faller det vid nsta steg? Flyger det horisontellt eller dyker det nedt? Genom att mta mngden statisk acceleration i frhllande till gravitationen, kan man finna vinklarna som apparaten lutar t med hnsyn tagen till Jorden. Genom att avlsa mngden dynamisk acceleration kan man analysera i vilken riktning apparaten rrt sig.

Accelerometern kan t.ex. hitta fel i bilmotorer via vibrationstester. I datorns vrld har man brjat anvnda accelerometrar i brbara datorer, om man rkar tappa datorn detekterar accelerometern det pltsliga fria fallet och stnger av hrddisken s lshuvudena inte grver sig ner i skivmediet som annars totalfrstrs [3]. Nr hrddisken stngs av gr lshuvudena tillbaka till ett skert stlle en s kallad landing zone [2]. Inom bilindustrin anvnds accelerometern i simulerade situationer fr att detektera bilkrockar s krockkuddarna lser ut i precis rtt gonblick [3].

3.3 ACCELEROMETERTEKNIK INOM HSTVRLDEN

3.3.1 Analysera hoppteknik med accelerometer Accelerometern anvnds ven inom hstforskningen. Man har bland annat analyserat hopptekniken hos enskilda hstar och i en studie [4] demonstrerade man frhllandet mellan hoppteknik och accelerationen mtt vid undersidan av hstens brstkorg. Man mtte frambenens och bakbenens acceleration var fr sig och rknade ut frhllandet dem emellan. Hstarna med smre hoppteknik hade en lgre stegfrekvens och drmed var ansatshastigheten fr lg fr att producera tillrckligt med kinematisk energi fr att ltt hoppa ver hindret. Studien visade ocks att hstar med smre hoppteknik har ett hgre frhllande mellan frambenens och bakbenens acceleration n hstar med bra hoppteknik. Frambensaccelerationen var d hgre hos hstarna med smre hoppteknik vilket gav en lgre accelerationsimpuls till bakbenet vid avsprnget vilket leder till fler rivningar.

11

3.3.2 Upptcka hltor med accelerometerteknik I denna studie [5] anvndes tv enaxlade accelerometrar dvs. rrelsen mts i ett plan och tv gyroskopomvandlare fr att identifiera och kvantifiera graden av hlta p fram- och bakben. Hur hsten pendlar med huvud och hals hr specifikt ihop med hur hsten flyttar sina ben. Vertikala huvud och halsrrelser konverterades till flyttningar - hltor r kvantifierade frn tidigare utvecklade algoritmer och det affekterade benet faststlldes genom korrelationen mellan huvud- och halssignalerna samt gyroskopsignalerna frn hger fram- och bakhov. Hstarna skoddes med speciella beslag som framkallade en tillfllig hlta, ett affekterat ben.

Nr hstarna travade p lparband detekterade systemet alla hltor och identifierade det affekterade benet till 100 %. Nr samma mtning gjordes utomhus p asfalt fann man ibland svrigheter att plocka ut hltkomponenten fr vidare analys. Detta kopplades till att hsten helt naturligt rr mer p huvud och hals utomhus n inne p lparbandet. Det var dessutom svrare att f hsten att hlla samma hastighet utomhus, p lparbandet stller man in hastigheten.

12

4 MATERIAL OCH METOD

Under arbetets gng har en litteraturstudie genomfrts p engelsk text som min handledare vglett om samt svensk text och artiklar jag funnit p Internet. Insamling av data med accelerometerteknik har utfrts p tre hstar av olika storlek, shetlandsponny, fjordhst samt fullblod.

Sammanstllning och enklare analys av insamlade data har ocks gjorts.

4.1 MTNINGENS/DATAINSAMLINGENS UTFRANDE

Accelerometern placerades i en ficka mellan dckelputorna p en verrullningsgjord och gjorden knpptes fast p hsten. Se figur 4.

Figur 4. Shetlandsponnyhingsten Dirk v.d Achterdijk RS 312 med verrullningsgjord. Den rda pilen visar var accelerometern sitter. (Ahldn, 2007) Accelerometern och datorn startades och en trdls frbindelse upprttades mellan accelerometern och en till datorn kabelansluten mottagare.

Mtningen - Datainsamlingen startades frn datorn (i detta moment fungerar mottagaren som sndare). Via datorn ser man att signalerna frn accelerometern gr fram till mottagaren. Se figur 5.

