基于MEMS傳感器的無線人體姿態(tài)識別系統(tǒng)設(shè)計及應用.pdf

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

2、cro-Electro-Mechanical System)傳感器的無線人體姿態(tài)識別系統(tǒng),該系統(tǒng)采用傳感器技術(shù)及無線通信技術(shù),具有成本低、易于操作、精度高等優(yōu)點。本論文論述了虛擬機械臂的設(shè)計和開發(fā)過程,為項目研究提供了一個友好而開放的可視化平臺。在此基礎(chǔ)上,將無線人體姿態(tài)識別系統(tǒng)應用于虛擬機械臂的控制。論文主要研究內(nèi)容和作者工作如下:
　　1、設(shè)計并實現(xiàn)了無線人體姿態(tài)識別系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括主控制器、人體姿態(tài)采集模塊以及無線傳輸模

3、塊。該系統(tǒng)可完成對操作員人體姿態(tài)的采集、處理、識別,并通過無線方式完成與PC機的通信,PC可接收到最終的人體姿態(tài)識別的結(jié)果。
　　2、針對陀螺儀傳感器信號的隨機漂移誤差,本文對陀螺儀傳感器信號隨機誤差建立了時間序列模型并進行了卡爾曼濾波器的濾波處理。設(shè)計融合角速度信號及加速度信號求解姿態(tài)角的算法,保證了解算出姿態(tài)角的準確性。
　　3、基于姿態(tài)角的變化定義了操作員右臂的六個人體姿態(tài)動作;根據(jù)操作員在執(zhí)行這六個動作過程中姿態(tài)角的

4、變化特性,定義了與虛擬機械臂的控制方式,并且設(shè)計了識別算法;實現(xiàn)了操作員通過右臂動作控制虛擬機械臂的目的。
　　4、設(shè)計了基于MFC框架和OpenGL圖形庫的虛擬機械臂。虛擬機械臂可相應完成操作員右臂的六種動作。在此基礎(chǔ)上通過實驗驗證了本文所述的系統(tǒng)應用于虛擬機械臂控制的自然性、可靠性。
　　本文主要貢獻如下: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)境中得到了驗證,保證了交互的安全性和