基于加速度计的手指运动姿态检测.pdf

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1、A0≯146传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第1期“计一一斡～～与～测试基于加速度计的手指运动姿态检测侯文生，蔡全，吴小鹰，廖彦剑，郑小林，杨丹丹(重庆大学生物工程学院，重庆400044)摘要：针对动态测量手指关节角度的需要，设计了一种基于MEMS加速度计的手指运动姿态检测方法。在该方法中，通过固定于手指上的三轴加速度计ADXL330的各个敏感轴感受到的重力加速度分量的大小来检测手指的关节角度。为了验证该方法的可行性，设

2、计了一步进电机控制的能在竖直平面内转动的装置，通过同步检测传感器的输出和电机转动的角度，评估传感器在动态条件下的测量精度，结果表明：在动态条件下，其绝对误差为1。一2．5。，相对误差为3％一6％。在此基础上，将传感器用于测量手指关节的运动姿态，采集手指敲击键盘时传感器的输出，通过数据处理获得食指MCP关节、PIP关节和DIP关节随时问的变化关系。实验结果表明：加速度计可以有效地检测手指的运动姿态。关键词：角度；三轴加速度计；手指；运动姿态中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9

3、787(2012)O1-0146-03DetectionoffingermotiongesturebasedonaccelerometerHOUWen-sheng，CAIQuan，wUXiao·ying，LIAOYan-jian，ZHENGXiao—lin，YANGDan—dan(SchoolofBioengineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)Abstract：Tomeettheneedofdynamicanglemeasurem

4、entoffingerjoint，amethodforfingermotiongesturedetectingisdesignedbasedonMEMSaccelerometer．Inthismethod，thejointangleisdeterminedbythecomponentofthegravityaccelerationsensedbythesensitiveaxesofaccelerometers．Toverifythefeasibilityoftheproposedscheme，a

5、rotatingdevicewhichcanbecontrolledbythesteppermotorisdesignedinve~icalplane，andthemeasurementprecisionofthesensorindynamicconditionsisevaluatedbydetectingthesensoroutputandthemotorrotationanglesynchronously．Theresuhsshowthattheabsoluteerrorandrelativ

6、eerrormainlyrangeof1。～2．5。and3％～6％respectivelyinthedynamictesting．Onthebasisofthis．theaccelerometerisusedtodetectthemotiongestureoffingerjointwhenthefingeristappingkeyboard，andacquiretheanglevariationwithtimeoftheindexfinger’SMCPjoint，PIPjointandDIPj

7、ointbyprocessingdatascollectedbythesensor．Thepreliminaryresultsindicatethataccelerometer—basedfingermotiondetectionisaneffectivemethod．Keywords：angle；three—axisaccelerometer；finger；motiongesture0引言量；基于图像传感器关节角度检测是利用传感器(如手指运动姿态反映了手指的运动信息，手指运动功能摄像头)记录关

8、节标记点的位置信息，实现手指运动姿态的分析是评测手指的运动能力，为医疗、体育、仿生学等研检测，它不妨碍手指运动，但标记点易被遮挡；光纤角度传究提供参考数据的重要手段，在假肢控制、手势识别与跟感器通过感知光通量的变化来测量手指的弯曲度，具有踪、远程操作J、手指康复训练等方面有重要应用价抗电磁干扰、测量分辨率高的特点，但其测量动态范围小、值。手指可以看成是由许多连杆连接组成的关节系统，手存在光纤疲劳效应。微型加速度计是一种以MEMS技指运动姿态表现为各个关节角度的变化J。为了无创检术发展起来的、可以