(الف) TEG روی مچ دست قرار گرفته، (ب) میزان جریان گرمای اندازه ­گیری شده به ازای هر سانتی متر مربع بر روی مچ دست ۱۰۰ فرد مختلف در حالت نشسته.
نتیجه عکس فوق: با توجه به راحتی استفاده از حسگر­ها بر روی مچ دست قرار دادن آن در منطقه مشخص شده در بالا باعث افزایش حداکثر استفاده از جریان گرمایی در آن منطقه می­باشد. بقیه نتایج که مربوط به پوست هستند در منبع ذکر شده [۸] برای این بخش قابل مشاهده است.

۲-۲-۴-بکارگیریTEG­هادر دستگاه­های سیار
اولین TEGسیار به عنوان یک منبع تغذیه برای حسگر بی­سیم ساده قدیمی در مچ دست در سال ۲۰۰۴ (شکل زیر) ساخته شده است. در ^oC22، آنها قدرتی حدود ۱۰۰ مگاوات را تولید و به ماژول الکترونیکی یک گره حسگر انتقال
می­ دهند. این تنها ۴۰٪ از قدرت تولید شده به دلیل بهره­وری پایین مبدل ولتاژ آن می­باشد.

شکل۲- ۳-شکل اولین TEG های تولید شده [۷]
۲-۳-سابقه پژوهش در آشنایی با حسگرها و گوشی­های هوشمند تلفن همراه
۲-۳-۱-حسگرها
حسگر می ­تواند داده ­ها­یی که برای تشخیص فعالیت­های انسانی استفاده می­ شود را جمع­آوری کند. سه نگرانی اصلی در مورد حسگر وجود دارد:نوع، محل و تعداد. در اکثر سیستم­های آگاه به حرکت از حسگرهای حرکتی، به ویژه
شتاب­سنج به منظور برآورد زاویه بدن از خط عمودی و برای تعیین جهت گیری و حرکت کاربر [۹] استفاده می­ شود. شتاب­سنج­ها برای اندازه ­گیری شتاب خطی (شکل۲-۵) مورد استفاده قرار می­گیرند.

شکل۲- ۴-ساختار حسگر شتاب خطی [۹]
سیگنال به دست آمده از شتاب­سنج دارای دو مولفه می­باشد. یک مولفه شتاب گرانشی (استاتیک) که برای جمع­آوری اطلاعات مربوط به جهت گیری سوژه ارائه می­ شود و مولفه دیگر شتاب بدن (پویا) به منظور جمع­آوری اطلاعاتی در مورد حرکت سوژه استفاده می­ شود [۱۰]. مقادیر شتاب سنج سه بعدی در ۳ محور واحد شتاب در SI (سیستم بین ­المللی) بر حسب m/s2 اندازه ­گیری می­ شود.

شکل۲- ۵-مولفه های شتاب سنج [۱۰]
به برخی از تحقیقات با بهره گرفتن از تعداد فعالیت و دید کامپیوتری که بشکل بالقوه بوسیله شناخت فعالیت با بهره گرفتن از شتاب­سنج پشتیبانی شده است در [۱۱-۱۲-۱۳] اشاره شده است. در جدول زیر به تعدادی از تحقیقات گذشته که نرخ شناخت فعالیت آنها بین ۸۵تا ۹۵ درصد برای حرکت، وضعیت و فعالیت­های دیگر با بهره گرفتن از داده ­های شتاب سنج صورت گرفته، اشاره شده است [۱۴].
شکل۲- ۶-لیست تحقیقات برترشناخت فعالیت[۱۴]
با توجه به [۱۵] محققان بیشتر علاقه­مند به استفاده از شتاب­سنج می­باشند، زیرا جمع­آوری اطلاعات شتابی از کاربران نسبت به حسگرهای دیگر مانند میکروفون و یا دوربین کم زحمت_­تر می­باشد و دردسر کمتری دارد علاوه بر آن به شکل محو در پس زمینه می­باشد. همچنین مزایای بسیاری دیگری وجود دارد که این نوع از حسگر را برای شناخت
فعالیت­های انسانی مفید می­سازد. به عنوان مثال، هزینه کم و اندازه کوچک آنها (که باعث راحتی جاسازی آنها در گوشی می­ شود.
تحقیقات قبلی نشان می­دهد که حرکاتی مانند راه رفتن، دویدن و بالا­رفتن از پله و حالتی مانند نشستن، ایستادن وخوابیدن را می­توان با میزان دقت و صحت ۸۳٪ تا ۹۵٪را با بهره گرفتن از شتاب لگن، ران و مچ پا آشکار ساخت. با این حال، تحقیقات [۱۶] نشان داد که غالبا ران و مچ دست، مکان_­های بهتری برای قرار دادن شتاب­سنج برای تشخیص فعالیت در تنظیمات می­باشد. غالبا داده ­های شتاب­سنج جمع­آوری شده از مچ دست برای تمیز دادن فعالیت­های مربوط به حرکات بالای بدن و داده ­های حاصل از شتاب­سنج در قسمت ران برای تمایز فعالیت اندام­های حرکتی مفید می­باشد. سیستم­های تشخیص فعالیت که با داده­هایی از محل­های مختلف کار کنند، به کاربر اجازه حمل دستگاه در محل مناسب برای کار درزمینه موردنظر را می­ دهند.
