基于慣性動作捕捉的機械臂控制系統設計*

李立早，常 勝，黃 凱

(南京信息職業技術學院，江蘇 南京 210023)

基于慣性動作捕捉的機械臂控制系統設計*

李立早，常 勝，黃 凱

(南京信息職業技術學院，江蘇 南京 210023)

針對以往機械臂控制方式繁瑣且技術要求高的弊端，設計了一套基于慣性動作捕捉的機械臂控制系統。由重力加速度計和彎曲度傳感器構成的動作捕捉模塊被固定于操作者手臂上，實時捕捉手臂各部分相對運動角度值。動作捕捉模塊將各角度值通過串行方式發送給機械臂控制模塊，完成對舵機角度的控制。該控制系統直接捕獲手臂相對運動角，避免了空間姿態角換算問題，經實驗驗證其控制效果令人滿意。

動作捕捉；慣性傳感器；彎曲度傳感器；機械臂

0 引言

機械臂作為機器人的一個分支，已廣泛應用于工業領域以及生活中。機械臂可以替代人類在高溫、高熱、強輻射等高危環境中作業，完成各類復雜的操作。目前的機械臂控制方式通常較為繁瑣，同時要求操作者具有專業知識基礎和豐富的操作經驗。近年來，有學者提出了采用體感技術對機械臂進行控制，主要方式有兩大類：光學捕捉和慣性捕捉。光學捕捉主要采用光學器材對人體運動姿態進行捕獲，具有較高的精度，但價格較為昂貴，對場地要求也較高。常見的光學捕捉控制方式通過采用Kinect或Leap Motion等設備來實現[1-2]。慣性捕捉方式則采用穿戴在人體上的慣性傳感器來實現對姿態的捕獲，例如采用三軸陀螺儀、重力加速度計和磁通傳感器等。……