基于MEMS傳感器的無(wú)線人體姿態(tài)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用.pdf

1、隨著航天事業(yè)的發(fā)展,操作員需要控制空間機(jī)器人完成復(fù)雜精細(xì)的操作任務(wù),空間機(jī)器人的人機(jī)交互方式至關(guān)重要,它的好壞直接影響著空間機(jī)器人的可用性和效率。在未來(lái)復(fù)雜航天任務(wù)需求的牽引下和先進(jìn)電子信息技術(shù)的支撐下,空間機(jī)器人的人機(jī)交互系統(tǒng)的研發(fā)將更加深入,具有很好的應(yīng)用前景。本文課題來(lái)源項(xiàng)目旨在研究空間機(jī)器人的人機(jī)交互方式,為了在實(shí)驗(yàn)室完成該項(xiàng)研究,本文將主要的研究?jī)?nèi)容的應(yīng)用基于虛擬機(jī)械臂展開(kāi)。
　　本文主要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于 MEMS(Mi

2、cro-Electro-Mechanical System)傳感器的無(wú)線人體姿態(tài)識(shí)別系統(tǒng),該系統(tǒng)采用傳感器技術(shù)及無(wú)線通信技術(shù),具有成本低、易于操作、精度高等優(yōu)點(diǎn)。本論文論述了虛擬機(jī)械臂的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程,為項(xiàng)目研究提供了一個(gè)友好而開(kāi)放的可視化平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上,將無(wú)線人體姿態(tài)識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用于虛擬機(jī)械臂的控制。論文主要研究?jī)?nèi)容和作者工作如下:
　　1、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了無(wú)線人體姿態(tài)識(shí)別系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括主控制器、人體姿態(tài)采集模塊以及無(wú)線傳輸模

3、塊。該系統(tǒng)可完成對(duì)操作員人體姿態(tài)的采集、處理、識(shí)別,并通過(guò)無(wú)線方式完成與PC機(jī)的通信,PC可接收到最終的人體姿態(tài)識(shí)別的結(jié)果。
　　2、針對(duì)陀螺儀傳感器信號(hào)的隨機(jī)漂移誤差,本文對(duì)陀螺儀傳感器信號(hào)隨機(jī)誤差建立了時(shí)間序列模型并進(jìn)行了卡爾曼濾波器的濾波處理。設(shè)計(jì)融合角速度信號(hào)及加速度信號(hào)求解姿態(tài)角的算法,保證了解算出姿態(tài)角的準(zhǔn)確性。
　　3、基于姿態(tài)角的變化定義了操作員右臂的六個(gè)人體姿態(tài)動(dòng)作;根據(jù)操作員在執(zhí)行這六個(gè)動(dòng)作過(guò)程中姿態(tài)角的

4、變化特性,定義了與虛擬機(jī)械臂的控制方式,并且設(shè)計(jì)了識(shí)別算法;實(shí)現(xiàn)了操作員通過(guò)右臂動(dòng)作控制虛擬機(jī)械臂的目的。
　　4、設(shè)計(jì)了基于MFC框架和OpenGL圖形庫(kù)的虛擬機(jī)械臂。虛擬機(jī)械臂可相應(yīng)完成操作員右臂的六種動(dòng)作。在此基礎(chǔ)上通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文所述的系統(tǒng)應(yīng)用于虛擬機(jī)械臂控制的自然性、可靠性。
　　本文主要貢獻(xiàn)如下:充分利用人體姿態(tài)信息作為控制的輸入,使得交互更加自然和高效;所研究的內(nèi)容在虛擬環(huán)境中得到了驗(yàn)證,保證了交互的安全性和