摘要人体运动感知技术的研究在近年来得到了很多国内外专家和研究学者的高度关注，基于 MEMS 惯性式传感器的人体运动感知是动作识别的一个新兴领域。本文对基于 MEMS惯性式传感器的人体运动感知技术进行了研究。首先，通过对传感器的原始数据进行预处理，在程序初始化时先将传感器的数据校准完毕，保证数据的精确度与准确度；其次，利用四元数姿态更新算法进行姿态解算；最后将卡尔曼滤波用于去除传感器工作中收到的噪声误差干扰。在实际应用中，本文运用了无线数据传输技术让该研究的应用范围更加广泛，并将其技术运用至二自由度云台和机械臂的控制中，在机械臂的控制中解决了多个MPU-6050相互干扰的问题。实验表明上述研究取得了较好的操控效果。25997
毕业论文关键词 MEMS惯性式传感器 人体运动感知 四元数 卡尔曼滤波
Title Research on Sensing Technology of Human Body's Motion Based on MEMS Inertial Sensors
Abstract
In recent years, research on sensing technology of human body's motion has been
paid much attention by many experts and scholars. Human body's motion perception
based on MEMS inertial sensor is a new field of action recognition. This paper
studied the human body's motion perception based on MEMS inertial sensor. First,
by preprocessing the original data of the sensor, the sensor data are calibrated
to ensure data accuracy and precision at the moment of the program
initialization. Secondly, I apply the quaternions attitude updating algorithm
to solve attitude. Finally, the Kalman filter is used to remove noise
interference in the received sensor error. At the same time, by using wireless
data transmission technology, this technology can be applied to control the two
degrees of freedom head and arm, and to eliminate the interference of multiple
MPU-6050 in the control of mechanical arm. Experiments show that our research
achieves better manipulation effect.
Keywords MEMS inertial sensor Human motion perception
Quaternions Kalman filter
目 次
1 引言 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 3
1.3 随即状态估计和非线性滤波 6
1.4 本文主要研究工作和组织结构 7
2 硬件平台搭建 8
2.1 元器件选型 9
2.2 程序设计思路 13
3 传感器数据预处理 14
3.1 加速度计数据预处理 14
3.2 陀螺仪数据预处理 16
4 传感器姿态解算 20
4.1 四元数概论及其运算 20
4.2 四元数姿态更新算法 21
4.3 测量数据的滤波处理 22
5 实验结果及分析 26
5.1 无线头追系统设计 26
5.2 无线机械臂随动系统设计 29
结论 35
致谢 37
参考文献 38
1 引言
1.1 研究背景和意义
人体运动是一种复杂的、精细的、多样化的运动模式，现代的任何机械装置都无法与之
媲美。分析与识别人体运动是一项对各行各业都有重要推动作用的研究课题，例如游戏操
控、动画制作、医学工程、特种作业、体育竞技等。 基于MEMS惯性传感器的人体运动感知技术研究:http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_20033.html