13

Figur 5. Dator, mottagare, signal, papper och penna klart fr start! (Ahldn, 2007) Shetlandsponnyn och fullblodet visades vid hand i gngarterna skritt, trav och galopp. Fjordhsten visades vid hand i gngarterna skritt och trav samt ls i ridhus. Vid lsvisningen uppvisades ovan nmnda tre gngarter. Alla mtningar har gjorts p plan mark, dock ej p samma underlag. En mtning med enbart skritt samt en mtning med enbart trav gjordes p varje hst fr att f referenser att jmfra vriga mtserier med. Se bilaga 1.

Accelerometern knner av och lagrar variationen i hastigheten dvs. accelerationen som signaler. Accelerationen mts i tre olika plan i rrelseriktningen; horisontalplan lateralplan dvs. sidled och vertikalplan. Signaler frn accelerometern verfrs trdlst till datorn via en kabelansluten mottagare. Datorn visar det antal sekunder datainsamlingen varar. Antal signaler/sekund samt antal sekunder kan varieras men har i detta arbete varit frutbestmt till 100 signaler/sekund i 30 sekunder vilket ger en mtserie bestende av 3000 signaler.

Efter avslutad mtning kabelansluts accelerometern direkt till datorn och informationen som lagrats i accelerometern verfrs samt omvandlas till talserier p ett excelark i dataprogrammet Excel. Talserierna grs om, i detta arbete frutbestmt, till linjeformade punktdiagram med tre olika serier. Varje serie beskriver sitt signalmnster. Serie 1, bl linje beskriver rrelsen i horisontalplan dvs. fram bak, Serie 2, rosa linje beskriver rrelsen i lateralplan dvs. hger vnster och Serie 3, gul linje beskriver rrelsen i vertikalplan dvs. upp ner. Se bilaga 1.

Fr att ta reda p vilken serie som beskriver vilken rrelse gjordes frst en mtning med accelerometern i handen dr man frst flyttade den i vertikalplan drefter i lateralplan och sedan i horisontalplan. Se figur 6. Den vertikala gula linjen som nr bde toppen och botten mitt i diagrammet, r rrelsen fr nr accelerometern lades ner p plan yta. Drefter ligger accelerometern stilla p plan yta.

14

1900

1950

2000

2050

2100

2150

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Serie1Serie2Serie3

Figur 6. Accelerometerdata i diagram. Serie 3, gul linje motsvarar rrelsen i vertikalplan, Serie 2, rosa linje motsvarar rrelsen i lateralplan och Serie 1, bl linje motsvarar rrelsen i horisontalplan.

15

5 RESULTAT

5.1 DE OLIKA GNGARTERNAS MAX- OCH MINVRDEN

Skritten r den gngart som har lgst skillnad mellan max - och minvrden utrknat frn talserierna. I tabell 1 ges en sammanstllning av skillnaden mellan max - och minvrden frn talserierna med skritt, trav och galopp frn shetlandsponnyn, fjordhsten och fullblodet. Tabell 1. Skillnaden mellan max- och minvrden frn mtserierna. Serie 1 motsvarar rrelsen i horisontalplan, Serie 2 motsvarar rrelsen i lateralplan och Serie 3 motsvarar rrelsen i vertikalplan. Skritt Trav Galopp Serie 1 Serie 2 Serie 3 Serie 1 Serie 2 Serie 3 Serie 1 Serie 2 Serie 3 Shetlands 54 36 28 140 79 127 288 166 139 ponny 86 63 31 124 57 105 191 149 144 76 59 28 117 70 120 225 163 145 93 49 37 122 65 111 127 86 127 164 84 125 Fjordhst 77 57 33 171 86 134 219 227 186 93 65 48 131 51 81 217 251 235 53 45 37 195 90 153 222 271 259 84 47 50 267 134 150 223 226 225 75 52 33 328 149 176 36 42 29 191 78 111 166 73 103 225 79 159 273 202 181 211 75 86 Fullblod 31 29 25 112 86 83 177 158 125 51 40 29 125 116 94 122 90 92 57 51 40 107 82 90 32 43 27 111 86 83 46 46 30 110 97 95 Vrdet frn Serie 1 r hgre n Serie 2 och 3 oberoende av gngart och storlek p hst. Serie 1 beskriver rrelsen i horisontalplan (fram- bak). D max och minvrden endast tar hnsyn till hgsta och lgsta vrde i talserien skulle man behva korrigera fr detta eftersom det kan bli vldigt fel utslag om hsten t.ex.