قرارگیری حسگرها در یک محل ثابت، استفاده از یک سیستم اطلاعات چند رسانه­ای برای ثبت نشانه­ های متنی از محیط را امکان پذیر می­سازد. توجه به تعداد حسگرهای مورد نیاز برای یک شناخت دقیق فعالیت، داد که با بهره گرفتن از دو حسگر تنها ۵٪ ازدقت و صحت در مقایسه با یک سیستم که متاثر ازپنج حسگر است در شناخت فعالیت حاصل
می­گردد. در مقایسه شتاب­سنج دو محوری و سه محوری، هزینه قابل توجه اضافی را بر روی داده ­ها اعمال می­ کند بیشترین تعداد حسگرهای استفاده شده در مقالات ذکر شده شتاب سنج­های شش محوره بوده است.
موضوع مهم دیگر در مورد حسگرها این است که برخی از فعالیت به عنوان مثال بالا رفتن از پله­ها معمولا تنها با بهره گرفتن از اطلاعات شتاب­سنج غیر­قابل تشخیص بوده و نیاز به حسگرهای مکمل (به عنوان مثال میکروفون و فشار­سنج
رایج­ترین فعالیت­های انسان در تحقیقات گذشته راه رفتن، دویدن، نشستن، ایستادن، بالا و پایین رفتن بوده است.
۲-۳-۲-گوشی­های هوشمند
نسل جدید گوشی­های هوشمندکه توسط کاربران به عنوان یک وسیله شخصی مهم در نظر گرفته شده، با دورنمایی از در دسترس بودن مورد استفاده قرار می­گیرد. این دستگاه دارای پتانسیل رو به افزایش کافی برای جمع­آوری داده ­های حرکتی، قابل استفاده برای ساخت سیستم­های پیش ­بینی فعالیت­های انسانی می­باشد [۱۷].
درک این مزایا در حال تبدیل شدن به امری عادی می­باشد، بطوریکه کاربران به این خصوصیت همواره در دسترس عادت کرده ­اند. یکی از مهمترین کاربردهای سیستم پیش ­بینی فعالیت­های انسانی مراقبت­های بهداشتی به ویژه برای افراد مسن است. با این حال، افراد مسن ممکن است مهارت­ های مشابهی در زمینه کار با گوشی­های هوشمند در مقایسه با جوان­ها را نداشته باشند و علاوه بر آن، قبل از مقوله حمل این نوع از دستگاه­ها و تبدیل شدن آن به یک فاز ضروری در زندگی روزمره نحوه استفاده از این سیستم برای افراد مسن و یاد گیری چگونگی تعامل با این فن­آوری مهم می­باشد. با وجود این واقعیت که امروزه افراد مسن تمایلی بهنه به تعامل با گوشی­های هوشمند را ندارند، ولی در آینده کاربران مسن­تر که با این تکنولوژی بزرگ شدند احتمالا به یک بخش مهم بازار آن تبدیل خواهند شد. گوشی همراه با طیف گسترده­ای از حسگرهای داخلی (جدول ۱-۲)، از جمله شتاب­سنج و ژیروسکوپ می­باشد، که می ­تواند برای نظارت بر فعالیت­های روزمره انسان تجهیز و مورد استفاده قرار گیرد [۱۸].
جدول۲- ۱-لیست تعداد حسگرهایی که دربرخی گوشیها به تازگی بکارگرفته شده اند [۱۸]
گوشی­های هوشمند مبتنی بر اندروید به عنوان پلت فرم برای این پایان نامه انتخاب شده ­اند به این دلیل که سیستم عامل اندروید رایگان، متن باز، و برنامه­نویسی آسانی داشته و انتظار می­رود که در حال تبدیل شدن به مقوله­ایی عادی در زندگی روزمره افراد باشد. هزینه کم گوشی­هایی که شتاب­سنج در آنها تعبیه شده است نیز باعث شده است که بخشی از زندگی روزمره مردم شود. ­­­­­­­­توسعه برنامه ­های کاربردی گوشی­های هوشمند برای پیش ­بینی فعالیت­های انسانی با برخی اشکالات به عنوان مثال باتری و حافظه محدود روبروست و هر گونه توسعه ­های جدید در این زمینه باید جوابگوی سوالاتی در این زمینه باشد.
