運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、人體肢體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)和模擬具有極大的應(yīng)用價(jià)值和非常重要的意義，在臨床診斷、運(yùn)動(dòng)捕捉、人機(jī)工程、康復(fù)工程、仿生學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的使用。本論文介紹了一種采用MEMS傳感器（加速度計(jì)和磁強(qiáng)計(jì)）集成制作的微型檢測(cè)裝置。
　　人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測(cè)方式大致有四種，如紅外檢測(cè)、數(shù)據(jù)衣與數(shù)據(jù)手套、電子攝像和慣性測(cè)量傳感器等。本文根據(jù)我國(guó)現(xiàn)階段和近年來醫(yī)學(xué)信息化發(fā)展的趨勢(shì)和需求，研究設(shè)計(jì)腦性癱瘓運(yùn)動(dòng)功能數(shù)字化診療系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)患兒運(yùn)動(dòng)功能檢測(cè)數(shù)據(jù)的一致

2、性、穩(wěn)定性和腦癱運(yùn)動(dòng)功能診斷的參數(shù)定量化描述，解決肢體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的定量描述方法，為小兒腦癱的臨床診斷和康復(fù)治療提供數(shù)字化、智能化的手段。
　　本文對(duì)基于MEMS傳感器的姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了原理性描述，詳細(xì)分析設(shè)計(jì)了多MEMS傳感器組合系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的檢測(cè)，通過加速度傳感器檢測(cè)得到數(shù)據(jù)計(jì)算位移，磁強(qiáng)計(jì)檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)計(jì)算與地磁場(chǎng)的角度，再根據(jù)建立的三自由度肢體簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型計(jì)算相鄰關(guān)節(jié)的相對(duì)角度。針對(duì)磁強(qiáng)計(jì)不正交、靈敏度不一致和零點(diǎn)飄移造成

3、的誤差，采用最大誤差值補(bǔ)償方法，減小誤差影響。針對(duì)加速度計(jì)固定偏差和隨機(jī)誤差造成的偏差進(jìn)行分析，采用軟件修正和隨機(jī)誤差模型修正方法，減小誤差影響。
　　論文詳細(xì)地分析了肢體運(yùn)動(dòng)方式，給出常用的人體模型優(yōu)缺點(diǎn)與剛體姿態(tài)描述方法，建立了運(yùn)動(dòng)姿態(tài)模型和人體上肢三自由度簡(jiǎn)化模型，并詳細(xì)推導(dǎo)了肢體角度計(jì)算公式。完成了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、硬件平臺(tái)原理圖和部分關(guān)鍵的軟件程序代碼。使用MATLAB工具箱中的V_Realm Builde