手指运动姿态检测及对机械手的控制研究
发布时间：2021-12-30 03:23
手指运动姿态反映了手指的运动功能,手指运动姿态检测是评测手指运动功能,为医疗、体育仿生学等研究提供参考数据的重要手段。通过对手指运动姿态的测量,分析、揭示手指的运动规律,可以为康复医学、运动仿生学、人-机工程学等领域对手指运动的研究提供准确、可靠的参考依据。本文在了解国内外关于手指运动姿态检测方法的基础上,采用加速度传感器检测手指的运动姿态。在对加速度传感器角度测量原理分析的基础上,为了验证传感器测量动态角度的可行性,设计了静态角度和动态角度测量实验,结果显示传感器静态测量绝对误差小于1.5°,动态测量的绝对误差主要分布在1～2.5°之间,相对误差主要分布在3%～6%之间;在此基础上,利用传感器测量食指做屈指运动时三个关节角度的变化,并结合动态摄像系统进行验证,将传感器所测手指关节的角度和动态摄像所测结果进行对比,误差统计的结果表明测量的绝对误差主要分布在0.5～3.5°,相对误差主要分布在2%～4%;利用加速度传感器又进一步对食指在做屈伸运动时的角度、角速度、角加速度等运动学信息进行了检测,结果表明食指做屈伸运动时三个关节的运动既表现出同步性,又具有差异性。利用加速度传感器又对手指在...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
加速度传感器与陀螺仪组合测量膝关节示意图
加速度计模块安装示意图
线加速度的评估。此装置可方便地应用于诊断治疗、演示实验和重复实验，并能测试、分辨出实验者的步态[7]。Stanley C F 等人[25]利用ADXL105单轴压电式加速度传感器并与霍尔元件（粘贴在人的上、下门牙处）组合成一个运动检测系统。对所获得的加速度传感器信号进行积分处理，即可获得实验者上、下颚骨垂直运动时的速度和位移信息，从而为生物力学、生理学上对于颧骨运动的研究提供较为准确的参考依据[7]。近年来，国内也有很多单位在基于加速度传感器的人体运动检测方面进行了深入的研究。华中科技大学的胡三庆[26]等人基于加速度传感器和角度传感器设计一种用于空间运动测量的手指动作输入设备。在该检测设备中，在手指的前端、手腕和手背处各放置一个加速度传感器用来检测手指相应部件的空间三维运动轨迹，同时利用安放在手腕内侧的角度传感器来检测手的反掌动作，如下图 1.3 所示所测传感器数据由 RFID 传送给计算机，经过识别算法后便可识别手指的每一个动作。这种设备的拟人化程度较高，携带方便，在工业控制和虚拟现实领域中得到了广泛的应用[26]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种膝关节角度测量及其校准方法[J]. 熊静,罗志增. 机电工程. 2009(12)
[2]基于加速度特征的可拓动作识别方法[J]. 袁飞,程韬波,周松斌,肖先文. 自动化与信息工程. 2009(04)
[3]DLR/HIT机器人灵巧手手指位置控制的研究[J]. 刘伊威,赵京东. 机械与电子. 2009(10)
[4]一种高精度A/D采样方法在TMS320F2812上的C语言实现[J]. 马进,曾建军,万浩平. 工业控制计算机. 2009(03)
[5]基于加速度传感器的前臂运动姿态检测[J]. 侯文生,戴加满,郑小林,杨琴,吴小鹰,许蓉. 传感器与微系统. 2009(01)
[6]基于加速度传感器的下肢运动信息获取方法[J]. 李爽,罗志增,孟明. 机电工程. 2009(01)
[7]三轴加速度计在虚拟现实系统中的应用尝试[J]. 杨杰,蔡志勇,潘志宇,张晓兵. 真空电子技术. 2008(04)
[8]基于空间运动测量的人体上肢动作输入设备[J]. 胡三庆,卢卓. 计算机与数字工程. 2008(07)
[9]新型两指灵巧手的控制研究[J]. 杨赞,华云松. 科技创新导报. 2008(18)
[10]基于加速度传感器的掘进机姿态控制研究[J]. 毛好喜. 煤矿机械. 2008(01)
博士论文
[1]人体运动信息获取及物理活动识别研究[D]. 刘蓉.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]基于DSP的便携式心脏储备监测仪的研究[D]. 吴文竹.重庆大学 2010
[2]指力信号的检测及其波动性分析[D]. 马奎.重庆大学 2010
[3]人体运动加速度信息无线获取系统的设计与应用研究[D]. 彭雷.中国科学技术大学 2009
[4]基于三维加速度传感器的手势识别及交互模型研究[D]. 孔俊其.苏州大学 2009
[5]基于三轴加速度传感器的手指运动参数检测[D]. 戴加满.重庆大学 2009
[6]基于嵌入式的MEMS加速度传感器测控仿真系统[D]. 姚成凯.哈尔滨工程大学 2009
[7]基于加速度的人体步态信息多尺度熵研究[D]. 刘晓婷.天津大学 2008
[8]用于指力协同配合模式研究的实验装置设计[D]. 何琳.重庆大学 2008
[9]基于表面肌电信号的手指活动模式检测[D]. 马丽.重庆大学 2008
[10]三指灵巧手结构设计与控制实验[D]. 高鹏.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3557379
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
加速度传感器与陀螺仪组合测量膝关节示意图
加速度计模块安装示意图
线加速度的评估。此装置可方便地应用于诊断治疗、演示实验和重复实验，并能测试、分辨出实验者的步态[7]。Stanley C F 等人[25]利用ADXL105单轴压电式加速度传感器并与霍尔元件（粘贴在人的上、下门牙处）组合成一个运动检测系统。对所获得的加速度传感器信号进行积分处理，即可获得实验者上、下颚骨垂直运动时的速度和位移信息，从而为生物力学、生理学上对于颧骨运动的研究提供较为准确的参考依据[7]。近年来，国内也有很多单位在基于加速度传感器的人体运动检测方面进行了深入的研究。华中科技大学的胡三庆[26]等人基于加速度传感器和角度传感器设计一种用于空间运动测量的手指动作输入设备。在该检测设备中，在手指的前端、手腕和手背处各放置一个加速度传感器用来检测手指相应部件的空间三维运动轨迹，同时利用安放在手腕内侧的角度传感器来检测手的反掌动作，如下图 1.3 所示所测传感器数据由 RFID 传送给计算机，经过识别算法后便可识别手指的每一个动作。这种设备的拟人化程度较高，携带方便，在工业控制和虚拟现实领域中得到了广泛的应用[26]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种膝关节角度测量及其校准方法[J]. 熊静,罗志增. 机电工程. 2009(12)
[2]基于加速度特征的可拓动作识别方法[J]. 袁飞,程韬波,周松斌,肖先文. 自动化与信息工程. 2009(04)
[3]DLR/HIT机器人灵巧手手指位置控制的研究[J]. 刘伊威,赵京东. 机械与电子. 2009(10)
[4]一种高精度A/D采样方法在TMS320F2812上的C语言实现[J]. 马进,曾建军,万浩平. 工业控制计算机. 2009(03)
[5]基于加速度传感器的前臂运动姿态检测[J]. 侯文生,戴加满,郑小林,杨琴,吴小鹰,许蓉. 传感器与微系统. 2009(01)
[6]基于加速度传感器的下肢运动信息获取方法[J]. 李爽,罗志增,孟明. 机电工程. 2009(01)
[7]三轴加速度计在虚拟现实系统中的应用尝试[J]. 杨杰,蔡志勇,潘志宇,张晓兵. 真空电子技术. 2008(04)
[8]基于空间运动测量的人体上肢动作输入设备[J]. 胡三庆,卢卓. 计算机与数字工程. 2008(07)
[9]新型两指灵巧手的控制研究[J]. 杨赞,华云松. 科技创新导报. 2008(18)
[10]基于加速度传感器的掘进机姿态控制研究[J]. 毛好喜. 煤矿机械. 2008(01)
博士论文
[1]人体运动信息获取及物理活动识别研究[D]. 刘蓉.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]基于DSP的便携式心脏储备监测仪的研究[D]. 吴文竹.重庆大学 2010
[2]指力信号的检测及其波动性分析[D]. 马奎.重庆大学 2010
[3]人体运动加速度信息无线获取系统的设计与应用研究[D]. 彭雷.中国科学技术大学 2009
[4]基于三维加速度传感器的手势识别及交互模型研究[D]. 孔俊其.苏州大学 2009
[5]基于三轴加速度传感器的手指运动参数检测[D]. 戴加满.重庆大学 2009
[6]基于嵌入式的MEMS加速度传感器测控仿真系统[D]. 姚成凯.哈尔滨工程大学 2009
[7]基于加速度的人体步态信息多尺度熵研究[D]. 刘晓婷.天津大学 2008
[8]用于指力协同配合模式研究的实验装置设计[D]. 何琳.重庆大学 2008
[9]基于表面肌电信号的手指活动模式检测[D]. 马丽.重庆大学 2008
[10]三指灵巧手结构设计与控制实验[D]. 高鹏.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3557379
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