慣性軌跡重構(gòu)在遙操作機器人應(yīng)用中的研究.pdf

1、隨著人類對未知空間探索的深入和某些高危作業(yè)的需要，結(jié)合了人的智能和機器人的高可靠性、高作業(yè)精度的遙操作機器人技術(shù)在空間探索、海洋開發(fā)、原子能應(yīng)用、搶險救災(zāi)等領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用價值。由于遙操作機器人在執(zhí)行任務(wù)時需要由人來提供決策，有效的人機交互手段是使人與機器人良好協(xié)同，使遙操作機器人能夠快速、準確的完成任務(wù)的先決條件。
　　本課題分析了目前人機交互的發(fā)展趨勢，設(shè)計了一種以人的運動作為交互信息的人機協(xié)同方式，針對此目標完成了以下

2、工作：
　　1、對各種運動檢測手段進行分析和比較，明確了以人體運動過程中產(chǎn)生的慣性信號來重構(gòu)人手在空間中的運動軌跡，并從軌跡上提取特征點作為機器人運動路徑目標點的總體思路。
　　2、對捷聯(lián)慣性導(dǎo)航中關(guān)于速度和位置推算的理論行了歸納和梳理，用作本課題的理論基礎(chǔ)。
　　3、對本課題所使用的MEMS慣性傳感器的原理和誤差進行了分析。在姿態(tài)角推算方面，著重討論了卡爾曼濾波算法在加速度、角速度信號融合中的應(yīng)用，并設(shè)計實現(xiàn)了基于四

3、元數(shù)的卡爾曼濾波器。在運動加速度積累誤差抑制方面，分析目前常用的主流算法，并且設(shè)計了適用于本課題的積累誤差抑制算法。討論了直接用運動加速度積分后得到的軌跡點來作為機器人路徑點的可能性，設(shè)計了基于位移閾值的軌跡點提取算法，從重構(gòu)的軌跡點中提取出部分特征點用作機器人運動路徑的目標點。
　　4、對機器人系統(tǒng)中的各種坐標系進行了介紹，并且設(shè)計了初始對準步驟。利用微控制器STM32F407和慣性傳感器MPU-6050搭建慣性信號采集平臺；用