面向虛擬交互的手勢(shì)控制器的研制.pdf

1、近年來(lái)，傳感技術(shù)突飛猛進(jìn)，大大推動(dòng)了交互式智能設(shè)備的變革，人機(jī)交互手段呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的崛起，傳統(tǒng)的人機(jī)交互輸入手段如鍵盤、鼠標(biāo)和手柄等已經(jīng)不能滿足人們的需求，人們迫切地需要更加自然的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。手勢(shì)輸入是一種新型的人機(jī)交互手段，具有生動(dòng)、形象和直觀的特點(diǎn)，可以為操作者提供非常自然的交互體驗(yàn)，對(duì)提升虛擬現(xiàn)實(shí)的臨場(chǎng)感具有非常重要的意義?；谏鲜霰尘埃疚脑O(shè)計(jì)并研制了一種基于慣性傳感技術(shù)的手勢(shì)控制器，以滿足虛

2、擬現(xiàn)實(shí)的交互需求。
　　論文主要工作如下:
　　1、方案設(shè)計(jì)。根據(jù)人手的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了手勢(shì)控制器中傳感器的布局方案，并介紹了所選用的傳感器型號(hào)及其原理?；趹T性導(dǎo)航技術(shù)，分析了慣性傳感器數(shù)據(jù)的各種處理方法，并根據(jù)系統(tǒng)的功能需求選擇了基于互補(bǔ)濾波器的四元數(shù)姿態(tài)解算方法。
　　2、硬件設(shè)計(jì)。根據(jù)手勢(shì)控制器的功能需求，設(shè)計(jì)了傳感器節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)匯總節(jié)點(diǎn)和反饋控制節(jié)點(diǎn)的硬件電路，并且對(duì)各電路板的硬件功能進(jìn)行了測(cè)試。
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3、、軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)各個(gè)模塊的功能需求，編寫了下位機(jī)和上位機(jī)程序。其中，下位機(jī)程序的主要功能為數(shù)據(jù)的采集、處理以及姿態(tài)信息的傳輸;上位機(jī)程序的功能為姿態(tài)信息的映射和虛擬模型的驅(qū)動(dòng)。上位機(jī)和下位機(jī)通過(guò)串口進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了姿態(tài)信息的上傳及反饋數(shù)據(jù)的下行。
　　4、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。實(shí)驗(yàn)者穿戴手勢(shì)控制器設(shè)備，進(jìn)行上位機(jī)與下位機(jī)的聯(lián)合調(diào)試，針對(duì)傳感器原始數(shù)據(jù)不穩(wěn)定以及模型抖動(dòng)等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了濾波處理方法，提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。針對(duì)虛擬交互過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳輸