基于加速度傳感器的無線人體動作測量設(shè)備

在0～90°范圍內(nèi)2種情況下，三軸測量角度與參照角度比較。表1為模擬右手右伸臂時三軸角度與參照角度比較。表2為模擬右手前抬臂時三軸角度與參照角度比較。由表1、表2可以看出：除個別接近0、90°時誤差較大外，大多數(shù)角度測量的誤差絕對值小于1．5°，與ADXL345官方說明文件的誤差小于1°較為相符。

表中負(fù)值為傳感器坐標(biāo)軸正方向與自然坐標(biāo)軸正方向夾角超過90°情況。誤差超過1°產(chǎn)生的原因有如下幾方面：
①在電源設(shè)計時沒有為ADXL345的ADC單獨設(shè)置參考電壓源，而是使用VDD系統(tǒng)電源，存在一些紋波干擾，造成誤差。
②沒有對傳感器進行零點標(biāo)定，水平放置時X、Y軸輸出并不為0。
③缺少專業(yè)角度測量設(shè)備，角度參考圖使用普通量角器制作，參考角度與實際角度。
④傳感器平面與電路板平面、實驗面包板平面不完全重合，存在固定夾角，測量時有誤差。從表1的Y軸夾角看出，理論上模擬右手右伸臂時Y軸夾角應(yīng)一直為0°，但現(xiàn)實中出現(xiàn)了一個轉(zhuǎn)角，使輸出逐漸由-1．2°過渡到2．2°。

結(jié)語
本文通過使用加速度傳感器ADXL345采集人體動作信息，使用nRF24L01無線時頻模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，最后通過USB芯片CY7C68013將數(shù)據(jù)上傳給PC機，并在PC機上實時繪制人體運動動畫，構(gòu)建了一種人體動作信息測量設(shè)備。測量身體各部位角度典型誤差小于1．5°，滿足普通人機交互需要。目前已經(jīng)根據(jù)上述原理制作出樣品，PC機上顯示人體模型與佩戴測量模塊的實際人體動作較為一致，反應(yīng)靈敏，可以滿足快速實時的人機交互過程的實現(xiàn)。在進一步減小輸出誤差，穩(wěn)定輸出結(jié)果后，可以應(yīng)用于高危環(huán)境機器人控制、游戲娛樂等各種人機交互場合。