發(fā)布時間：2021-01-31 10:42

　　腦卒中又稱中風(fēng),近年來,其發(fā)病率逐漸升高,且患者多以肢體偏癱的形式出現(xiàn),其中上肢偏癱占了很大一部分。康復(fù)訓(xùn)練可以一定程度上減緩患者的病情,傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練過分依賴康復(fù)醫(yī)生的指導(dǎo)。近年來,輔助康復(fù)訓(xùn)練方法得到很大的發(fā)展,包括基于機械、光學(xué)、電磁、聲波和視頻原理的運動跟蹤系統(tǒng)。但這些系統(tǒng)存在安裝成本高,對患者訓(xùn)練動作有限制以及價格昂貴等缺陷,且精度都有待提高。MEMS技術(shù)的全面發(fā)展極大的推動了慣性傳感技術(shù)的進步,以基于MEMS技術(shù)的慣性測量單元為傳感器的慣性導(dǎo)航式跟蹤系統(tǒng)被更多應(yīng)用在人體康復(fù)領(lǐng)域。慣性測量單元具有短時定位精度高、體積小、質(zhì)量輕、對患者的動作限制少、成本低等優(yōu)勢�；诖�,本文擬設(shè)計一種基于慣性測量單元的上肢位置跟蹤方案,記錄患者康復(fù)訓(xùn)練時上肢運動的速度、位置、姿態(tài)等信息,并根據(jù)標準康復(fù)訓(xùn)練的要求對患者的訓(xùn)練進行指導(dǎo)和糾正。慣性測量單元在長時間導(dǎo)航的情況下,漂移誤差逐漸累積,定位精度急劇下降,針對此特點,本文主要開展了以下研究工作以提高系統(tǒng)精度:1.設(shè)計了捷聯(lián)慣導(dǎo)算法,采用四元數(shù)算法進行姿態(tài)更新,同時根據(jù)坐標系轉(zhuǎn)換關(guān)系將加速度信息轉(zhuǎn)換到載體坐標系,積分進一步得到目標的速度、位置等... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）MEMS加速度計（b）MEMS陀螺儀

圖 2-1 機械平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)原理圖第二類：捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，圖 2-2 為其工作原理示意圖。與平臺式慣航系統(tǒng)中加速度計和陀螺儀安裝在機械平臺上不同，捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中敏感器件是直接安裝在載體上的，因此系統(tǒng)所測得的加速度信息是基于載體系的，需要通過角速度信息計算出載體坐標系與導(dǎo)航坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系通過該關(guān)系將加速度信息轉(zhuǎn)換到導(dǎo)航坐標系中，并完成接下來的導(dǎo)航解算[圖 2-2 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)原理圖

圖 2-1 機械平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)原理圖第二類：捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，圖 2-2 為其工作原理示意圖。與平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中加速度計和陀螺儀安裝在機械平臺上不同，捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中慣性敏感器件是直接安裝在載體上的，因此系統(tǒng)所測得的加速度信息是基于載體坐標系的，需要通過角速度信息計算出載體坐標系與導(dǎo)航坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并通過該關(guān)系將加速度信息轉(zhuǎn)換到導(dǎo)航坐標系中，并完成接下來的導(dǎo)航解算[23]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]足部安裝MEMS-IMU個人導(dǎo)航系統(tǒng)[J]. 王立兵,楊松普,羅巍,皮燕燕.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2016(04)
[2]足綁式行人導(dǎo)航偏航角誤差自觀測算法（英文）[J]. 張新喜,張嶸,郭美鳳,宓璐娜,宋明亮,張永健.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2015(04)
[3]低成本車載MEMS慣導(dǎo)導(dǎo)航定位方法[J]. 李博文,姚丹亞.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2014(06)
[4]固定區(qū)間平滑算法及其在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 宮曉琳,張蓉,房建成.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2012(06)
[5]MEMS陀螺儀零位誤差分析與處理[J]. 陳旭光,楊平,陳意.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2012(05)
[6]慣性定位系統(tǒng)阻尼零速修正方法[J]. 謝波,秦永元,萬彥輝.  火力與指揮控制. 2011(09)
[7]捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)姿態(tài)算法比較[J]. 孫麗,秦永元.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2006(03)
[8]R-T-S平滑算法在捷聯(lián)慣性異航系統(tǒng)初始對準精度事后評估中的應(yīng)用[J]. 楊艷娟,金志華,田蔚風(fēng),錢峰.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2004(10)
[9]三維轉(zhuǎn)動的四元數(shù)表述[J]. 劉俊峰.  大學(xué)物理. 2004(04)

博士論文
[1]基于視頻的人體運動跟蹤與重構(gòu)方法研究[D]. 陳姝.中南大學(xué) 2008

碩士論文
[1]基于慣性跟蹤的手臂運動及腦波一致性分析[D]. 朱文娟.燕山大學(xué) 2016
[2]基于MEMS傳感器的高精度行人導(dǎo)航算法研究[D]. 楊輝.廈門大學(xué) 2014
[3]基于運動傳感的個人導(dǎo)航系統(tǒng)及算法研究[D]. 齊保振.浙江大學(xué) 2013
[4]慣性運動捕捉系統(tǒng)中傳感數(shù)據(jù)的傳輸與處理[D]. 容志能.浙江大學(xué) 2012



本文編號：3010708