16

skulle ta ett snabbt hopp till sidan eller tvrbromsa fr att sedan gasa fr fullt igen, vilket ju hstar faktiskt gr ganska ofta. I tabell 2 ges en liknande sammanstllning av skillnaden mellan max- och minvrden, korrigerad fr 10 % av de hgsta respektive lgsta vrdena frn talserierna med skritt, trav och galopp frn shetlandsponnyn, fjordhsten och fullblodet. Tabell 2. Skillnader mellan max- och minvrden frn mtserierna korrigerad fr 10 % av de hgsta respektive lgsta vrdena. Serie 1 motsvarar rrelsen i horisontalplan, Serie 2 motsvarar rrelsen i lateralplan och Serie 3 motsvarar rrelsen i vertikalplan. Skritt Trav Galopp Serie 1 Serie 2 Serie 3 Serie 1 Serie 2 Serie 3 Serie 1 Serie 2 Serie 3 Shetlands 28 21 10 69 22 67 77 54 65 ponny 41 26 16 67 20 60 96 64 78 27 22 12 60 23 65 74 57 66 42 26 15 72 21 67 66 39 79 76 25 74 Fjordhst 25 27 14 62 26 65 62 55 83 15 18 11 62 24 54 74 106 91 16 21 12 66 36 72 71 110 89 25 25 14 67 38 73 68 118 80 32 27 15 72 39 76 16 20 10 66 27 64 68 25 53 93 29 67 90 34 71 73 27 57 Fullblod 11 16 10 38 28 57 61 44 68 23 18 10 42 40 64 51 38 58 27 21 17 43 33 57 14 19 13 43 32 59 25 25 15 42 37 61 ven hr r skritten den gngart som har lgst skillnad mellan max - och minvrden utrknat frn talserierna. Vrde fr Serie 2 i trav r genomgende lgre n fr Serie 1 och 3. Serie 2 beskriver rrelsen i lateralplan (vnster hger). Vilken procentsats man ska anvnda vid eventuell korrigering av max- och minvrden behver dock granskas mer.

17

5.2 DE OLIKA GNGARTERNAS SIGNALMNSTER

Signalmnstret fr de olika gngarterna kan ses i diagrammen i bilaga 1, 2 och 3. Att skritt r en fyrtaktig rrelse, trav en tvtaktig och galopp i lgre tempo tretaktig [4] ses ocks som tydliga skillnader i signalmnstret. Serie 1 (rrelsen fram bak) och 3 (rrelsen upp- ner) i travdiagrammen i bilaga 2 och 3, figur 13, 16, 19, 22 , 25 och 28, visar en ttare frekvens dvs. fler antal steg/sekund n vad Serie 1 och 3 i galoppdiagrammen i bilaga 2 och 3, figur 14, 17, 20, 23, 26 och 29, gr. Skritten srskiljs genom att Serie 2 (rrelsen vnster hger) ligger lite ovanfr och mer fr sig sjlv n Serie 1 och 3. Diagrammen fr trav i bilaga 1 och 2, figur 13, 16, 19, 22, 25 och 28 visar att topparna i Serie 1 (rrelsen fram - bak) fljs av en successivt sjunkande linje, d linjen ntt botten gr den i stort sett rakt upp till toppen. Serie 3 (rrelsen upp ner) har sitt bottenlge p ungefr samma stlle som Serie 1 men gr istllet snett uppt, har en planare topp och lite brantare ner till botten. Serie 1 och 3 har sina toppar mittemellan varandra. Serie 2 (rrelsen vnster hger) beskriver en mer utfasad linje med mindre svngningar. Diagrammen fr galopp i bilaga 2 och 3, figur 14, 17, 20, 23, 26 och 29 visar att dalarna fr Serie 3 (rrelsen upp ner) fljs av att linjen gr snett uppt, har en lngre och planare topp n i traven fr att sedan g ner i botten. Frekvensen fr bottenvrdena (min. vrdena) r lgre i galopp n i trav.

18

6 DISKUSSION

De hgsta topparna och de lgsta dalarna man kan utlsa ur diagrammen i bilaga 2 och 3 skulle kunna frklaras med att hstarna som anvndes vid mtningarna har olika kroppskonstitution dvs. kroppsform. Det gr att accelerometern inte hamnar i exakt horisontellt lge. Den tippar bakt, hur mycket beror bland annat p hur vlutvecklad hstens manke r lget strax framfr dr accelerometern placerades, se figur 1. Nr accelerometern tippar bakt delas rrelsen i vertikalplan s den ven ger utslag fr horisontalplan, se figur 7. (Observera att figur 7 endast vill visa rrelsens (kraftens) uppdelning d accelerometern tippas och gr inte ansprk p skalenlighet.)

7a. 7b.

