本文選題：可穿戴式傳感器 + 軟傳感器�。� 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來,在外骨骼、人機(jī)交互和運(yùn)動康復(fù)等領(lǐng)域?qū)τ谌梭w動作捕捉的需求變得越來越多。盡管,目前已經(jīng)存在一些裝置能夠進(jìn)行人體動作捕捉,但其環(huán)境適應(yīng)性、穿戴舒適性和測量準(zhǔn)確性等方面存在不足。介電彈性體傳感器柔軟、輕質(zhì),可直接穿戴,能較好地克服上述缺點(diǎn)。因此,本文在對實(shí)驗(yàn)室原有的介電彈性體傳感器進(jìn)行性能優(yōu)化的基礎(chǔ)上,將其用于人體腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動測量,其主要研究內(nèi)容如下。對在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的電容松弛現(xiàn)象進(jìn)行了研究與分析。電容松弛現(xiàn)象指的是,在恒定的拉伸狀態(tài)下介電彈性體傳感器的電容會隨著時間而下降。這種現(xiàn)象在傳感器的使用過程中會嚴(yán)重影響其檢測精度,為此本文對其展開了相關(guān)研究,分析了這種現(xiàn)象的影響因素及可能的原因。并給出了減小電容松弛的方法,用來減小其對傳感器檢測精度的影響。對實(shí)驗(yàn)室原有傳感器存在的一些問題,本文提出了相應(yīng)的解決方法。具體包括:針對薄膜制備易有缺陷的問題,提出了在潔凈間進(jìn)行薄膜制備的解決方法;針對保護(hù)層厚度不均勻的問題,提出了氧等離子粘結(jié)的解決方法;針對檢測電路存在空間電磁干擾的問題,提出了一種數(shù)字濾波的解決方法。為了制作出性能優(yōu)良的傳感器來檢測人體關(guān)節(jié)運(yùn)動,本文提出了一些相關(guān)設(shè)計方案來指導(dǎo)傳感器的設(shè)計,并通過實(shí)驗(yàn)對這些方案進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)之上,對傳感器的一些性能參數(shù)進(jìn)行了測試,如線性度、遲滯、靈敏度等。在人體上肢運(yùn)動測量方面,針對腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)各個關(guān)節(jié)運(yùn)動的特點(diǎn),設(shè)計了相應(yīng)的傳感器。并將其穿戴在人體上,對關(guān)節(jié)的各分運(yùn)動進(jìn)行了測量。為提高檢查精度,給出了腕關(guān)節(jié)運(yùn)動、肩關(guān)節(jié)運(yùn)動測量的解耦方法。
[Abstract]:In recent years, there are more and more demands for human motion capture in exoskeleton, human-computer interaction and motor rehabilitation. Although there are some devices that can capture human motion at present, there are some shortcomings in their environmental adaptability, wear comfort and measurement accuracy. Dielectric elastomer sensor is soft, light and can be worn directly. Therefore, on the basis of optimizing the performance of the original dielectric elastomer sensor in laboratory, this paper uses it to measure the motion of wrist, elbow and shoulder. The main research contents are as follows. The phenomenon of capacitor relaxation found in the experiment is studied and analyzed. The phenomenon of capacitive relaxation is that the capacitance of dielectric elastomer sensor decreases with time under constant tensile condition. This phenomenon will seriously affect the detection accuracy in the process of using the sensor. Therefore, this paper has carried out a related study, and analyzed the influencing factors and possible causes of this phenomenon. The method of reducing capacitance relaxation is given to reduce the influence of capacitance relaxation on sensor detection accuracy. Some problems existing in the original sensors in the laboratory are solved in this paper. The main contents are as follows: aiming at the defect of thin film preparation, the solution of thin film preparation in clean room is put forward, and the solution of oxygen plasma bonding is put forward to solve the problem of uneven thickness of protective layer. In order to solve the problem of space electromagnetic interference (EMI) in the detection circuit, a digital filtering method is proposed. In order to produce sensors with good performance to detect the motion of human joints, this paper proposes some related design schemes to guide the design of sensors, and verifies these schemes through experiments. On this basis, some performance parameters of the sensor are tested, such as linearity, hysteresis, sensitivity and so on. According to the characteristics of wrist, elbow and shoulder joints, a sensor is designed for the measurement of human upper limb motion. The joint motion was measured by wearing it on the human body. In order to improve the inspection accuracy, the decoupling method of wrist motion and shoulder motion measurement is presented.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R318;TP212

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本文編號：2043206