基于惯性传感器的动作捕捉系统设计

针对传统的如光学式、机械式等动作捕捉系统在成本、使用环境及精度等方面各有优劣的特点,设计了一套基于惯性传感器的动作捕捉系统,通过在人体各部位佩戴惯性传感器节点,实时采集各部位的运动惯性数据,通过WIFI通信发送至数据处理终端,对数据进行存储和显示。经实验验证所设计动作捕捉系统能够正确采集人体惯性运动数据,系统的使用不受时间和地点的限制,具有成本低廉、穿戴方便和操作简单等特点,可以深入应用于医学、体育和军事等多个领域。     

基于STM32的机械臂反馈控制系统

为了解决机械臂开环控制精度低的问题,设计了一套基于STM32微控制器的机械臂反馈控制系统。通过QT图形界面将控制数据输入上位机,控制数据经串口传输到微控制器后驱动机械臂运动;由加速度传感器和磁通传感器组成的惯性传感器节点采集机械臂运动数据传回微控制器,采用由多个相关的参数可变PID控制器构成的控制器组对机械臂各个部位进行反馈控制。测试结果表明,利用惯性传感器实现的改进型PID的反馈控制系统比无反馈控制系统精度有较大提高,可用于实现更高精度的机械臂控制。     

姿态传感器采集测试系统的设计与实现

设计了一套基于STM32单片机的姿态传感器无线采集测试系统,大大方便了姿态传感器的研究与应用。首先设计了姿态传感器采集测试系统的整体框架;接着对测试系统的各部分硬件电路进行了说明,描述了ADXL204加速度和ADXRS150陀螺仪传感器的电路和计算公式,并说明了STM32单片机和PC上位机程序的结构和流程;最后利用本测试系统对ADXL204和ADXRS150传感器进行了测试和分析;通过对这两种传感器数据进行卡尔曼滤波,消除陀螺仪的漂移,同时减少了加速度传感器有害的噪声,从而得到精确的角度。     

四旋翼惯性导航姿态解算算法的改进与仿真

为了实现四旋翼飞行器的高精度导航,提出了互补滤波法和四元数算法对传感器获得的数据进行修正,最大限度的抑制干扰误差并提高姿态角解算的准确度;首先简单推导了捷联式惯性导航系统的算法基本原理并利用互补滤波算法进行改进,然后给出了惯性导航系统的力学编排模型分析旋翼飞行器的运动姿态;最后仿真验证数据选用惯性仪表MPU6050和HMC5883所得到实测数据采集并进行仿真分析,平台处理器选用STM32来仿真惯性仪表的测量速度,最终得到实验结果证明算法可行性。     

ADIS16365的集装箱六自由度数据采集系统设计

为了在大型集装箱系统中,准确地定位及防止集装箱的摆动,需要获取控制对象的空间姿态信息,设计了基于STM32微控制器和六自由度惯性测量传感器的姿态测量系统。介绍了ADIS16365惯导传感器的结构特点及应用,详细说明其数据的读取和转换,并设计了它与STM32、SD卡组成的姿态测量系统的硬件电路和软件程序。实现了在集装箱上,连续10天采集姿态数据,存储在SD卡中。     

外骨骼机器人的人体步态感知系统设计

针对下肢负重外骨骼机器人与其穿戴者运动协调的问题,设计一种人体步态感知系统,对人体下肢关键部位的运动状态采集和预测。用6个MTI—30姿态传感器采集人体下肢的姿态数据;以ARM微处理器STM32F407为计算单元,对采集的步态数据解算、预测和传输;用非线性时间序列分析Takens算法预测人体下肢关键部位的旋转运动。实验结果表明：该系统功能稳定,能准确对人体下肢的步态数据采集和预测,预测结果稳定可靠,为外骨骼控制器提供可靠的参考信息。     

基于STM32的四旋翼飞行器姿态解算的研究

分析了四旋翼飞行器的姿态解算原理,提出了一种基于 STM32的姿态测量系统。系统由 STM32F407微控制器和捷联惯性测量组件(IMU)组成。利用四元数描述姿态进行坐标换算,采用多传感器数据融合方案,通过互补滤波算法进行数据融合,获取精确的姿态角,并完成姿态解算。实验结果表明,采用互补滤波算法有效融合了捷联惯性测量组件的传感器数据,实现了四旋翼飞行器的高精度姿态解算。     

