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La percepción de orientación y postura requiere integrar múltiples fuentes: el sistema vestibular (canales semicirculares para velocidad angular, otolitos para gravedad e inclinación), la visión (flujo óptico de rotación, línea del horizonte), y la propiocepción (posición relativa de segmentos corporales). El resultado es una estimación continua de la orientación 3D del cuerpo.

La representación matemática de la orientación 3D requiere tres parámetros. Los ángulos de Euler (, , ) son intuitivos pero sufren de singularidades (gimbal lock) cuando = ±90°. Los cuaterniones (q, 4 parámetros con restricción |q| = 1) evitan las singularidades y son computacionalmente eficientes: son el estándar en robótica y aeronáutica.

La integración de velocidad angular (giróscopo o canales semicirculares) acumula deriva: _ t. El ruido de un giróscopo MEMS típico (_ 10³ rad/s/Hz) produce una deriva de ~0.06°/s. Los sistemas biológicos corrigen esta deriva usando la visión (_vis) y la gravedad otolítica: el filtro complementario combina la precisión a corto plazo del giróscopo con la referencia a largo plazo de la gravedad.

El flujo óptico de rotación pura genera un campo de velocidades en la retina que depende solo de , no de la distancia a los objetos. El sistema visual puede descomponer el flujo óptico total en componente rotacional (informativo de la orientación angular) y traslacional (informativo de la distancia), proceso implementado en el área visual MST de primates.

La ilusión somato-gravitacional ocurre cuando la aceleración lineal (durante una maniobra de avión, por ejemplo) es mal interpretada como inclinación, porque el otrículo no puede distinguir a_lin de g·sin(). Esto causa que pilotos sin referencia visual perciban estarse inclinados cuando están en vuelo recto horizontal con aceleración.

>Modelo

ID:('ky', 582)

Descripción

Cálculos

• Método alternativo
• Método tradicional
• Estrategia
• 2D
• 3D

Ecuación

Número

Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

---

Símbolo

Ecuación

Resuelto

Traducido

Cálculos

Símbolo

Ecuación

Resuelto

Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar

Variables

$q$

q

Cuaternión de orientación

1

$hat r$

r_hat

Dirección visual unitaria

1

$hat n$

n_hat

Eje unitario de rotación

1

$R$

R

Matriz de rotación corporal

1

$k_{ m vis}$

k_vis

Ganancia de corrección visual

1/s

$vec v_{ m opt}$

v_opt

Flujo óptico rotacional

m/s

$f$

f

Distancia focal

m

$hat a_{ m grav}$

a_grav

Aceleración gravitatoria estimada

m/s²

$hat a_{ m acc}$

a_acc

Aceleración no gravitatoria

m/s²

$vec a_{ m total}$

a_total

Aceleración total medida

m/s²

$vec g$

g_vec

Vector gravedad

m/s²

$alpha$

alpha

Ángulo de rotación

rad

$sigma_ heta$

sigma_theta

Deriva angular

rad

$\theta_{ m head}$

theta_head

Inclinación estimada de cabeza

rad

$\theta_{ m vis}$

theta_vis

Orientación visual estimada

rad

$\theta$

theta

Pitch

rad

$phi$

phi

Roll

rad

$\theta_{ m thresh}$

theta_thresh

Umbral de inclinación

rad

$psi$

psi

Yaw

rad

$vecomega$

omega

Velocidad angular

rad/s

$omega_{ m gyro}$

omega_gyro

Velocidad angular integrada

rad/s

$sigma_omega$

sigma_omega

Ruido angular

rad/s¹?²

$Delta t$

Delta_t

Paso temporal

s

$t$

t

Tiempo

s

ID:(0, 582)