用于手持設(shè)備生理性震顫消除裝置的感測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、人類在手工的精確定位方面具有固有的局限性,這種局限性是由于人手運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的一些固有的無意識(shí)運(yùn)動(dòng)。這種固有的、無意識(shí)的、類似正弦曲線的運(yùn)動(dòng)就是生理性震顫。在顯微手術(shù)或者生物工程的細(xì)胞操作中,影響操作者產(chǎn)生錯(cuò)誤運(yùn)動(dòng)最常見的類型是生理性震顫,其不但使某些需要精確操作的環(huán)節(jié)變得復(fù)雜,也使某些特定的環(huán)節(jié)變得不可能實(shí)現(xiàn)。
　　基于生理性震顫和手持設(shè)備的特點(diǎn),本文設(shè)計(jì)了一種精度高的手持設(shè)備生理性震顫測(cè)量系統(tǒng)。手持設(shè)備的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)磁強(qiáng)計(jì)輔助測(cè)量的

2、全加速度計(jì)測(cè)量單元進(jìn)行測(cè)量,該測(cè)量單元由三個(gè)雙軸的微型加速度計(jì)和一個(gè)三軸的磁強(qiáng)計(jì)組成。一方面,由加速度計(jì)信息經(jīng)過一定的運(yùn)動(dòng)學(xué)算法可以得到手持設(shè)備的角運(yùn)動(dòng)信息,這種算法精度很高,但是會(huì)產(chǎn)生積分漂移現(xiàn)象;另一方面,磁強(qiáng)計(jì)和加速度計(jì)可以聯(lián)合得到一個(gè)有噪聲但沒有漂移的方位信息。對(duì)基于四元數(shù)的增廣卡爾曼濾波器進(jìn)行研究并應(yīng)用該算法將磁強(qiáng)計(jì)和加速度計(jì)的傳感信息融合來提高傳感精度。
　　本文首先完成了手持設(shè)備測(cè)量單元的設(shè)計(jì),通過和傳統(tǒng)的慣性測(cè)量單

3、元的誤差偏差進(jìn)行對(duì)比,證明了本系統(tǒng)的優(yōu)越性;分析了慣性測(cè)量系統(tǒng)的各類誤差源,對(duì)傳感器的測(cè)量誤差和安裝誤差進(jìn)行建模;研究傳感器確定性誤差的標(biāo)定方法,完成對(duì)傳感器確定性誤差的修正;利用加速度計(jì)信息計(jì)算出載體的角速度向量,參考慣性測(cè)量中姿態(tài)矩陣的更新方法,完成了對(duì)設(shè)備的六自由度運(yùn)動(dòng)信息的復(fù)現(xiàn);使用TRIAD算法將重力信息和地磁信息融合得到與觀測(cè)向量相關(guān)的方向余弦矩陣,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)增廣的四元數(shù)卡爾曼濾波器將角速度向量和方向余弦矩陣融合獲得