基于MEMS的运动体姿态角度测量系统设计与实现

为了使姿态测量得到更为广泛的应用,应用MPU-6050惯性测量模块设计了一款运动体姿态角度测量系统.硬件设计主要包括微处理器控制模块、惯性测量模块、串口通信模块等;软件设计主要介绍了姿态解算的原理、四元数姿态解算算法,以及系统软件工作流程等;系统微处理器模块选用STM32F 103C8T6,采用RS232接口与PC机进行交互通信并通过三轴转台进行系统测试.测试结果表明,系统对运动体姿态角度的检测具有较好的测量效果,测量角度较为准确,适用于大多数运动体姿态的测量,系统性价比较高,性能稳定性较好,具有较高的实用价值.     

可穿戴式人体姿态检测系统设计

针对临床康复中人体关节活动度检测评估和康复机器人动作示教不方便、训练参数设置繁琐等问题,设计一种价格低廉、运动数据采集方便直观的人体姿态检测系统。系统采用MPU6050惯性测量单元,利用I~2C通信实现多通道传感器数据的采集上传,在上位机LabVIEW环境下基于互补滤波算法实现人体关节角度的检测。通过与某公司生产的三维步态分析及运动训练系统进行比对,证实此系统准确可靠,并利用此系统进行卧式下肢康复训练机器人示教动作采集,实现了机器人示教功能。     

三轴惯性传感器ADIS16355在姿态检测中的应用

介绍了ADI公司的三轴惯性测量传感器ADIS16355的功能、结构和特点。基于STM32F103VB单片机设计了硬件电路,对该传感器数据进行采集,并利用无线数据传输模块把数据发送回计算机。使用该电路对四轴飞行器姿态进行检测,根据实验数据,利用两种不同的方法实现了飞行器姿态的估计。     

基于MEMS 传感器和Unity3D 的人体运动捕获系统

随着人机交互技术的发展,人与计算机之间自然、多模态交互将成为人与计算机 之间交互的主要方式,而这首先需要计算机可以正确地理解和捕捉人的行为特征,运动捕获技 术正是在这种背景下提出来。通过运动捕获技术,计算机可以理解人体动作,用户就可以通过 体态、方位、手势和表情等模态向计算机发出指令、传达信息等,因此运动捕获是新一代人机 交互中的关键技术之一。目前基于MEMS 惯性传感器的动作捕获研究主要针对动漫和电影制 作,价格昂贵;随着传感器的集成度变高,价格逐渐降低带来了新的系统设计需求。在原有动 作捕获技术基础上,设计并实现一种普适性更好的人体动作捕获系统原型,原型系统实现了基 于惯性传感节点的人体运动信息的采集与融合、节点与汇聚节点的数据传输、虚拟人体模型实 时动作呈现程序;实现了从数据测量到采集,再到模拟呈现的全过程。     

一种小型固定翼无人机姿态测量系统的设计

针对小型固定翼无人机设计中对姿态测量系统小型化、低成本的需要,设计了以STM32F405为处理核心的低成本的姿态测量系统。系统采用MARG传感器方案,利用优化的梯度递减算法对采集的数据进行处理,将处理结果通过改进的互补滤波算法完成数据的融合,最终完成飞行姿态参数的解算。实验验证表明,所设计的系统具有实时性、低功耗、低成本、小型化等特点,能较好地完成无人机的姿态角数据的测量,具有较强实用性。     

利用惯性传感器的人体运动空间轨迹追踪

人体运动的空间轨迹追踪是一种利用传感器技术和计算机技术来分析记录人体的运动过程的方法.为了实现人体运动轨迹的空间追踪,本文设计了一种人体可穿戴式的人体运动捕捉系统,通过佩戴在人体关节点的惯性传感器单元来获取肢体的实时姿态信息.惯性传感器由加速度传感器、角速度传感器和磁力计构成.通过微控制单元获取传感器数据,利用低通滤波和卡尔曼滤波来更新四元数,再将预处理后的数据由蓝牙模块实时发送到电脑端.本文通过对肢体运动的不同角度的实验,证明了利用惯性传感器可以追踪人体肢体、运动的空间轨迹.     

