基于惯性运动捕捉的仿人机械臂控制系统算法研究
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 第一章 绪论 | 第10-18页 |
| 1.1 论文选题背景和意义 | 第10页 |
| 1.2 仿人机械臂国内外研究现状 | 第10-14页 |
| 1.2.1 仿人机械臂构型研究现状 | 第11-12页 |
| 1.2.2 仿人机械臂轨迹规划研究现状 | 第12-13页 |
| 1.2.3 仿人机械臂遥操作现状 | 第13-14页 |
| 1.3 运动捕捉研究现状 | 第14-16页 |
| 1.4 本文主要工作及结构 | 第16-18页 |
| 第二章 控制系统构成及方案论证 | 第18-26页 |
| 2.1 系统总体方案 | 第18-19页 |
| 2.2 系统方案论证 | 第19-25页 |
| 2.2.1 惯性传感器方案 | 第19-20页 |
| 2.2.2 惯性姿态算法方案 | 第20-21页 |
| 2.2.3 无线数据传输方案 | 第21-23页 |
| 2.2.4 仿人机械臂方案 | 第23-25页 |
| 2.3 本章小结 | 第25-26页 |
| 第三章 控制系统惯性姿态捕捉算法 | 第26-50页 |
| 3.1 传感器数据预处理 | 第26-32页 |
| 3.1.1 陀螺仪数据预处理 | 第26-28页 |
| 3.1.2 加速度计数据预处理 | 第28-30页 |
| 3.1.3 磁力计数据预处理 | 第30-32页 |
| 3.2 坐标系建立及姿态角定义 | 第32-34页 |
| 3.2.1 坐标系建立 | 第32-33页 |
| 3.2.2 人臂运动捕捉系统姿态角定义 | 第33-34页 |
| 3.3 姿态描述理论 | 第34-37页 |
| 3.3.1 方向余弦法 | 第34-35页 |
| 3.3.2 欧拉角法 | 第35页 |
| 3.3.3 四元数法 | 第35-37页 |
| 3.4 基于四元数的姿态解算算法 | 第37-43页 |
| 3.4.1 静态姿态解算 | 第38-40页 |
| 3.4.2 四元数初始化 | 第40-41页 |
| 3.4.3 四元数更新 | 第41-42页 |
| 3.4.4 四元数转换输出 | 第42-43页 |
| 3.5 多传感器姿态融合算法 | 第43-47页 |
| 3.5.1 互补滤波 | 第43-44页 |
| 3.5.2 卡尔曼滤波 | 第44-46页 |
| 3.5.3 基于动态度的自适应互补滤波 | 第46-47页 |
| 3.6 姿态标定算法 | 第47-48页 |
| 3.7 本章小结 | 第48-50页 |
| 第四章 仿人机械臂构型及控制算法 | 第50-62页 |
| 4.1 仿人机械臂构型设计 | 第50-53页 |
| 4.1.1 人臂结构运动解剖学分析 | 第50-51页 |
| 4.1.2 5DOF仿人机械臂构型设计 | 第51-52页 |
| 4.1.3 5DOF仿人机械臂实现 | 第52-53页 |
| 4.2 仿人机械臂运动学仿真 | 第53-57页 |
| 4.2.1 机械臂运动学 | 第53-55页 |
| 4.2.2 5DOF仿人机械臂运动学仿真 | 第55-57页 |
| 4.3 基于人臂姿态的仿人机械臂控制算法 | 第57-60页 |
| 4.3.1 姿态映射 | 第57-58页 |
| 4.3.2 姿态分解 | 第58-59页 |
| 4.3.3 速度估计 | 第59-60页 |
| 4.4 本章小结 | 第60-62页 |
| 第五章 实验及结果分析 | 第62-72页 |
| 5.1 基于Processing仿真软件设计方案 | 第62-64页 |
| 5.1.1 Processing语言简介 | 第62页 |
| 5.1.2 单节点姿态仿真软件 | 第62-63页 |
| 5.1.3 仿人机械臂仿真软件 | 第63-64页 |
| 5.2 单节点姿态算法测试 | 第64-67页 |
| 5.2.1 测试环境 | 第64-65页 |
| 5.2.2 静态测试 | 第65页 |
| 5.2.3 动态测试 | 第65-66页 |
| 5.2.4 单节点实时在线仿真 | 第66-67页 |
| 5.3 基于人臂姿态的仿人机械臂控制实验 | 第67-70页 |
| 5.3.1 控制系统联调 | 第67-68页 |
| 5.3.2 人臂姿态在线仿真 | 第68-69页 |
| 5.3.3 控制系统综合实验 | 第69-70页 |
| 5.4 本章小结 | 第70-72页 |
| 总结与展望 | 第72-74页 |
| 参考文献 | 第74-80页 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 | 第80-82页 |
| 致谢 | 第82页 |
