基于三轴加速度传感器的手指运动参数检测
发布时间：2022-01-19 22:37
人的手部运动的参数检测可以在多方面得到应用,如手部运动功能评估、配合电刺激等控制方式的肢体康复治疗等。手部运动检测有多种不同的方法,从最早的测角仪、磁传感器、普通摄像技术到后来的超声、高速摄像技术等。但是这些方法都存在诸如易受外界环境干扰、易妨碍手指运动习惯性、数据量大和仪器成本高等不足。加速度传感器在运动控制中具有高效、准确等特点,本文选用基于MEMS的三轴加速度传感器ADXL330进行手指运动参数检测并制作了测量装置,该装置简单便于固定于手指上、价格低廉,采用该方法可以检测手指的静态信息和动态信息,更可以从平面运动检测扩展到空间运动检测。在对传感器外围电路了解的基础上,制作了传感器测量装置包括传感器的电路板、固定传感器的装置等。建立了基于LabVIEW软件及硬件的数据采集系统,运用Matlab编写了数据处理程序包括对数据的滤波、平滑、计算和图形绘制等。通过分析传感器的内部结构和实验测试,确定以传感器的三个轴与重力方向间的夹角作为检测手指运动的基本参数。在此基础上,通过记录、分析竖直平面内固定在钢条上的传感器在不同角度时的输出数据,结果表明单个传感器的静态输出绝对误差小于4%;制作了...
【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】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
手部生理结构
图 2.2 手指点线模型[69]Figure 2.2 Point-line model of finger MP 的旋转运动。分别处理如下：指指骨绕关节的弯曲运动姿态的确定。以食指为例，食指各转动，该运动平面与手掌平面相垂直。定义相互之间的夹角为 始状态 θ1=θ2=θ3=π，即手指完全伸直状态。通过传感器测出 θ值并与初始态相比，即可以确定食指各部分指骨的运动姿态。指绕基部关节 MP 的旋转运动的确定。显然该旋转平面即是的结果就是确定了相邻两手指之间的位置。相应地定义相邻两 γ，规定初始状态 γ=0，即两指并拢状态。同样的道理，通过值，然后与初始态相比即可确定相邻两指的运动位置情况。相对于初始状态的位置变化，从而确定手指的运动姿态。需要结构的特点，手指指骨运动存在着很多约束条件，显然数据手约束，可以在软件处理中将不满足约束的情形进行清除;另外由
图 2.3 人手运动学简化结构示意图[70]gure 2.3 Simplified kinematic structure of human ）指掌关节两个转动轴线的不同排列次序列次序为先侧摆再屈曲的关节称为侧摆的关节称为屈曲型关节，见图 2.4 对于实，可以判定关节类型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于表面肌电信号的手指运动模式识别系统[J]. 王人成,郑双喜,蔡付文,姜力,朱德有,刘宏,李芳. 中国康复医学杂志. 2008(05)
[2]电磁式跟踪器磁场畸变的姿态校正技术[J]. 张求知,刘建业,王立伟. 南京航空航天大学学报. 2007(06)
[3]机器人多指手及其抓取机制的研究进展[J]. 刘庆运,钱瑞明,颜景平. 现代制造工程. 2007(09)
[4]人手食指运动学建模[J]. 刘博,张玉茹,任大伟,李继婷. 机器人. 2007(03)
[5]三轴加速度计ADXL330的特点及其应用[J]. 孟维国. 国外电子元器件. 2007(02)
[6]基于结构分析的手势识别[J]. 朱继玉,王西颖,王威信,戴国忠. 计算机学报. 2006(12)
[7]手指运动相关脑皮层功能区fMRI的研究[J]. 宋扬,李吉. 立体定向和功能性神经外科杂志. 2006(03)
[8]五指形仿人机械手的数学模型研究[J]. 辛瑞武,肖南峰. 计算技术与自动化. 2006(01)
[9]手指可达工作空间的三维建模[J]. 刘敏娟,崔建昆. 上海理工大学学报. 2006(01)
[10]基于脑电信号的手指动作识别[J]. 李同磊,刘伯强,李可,于兰兰. 山东科学. 2006(01)
本文编号：3597690
【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】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
手部生理结构
图 2.2 手指点线模型[69]Figure 2.2 Point-line model of finger MP 的旋转运动。分别处理如下：指指骨绕关节的弯曲运动姿态的确定。以食指为例，食指各转动，该运动平面与手掌平面相垂直。定义相互之间的夹角为 始状态 θ1=θ2=θ3=π，即手指完全伸直状态。通过传感器测出 θ值并与初始态相比，即可以确定食指各部分指骨的运动姿态。指绕基部关节 MP 的旋转运动的确定。显然该旋转平面即是的结果就是确定了相邻两手指之间的位置。相应地定义相邻两 γ，规定初始状态 γ=0，即两指并拢状态。同样的道理，通过值，然后与初始态相比即可确定相邻两指的运动位置情况。相对于初始状态的位置变化，从而确定手指的运动姿态。需要结构的特点，手指指骨运动存在着很多约束条件，显然数据手约束，可以在软件处理中将不满足约束的情形进行清除;另外由
图 2.3 人手运动学简化结构示意图[70]gure 2.3 Simplified kinematic structure of human ）指掌关节两个转动轴线的不同排列次序列次序为先侧摆再屈曲的关节称为侧摆的关节称为屈曲型关节，见图 2.4 对于实，可以判定关节类型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于表面肌电信号的手指运动模式识别系统[J]. 王人成,郑双喜,蔡付文,姜力,朱德有,刘宏,李芳. 中国康复医学杂志. 2008(05)
[2]电磁式跟踪器磁场畸变的姿态校正技术[J]. 张求知,刘建业,王立伟. 南京航空航天大学学报. 2007(06)
[3]机器人多指手及其抓取机制的研究进展[J]. 刘庆运,钱瑞明,颜景平. 现代制造工程. 2007(09)
[4]人手食指运动学建模[J]. 刘博,张玉茹,任大伟,李继婷. 机器人. 2007(03)
[5]三轴加速度计ADXL330的特点及其应用[J]. 孟维国. 国外电子元器件. 2007(02)
[6]基于结构分析的手势识别[J]. 朱继玉,王西颖,王威信,戴国忠. 计算机学报. 2006(12)
[7]手指运动相关脑皮层功能区fMRI的研究[J]. 宋扬,李吉. 立体定向和功能性神经外科杂志. 2006(03)
[8]五指形仿人机械手的数学模型研究[J]. 辛瑞武,肖南峰. 计算技术与自动化. 2006(01)
[9]手指可达工作空间的三维建模[J]. 刘敏娟,崔建昆. 上海理工大学学报. 2006(01)
[10]基于脑电信号的手指动作识别[J]. 李同磊,刘伯强,李可,于兰兰. 山东科学. 2006(01)
本文编号：3597690
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