運動姿態(tài)檢測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、人體肢體運動的動態(tài)檢測和模擬具有極大的應用價值和非常重要的意義，在臨床診斷、運動捕捉、人機工程、康復工程、仿生學等領域有著廣泛的使用。本論文介紹了一種采用MEMS傳感器（加速度計和磁強計）集成制作的微型檢測裝置。
　　人體運動姿態(tài)檢測方式大致有四種，如紅外檢測、數(shù)據(jù)衣與數(shù)據(jù)手套、電子攝像和慣性測量傳感器等。本文根據(jù)我國現(xiàn)階段和近年來醫(yī)學信息化發(fā)展的趨勢和需求，研究設計腦性癱瘓運動功能數(shù)字化診療系統(tǒng)，實現(xiàn)對患兒運動功能檢測數(shù)據(jù)的一致

2、性、穩(wěn)定性和腦癱運動功能診斷的參數(shù)定量化描述，解決肢體運動姿態(tài)的定量描述方法，為小兒腦癱的臨床診斷和康復治療提供數(shù)字化、智能化的手段。
　　本文對基于MEMS傳感器的姿態(tài)測量系統(tǒng)進行了原理性描述，詳細分析設計了多MEMS傳感器組合系統(tǒng)對運動姿態(tài)的檢測，通過加速度傳感器檢測得到數(shù)據(jù)計算位移，磁強計檢測得到的數(shù)據(jù)計算與地磁場的角度，再根據(jù)建立的三自由度肢體簡化數(shù)學模型計算相鄰關節(jié)的相對角度。針對磁強計不正交、靈敏度不一致和零點飄移造成

3、的誤差，采用最大誤差值補償方法，減小誤差影響。針對加速度計固定偏差和隨機誤差造成的偏差進行分析，采用軟件修正和隨機誤差模型修正方法，減小誤差影響。
　　論文詳細地分析了肢體運動方式，給出常用的人體模型優(yōu)缺點與剛體姿態(tài)描述方法，建立了運動姿態(tài)模型和人體上肢三自由度簡化模型，并詳細推導了肢體角度計算公式。完成了系統(tǒng)總體設計，給出了系統(tǒng)結構圖、硬件平臺原理圖和部分關鍵的軟件程序代碼。使用MATLAB工具箱中的V_Realm Builde