۲-۴- سابقه پژوهش در تشخیص فعالیت انسانی بوسیله حسگرها
همواره طراحان به دنبال مصرف انرژی بشکل کارآمد در سخت­افزار و نرم­افزار می­باشند. در این مقاله­ها به تکنیک­های سخت افزاری با تمرکز بر بهینه­سازی بهره­وری انرژی درصفحه نمایش [۱۹]، پردازنده [۲۰]، سخت­افزارهای ارتباطاتی [۲۱]، نرم­افزارهای تبدیل و مقیاس­گذاری [۱۹] و انرژی کارآمدجمع­آوری اطلاعات و ارتباطات [۲۲] اشاره شده است.
در مقاله [۲۳] ذکر شده است که اتصال به اینترنت WiFi بسیار هزینه انرژی پایین­تری نسبت به GPS و ۳G داشته و در ادامه مطالعه با توجه به استفاده گسترده از برنامه ­های کاربردی بر اساس موقعیت مقاله [۲۵]، با بکارگیری چارچوبی بنام EnLoc به کاهش مصرف انرژی از طریق استفاده از WiFi یا GSMبجای بکارگیریGPS برای موقعیت­یابی کاربر در تلفن همراه اشاره کرده است. همچنین [۲۶] برنامه­ای به عنوان چارچوبی برای تشخیص موقعیت طراحی شده که به نسبت استفاده از GPS حدود ۹۵% ذخیره انرژی بر اساس اندروید برای تلفن­های هوشمند به همراه داشته است. در مقاله [۲۷] روشی برای به حداقل رساندن مصرف انرژی با بهره گرفتن از رویکرد مبتنی بر پیش ­بینی و و در مقالات [۲۸-۲۹] کاهش مصرف انرژی بر اساس مکان کاربر توضیح داده شده است.
۲-۴-۱-تعریف و طبقه ­بندی فعالیت­های انسان
فعالیت فیزیکی این طور تعریف می­ شود: هر حرکت بدنی ایجاد شده توسط ماهیچه­های اسکلتی که در نتیجه آن انرژی مصرف ­شود. بعضی از این فعالیت­ها شامل پیاده­روی، بالارفتن از پله، ورزش کردن و… می­ شود. فعالیت فیزیکی انسان ابعاد گوناگونی دارد که می ­تواند تعریف و مشخص شوند مانند انواع حالات (مثل نشستن، ایستادن، راه­رفتن، دراز کشیدن)، طول مدت و شدت ( سرعت گام، قدرت حرکت)، تکرار (مانند تعداد تغییرات حالت)[۳۰]. معمولا افراد فعالیت­های متفاوتی را درطول روز انجام می­ دهند. خیلی از این فعالیت­ها روزانه تکرار می­شوند مانند غذاخوردن حدود ساعت ۱۲ ظهر، خوابیدن حدود ۱۱ شب و… الگوی فعالیت روزانه بطور ساده یک توالی از فعالیت­های انجام شده بوسیله کاربر در طول روز می­باشد [۳۱].
فعالیت انسان توالی از عمل­هاست که در زمان یا فضا انجام می­شوند. همه انسان­ها یک سیکل روزانه که در آن خیلی از فعالیتها دوره­ای هستند را انجام می­ دهند و بخصوص چون افراد مسن به تنهایی زندگی می­ کنند این باعث می­ شود که مجموعه ­ای از فعالیت­های روتین را روزانه اجرا کنند. دسته­بندی­های مختلفی در مورد فعالیت­های انسان تعریف شده است. برای مثال حالت فعالیت (ایستا، انتقال، پویا) مدت زمانی که طول می­کشد (کوتاه مدت­، بلند مدت) قسمتی از بدن که مورد استفاده قرار می­گیرد (پایین بدن، بالای بدن) نوع فعالیت (نمایشی، تعاملی) و…
فعالیت­های روزمره زندگی^[۵] اصطلاحی پزشکی است که به مجموعه ­ای از فعالیت­های خود مراقبتی اشاره دارد. این فعالیت­ها شامل حرکت در رختخواب (نشستن و برخاستن از رختخواب)، انتقال­ها (مجموعه ­ای از حالت­های زنجیره­وار از نشستن تا ایستادن و انتقال به مثلا رختخواب) حرکت از جایی به جای دیگر (راه رفتن در یک سطح مانند پایین رفتن از راه پله)، لباس پوشیدن، بهداشت فردی (استحمام، شستن دست و صورت) و تغذیه (خوردن و اشامیدن) [۳۲, ۳۳].
HUYNH فعالیت­های انسان را به فعالیت­های سطح پایین و سطح بالا دسته­بندی می­ کند. فعالیت­های سطح بالا مانند فعالیت­های مثل پیاده­روی­، نشستن، ایستادن، جاروبرقی کشیدن، غذاخوردن، شستن ظرف و…که معمولا چندثانیه یا دقیقه زمان می­برد. فعالیت­های سطح بالا معمولا ترکیبی است از فعالیت­های سطح پایین و اصطلاحاً طولانی­تر هستند. مانند پاک کردن خانه که معمولا بیشتر از چند دقیقه طول می­کشد [۳۴].