Figur 7a. Med accelerometern i horisontellt lge gr rrelsen (kraften) i vertikalplan. Figur 7b. Om accelerometern tippar delas rrelsen (kraften) mellan vertikalplan och horisontalplan. Det skulle i s fall betyda att Serie 1, (rrelsen fram bak) skulle ge hgre utslag p bekostnad av Serie 3, (rrelsen upp ner). Ett gyroskop inbyggt i accelerometern hade korrigerat fr detta problem. Ett sdant borde drfr vara att fredra vid framtida mtningar. I bilaga 3, figur 26, visas fjordhst i galopp. Vrdena fr Serie 2 och 3 r markant hgre n vad man kan utlsa fr motsvarande vrden fr figur 23, shetlandsponny i galopp samt fr figur 29, fullblod i galopp. Fjordhsten visades ls i ridhus under den mtningen medan de andra tv visades vid hand p rakt spr. Vrdenas skillnad skulle kunna frklaras med att fjordhsten dels hll hgre tempo eftersom den var ls och delvis galopperade p bjt spr. Det hgre tempot ger en snabbare rrelse och refererat till figur 7 borde ven accelerometern till viss del tippa i sidled p bjt spr. Intressant att notera r trots att hstarna ej har visats p samma underlag och med tanke p att hstens rrelser pverkas av olika underlag, visar diagrammen i bilaga 2 och 3 tydliga likheter mellan gngarterna fr de olika hstarna. Det tillsammans med som tidigare nmnts, att skritt r en fyrtaktig rrelse, trav en tvtaktig och galopp i lngsammare tempon en tretaktig rrelse gr att jag drar slutsatsen att signalmnstret i stort ser likadant ut oberoende av hstens storlek. Galopp i snabbare tempon dvs. fyrsprng har inte ingtt i ngon mtserie i denna studie. Fyrsprng r frvisso en fyrtaktig rrelse liksom skritt men med tanke p skillnaden i

19

bde steglnd och hastighet fr de bda gngarterna, borde det inte rda ngot tvivel om vilket signalmnster som visar skritt respektive galopp vid en eventuell mtning. Frekvensen dvs. antal steg/sekund tillsammans med de korrigerade max- och minvrdena samt de olika seriernas specifika frhllande till varandra torde vara en bra utgngspunkt fr att automatiskt kunna detektera gngarter frn accelerometerdata. Vilken procentsats man ska anvnda vid korrigering av max- och minvrden behver dock granskas mer. I tabell 2 anvnde jag 10 %, vilket verkar vara fr hgt d det hr var svrare att se ngra direkta samband eller olikheter mellan serierna n i tabell 1. Efter alla bestmda mtningar som gjorts hade det varit intressant att se hur signalmnstret ver en hst som bara gr och betar ser ut. Det r intressant att veta hur hsten rr sig ver dygnet, bde vad gller strckor och gngarter fr att kunna planera inhysningssystem som tar hnsyn till hstens behov s den kan utvecklas till en frisk, stark och hllbar individ och f frbli det ocks! Genom att ven mta hstens rrelser med GPS, ett navigeringssystem, kan man drtill f reda p var hsten befinner sig och i vilket tempo den frflyttar sig. D r det kanske inte ens ndvndigt att veta vilken gngart hsten har, det kanske r mer intressant att veta vilket tempo och strckor hsten hller ver dygnet? Se figur 8. Accelerometerdata kan dock ge en mer exakt bild av vilka krafter hstens rrelseapparat utstts fr.

Figur 8. Fjordhstar p sommarbete. Damen lngst till hger, Wilma 24-02-1081, har varit vnlig nog att medverka vid insamling av data.

20

7 REFERENSER

7.1 SKRIFTLIGA

[1] Attrell, B., Bjrnhag, G., Dalin, G., Furugren, B., Philipsson, J., Planck, C., Rundgren, M. 1994. Hstens biologi, utfodring och avel. Natur och kultur/LTs frlag. Falkping.

[3] DimensionEngineering. http://.dimensionengineering.com/accelerometers.htm (070512)

[4] Barrey, E., Galloux, P. 1997. Analysis of the equine jumping technique by accelerometry. Equine Veterinary Journal Suppl. 23, 45-49.

[5] Keegan, K., Yonezawa, Y., Pai, F., Wilson, D. 2002. Accelerometer-Based System for the Detection of Lameness in Horses. Biomedical Sciences Instrumentation. 38, 107-112.

[6] Dejnabadi, H., Jolles, B., Aminian, K. 2005. A New Approach to Accurate Measurement of Uniaxial Joint Angles Based on a Combination of Accelerometers and Gyroscopes. IEEE TRANSACTIONS ON ENGINEERING. 52, 1478-1484.

