慣性軌跡重構(gòu)在遙操作機(jī)器人應(yīng)用中的研究.pdf

1、隨著人類(lèi)對(duì)未知空間探索的深入和某些高危作業(yè)的需要，結(jié)合了人的智能和機(jī)器人的高可靠性、高作業(yè)精度的遙操作機(jī)器人技術(shù)在空間探索、海洋開(kāi)發(fā)、原子能應(yīng)用、搶險(xiǎn)救災(zāi)等領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用價(jià)值。由于遙操作機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)需要由人來(lái)提供決策，有效的人機(jī)交互手段是使人與機(jī)器人良好協(xié)同，使遙操作機(jī)器人能夠快速、準(zhǔn)確的完成任務(wù)的先決條件。
　　本課題分析了目前人機(jī)交互的發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)了一種以人的運(yùn)動(dòng)作為交互信息的人機(jī)協(xié)同方式，針對(duì)此目標(biāo)完成了以下

2、工作：
　　1、對(duì)各種運(yùn)動(dòng)檢測(cè)手段進(jìn)行分析和比較，明確了以人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的慣性信號(hào)來(lái)重構(gòu)人手在空間中的運(yùn)動(dòng)軌跡，并從軌跡上提取特征點(diǎn)作為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑目標(biāo)點(diǎn)的總體思路。
　　2、對(duì)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航中關(guān)于速度和位置推算的理論行了歸納和梳理，用作本課題的理論基礎(chǔ)。
　　3、對(duì)本課題所使用的MEMS慣性傳感器的原理和誤差進(jìn)行了分析。在姿態(tài)角推算方面，著重討論了卡爾曼濾波算法在加速度、角速度信號(hào)融合中的應(yīng)用，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于四

3、元數(shù)的卡爾曼濾波器。在運(yùn)動(dòng)加速度積累誤差抑制方面，分析目前常用的主流算法，并且設(shè)計(jì)了適用于本課題的積累誤差抑制算法。討論了直接用運(yùn)動(dòng)加速度積分后得到的軌跡點(diǎn)來(lái)作為機(jī)器人路徑點(diǎn)的可能性，設(shè)計(jì)了基于位移閾值的軌跡點(diǎn)提取算法，從重構(gòu)的軌跡點(diǎn)中提取出部分特征點(diǎn)用作機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑的目標(biāo)點(diǎn)。
　　4、對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)中的各種坐標(biāo)系進(jìn)行了介紹，并且設(shè)計(jì)了初始對(duì)準(zhǔn)步驟。利用微控制器STM32F407和慣性傳感器MPU-6050搭建慣性信號(hào)采集平臺(tái)；用