文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于MEMS加速度传感器人体模仿的设计与实现
姓名:丁志新
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:刘勃
20081101
华中科技大学硕士学位论文
摘要
随着“以人为本”的观念的加深,人们越来越重视自身的生命安全。本文以人体
运动信息跟踪为研究对象,设计并开发了一套基于MEMS加速度传感器的人体模仿
装置,它可以应用于办公环境中的搬运机器人遥操作以及工业中的一些危险工作中,
减少了事故的人员伤亡。
本文介绍了各种MEMS加速度传感器,分析了各种加速度传感器的工作原理及
特点。讲述了总体设计方案,提出了系统框架体系,阐述了系统中各部分的主要功
能。
作者对从人手运动到“虚拟人”运动的映射关系进行了详细的探讨,提出了两种
控制“虚拟人”运动的算法:一种是位移积分控制算法,位移积分算法由于精度较差,
提出了一种改进算法;一种是角度位置控制算法。前者得到的位移是一个相对值,
坐标轴是不断变化的;后者通过空间三维坐标系的变换转换成需要的姿态角。而后
比较了这两种算法的优缺点。
最后,在Windows系统和VC++的编程环境下,以Analog Devices公司生产的
ADXL330加速度传感器为主要设备,开发了一套人体模仿装置,并介绍了软硬件的
设计过程。
基于MEMS加速度传感器人体模仿与前期完成的磁控木偶系统相比,该装置具
有稳定的性能、检测范围广、携带方便、安装简单、成本低、重量轻,可以很好的
实现方向检测,具有良好的推广前景。

关键词:加速度传感器,人体模仿,位移积分控制算法,角度位置控制算法

I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
With the "people first" concept to enhance, people pay more and more attention to
their own safety. The thesis mainly focuses on tracking human body movement
information, designing and developing a human body imitation device based on MEMS
acceleration sensors. Suck kind of device can be used in office environment, for instance,
handling the remote operation of robot and other dangerous industrial work. It wins
superior performance in reducing the accident casualties.
The thesis introduces types of MEMS acceleration sensors, analyses the features. It
describes the overall design plan, proposes the system framework, and demonstrates the
main functions within the system.
On the technology of motion mapping between human limb and “virtual human”.
Two algorithms are put forward: one is displacement control algorithm points. Due to the
lack of precision, an improved method is proposed; The other is the angle position
control algorithm. The former one has been the displacement of a relative value, while
the axis is changing. The latter one, transforms into the posture angle through
three-dimensional space. The author then gives parison between the two
algorithms in a greater detail.
Finally, a pr