[7] Ungar, E., Henkin, Z., Gutman, M., Dolev, A., Genizi, A., Granskopp, D. 2005. Inference of Animal Activity From GPS Collar Data on Free-Ranging Cattle. Rangeland Ecology Management 58, 256-266

[8] Roepstorff, L., Egenvall, A., Lnell, C., Michanek, P., Wu, P. Hstars rrelsemnster samt banunderlag fr trning och tvling biomekaniska och epidemiologiska fltunderskningar samt metodutveckling. 2007. Anskningshandling till SLF, Svensk Lantbruksforskning.

7.2 MUNTLIGA

[2] Mattsson, Andreas, blivande dataingenjr, maj 2007

http://.dimensionengineering.com/accelerometers.htm

Bilaga 1

8 BILAGOR

30 sekunders mtserie som visar signalmnstret fr fjordhst i skritt, trav och galopp.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Serie1Serie2Serie3

Figur 9. Fjordhst i skritt.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Serie1Serie2Serie3

Figur 10. Fjordhst i trav som saktar ner till skritt vid pilen.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Serie1Serie2Serie3

Figur 11. Fjordhst i trav som slr ver i galopp vid pilen.

Bilaga 2

De olika gngarternas signalmnster under 1 sekunds mtserie.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600

Serie1Serie2Serie3

Figur 12. Shetlands-ponny i skritt.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

2100 2110 2120 2130 2140 2150 2160 2170 2180 2190 2200

Serie1Serie2Serie3

Figur 13. Shetlands-ponny i trav.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

2500 2510 2520 2530 2540 2550 2560 2570 2580 2590 2600

Serie1Serie2Serie3

Figur 14. Shetlands-ponny i galopp.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700

Serie1Serie2Serie3

Figur 15. Fjordhst i skritt.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

1100 1110 1120 1130 1140 1150 1160 1170 1180 1190 1200

Serie1Serie2Serie3

Figur 16. Fjordhst i trav.

1880

1930

1980

2030

2080

2130

2180

1200 1210 1220 1230 1240 1250 1260 1270 1280 1290 1300

Serie1Serie2Serie3

Figur 17. Fjordhst i galopp.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Serie1Serie2Serie3

Figur 18. Fullblod i skritt.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300

Serie1Serie2Serie3

Figur 19. Fullblod i trav.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500

Serie1Serie2Serie3

Figur 20. Fullblod i galopp.

Bilaga 3

De olika gngarternas signalmnster under 5 sekunders mtserie.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000

Serie1Serie2Serie3

Figur 21. Shetlands-ponny i skritt.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500

Serie1Serie2Serie3

Figur 22. Shetlands-ponny i trav.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000

Serie1Serie2Serie3

Figur 23. Shetlands- ponny i galopp.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000

Serie1Serie2Serie3

Figur 24. Fjordhst i skritt.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500

Serie1Serie2Serie3

Figur 25. Fjordhst i trav.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700

Serie1Serie2Serie3

Figur 26. Fjordhst i galopp.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Serie1Serie2Serie3

Figur 27. Fullblod i skritt.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Serie1Serie2Serie3

Figur 28. Fullblod i trav.

1900

1950

2000

2050

2100

2150

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Serie1Serie2Serie3

Figur 29. Fullblod i galopp.

INNEHLLSFRTECKNING SAMMANFATTNING SUMMARY 1 INLEDNING 1.1 BAKGRUND 1.2 ML 1.3 SYFTE 1.4 FRGESTLLNING 1.5 AVGRNSNING 2 HSTENS GNGARTER 2.1 SKRITT 2.2 TRAV 2.3 GALOPP

3 ACCELEROMETERTEKNIK 3.1 VAD R EN ACCELEROMETER? 3.2 ACCELEROMETERNS ANVNDBARHET 3.3 ACCELEROMETERTEKNIK INOM HSTVRLDEN 3.3.1 Analysera hoppteknik med accelerometer 3.3.2 Upptcka hltor med accelerometerteknik

4 MATERIAL OCH METOD 4.1 MTNINGENS/DATAINSAMLINGENS UTFRANDE

5 RESULTAT 5.1 DE OLIKA GNGARTERNAS MAX- OCH MINVRDEN 5.2 DE OLIKA GNGARTERNAS SIGNALMNSTER

6 DISKUSSION 7 REFERENSER 7.1 SKRIFTLIGA 7.2 MUNTLIGA

8 BILAGOR