基于MPU-9150和Arduino的上肢姿态检测系统设计

 

 

上肢姿态识别是通过九轴（三轴加速度、三轴陀螺仪、三轴数字电子罗盘）运动感测追踪(MotionTracking)组件MPU-9150作为结点，分别采集人体上肢大小臂姿态动作数据，运用内置运动感测融合算法(sensor fusion algorithms) ，转换成人体上肢大小臂三维空间旋转角度，并通过开发板Arduino控制模块将数据传输给蓝牙模块，后经无线传输至上位机。上位机演示结果表明，姿态测量结果准确性、动态性很好。

传统的姿态测量采用高精度陀螺仪和加速度计等姿态传感器，但体积庞大且价格昂贵。现在的MEMS产品集成在MPU产品中，其体积小，功耗低，因此越来越多地被应用于姿态检测中。并且，随着MEMS技术的迅速发展以及向各个学科领域的渗透，新一代产品MPU-9150诞生，其集3轴MEMS陀螺仪、3轴加速度计、数据处理单元（DMP）及3轴电子罗盘于一体，使得各方面的性能如精度、鲁棒性、动态响应等得到显著提升。

本系统采用MPU-9150处理机制，对姿态信息进行识别与处理，使用Arduino 开发板作为控制模块，用蓝牙HM-06模块无线传输数据，从而组成一个嵌入式姿态测量系统，以分别对上肢的大小臂进行姿态识别。陀螺仪由于动态性能好，用于获取实时姿态信息。但因为陀螺仪会产生偏移，而加速度计与电子罗盘因其静态性能比较优越，所以用来对陀螺仪姿态计算过程中的误差进行修正。