基于SHT75的温湿度检测系统的设计

温湿度数据是环境检测的重要参数,为精准测量该数据,利用STM32F405单片机与SHT75数字式温湿度传感器设计了一套温湿度测量系统。通过STM32F405单片机控制SHT75数字式温湿度传感器的工作时序,给出温湿度检测系统的硬件电路和软件程序设计方法,以及单片机对传感器启动、复位、读数据、写指令等相关程序,实现对所测温湿度的采集和显示,并通过温湿度计算露点。     

基于红外传感原理的无人机姿态测量系统设计

由于红外温度传感器能有效感知天空间的热辐射,并且相比传统姿态测量的传感器具有体积小、重量轻、成本低等特点,设计一种基于红外传感原理的无人机姿态测量系统;该系统以新型的ARM Cortex—M3内核微处理器STM32F103ZET6作为处理单元,通过采集红外传感器的姿态信息,进行姿态解算,进而获得无人机的姿态角;同时分析了太阳干扰对实验的影响。实验测试表明:该姿态测量系统简单实用,性能稳定,精度高,能有效满足一般无人机姿态测量的要求。     

基于RSSI与惯性测量的室内定位系统

介绍融合接收信号强度指示（RSSI）和惯性测量技术的无线传感器室内定位系统,该系统通过可穿戴式无线传感器节点和环境辅助传感器节点,采集步行者的位置信息。可穿戴式节点采用DeadReckoning惯性测量方法,存在累积误差,可通过在室内环境中布置RSSI节点矫正步行者的位置信息。采用扩展性的卡尔曼滤波算法将惯性测量与RSSI测量数据相结合,实现自适应的步长算法,较大程度改进步长不正确读取带来的误差。实验结果表明,与纯粹的惯性测量系统相比,该系统能提高66．3％的精确度。     

基于MPU6000的低功耗无线人体传感器网络节点设计

针对有线人体传感器网络节点具有携带不便、传输距离有限的缺点,设计并实现了一种用于人体运动监测的无线人体传感器网络节点;文中首先介绍了节点的硬件设计实现方案,节点控制器采用MSP430F2418PM,传感器采用六轴惯性传感器模块MPU6000,射频模块采用nRF24L01;然后对软件设计实现流程和节点的节能工作模式进行了详细阐述和实验验证;实验结果表明,该研究实现的无线节点具有反应灵敏和功耗低的特点,在15 m范围内无线传输稳定,最高传输速率可达2 Mbps,采集的惯性数据能够明显反映人体的正常运动和跌倒的特征;该节点在人体异常步态监测、康复评估和跌倒预警等方面具有潜在重要应用价值。     

基于CC254x与STM32的惯性传感器无线传输系统设计

介绍了一种可用于体感游戏控制器的惯性传感器数据无线传输系统.该系统包括数据采集节点、蓝牙主从设备以及监测数据的上位机.系统软件采用中断方式对数据的收发实时处理.经测试,上位机和节点之间能够进行稳定的、可靠的数据包和配置命令的无线传输,采集到的惯性数据能够反映肢体运动姿态,可以应用于体感游戏控制器.     

四旋翼飞行器控制系统设计

四旋翼飞行器姿态控制是四旋翼飞行器控制系统的核心. 通过分析四旋翼飞行器的飞行原理,模型建立,设计了四旋翼飞行器的姿态控制系统;在该系统中采用STM32系列处理器作为主控芯片,MPU6050三轴加速度集和三轴陀螺仪惯性测量单元、磁力计等传感器用于姿态信息检测. 本文中传感器使用结构简单的数字接口对数据进行交换,运用模块化的思想对系统进行设计. 使用PID控制算法进行姿态角的闭环控制,最终实验结果表明,在实验平台上四旋翼飞行器飞行效果稳定,系统满足四旋翼飞行器飞行姿态控制的要求.     

基于STM32的无线光照传感器节点的设计

无线传感器网络是当前信息领域中研究的热点之一,适用于对环境中的参数进行采集、处理和发送。文章介绍了一种基于STM32F103RBT6的无线光照传感器节点的设计与实现方法,该方法利用光照传感器作为环境数据采集单元,并使用无线射频模块UZ2400将数据发送至网关,再由网关将数据送至上位机达到实时监控的目的。文章除提出了光照传感器节点的硬件设计并描述了系统的软件架构及实现方法外,其节点具有较高的实用性和可靠性,能实时准确地采集环境中的光照强度值,因而在未来的智能家居系统中具有良好的应用前景。