在太空中捕捉紅外光源和反射物體可能會(huì)增加各種級(jí)別的噪聲，并導(dǎo)致錯(cuò)誤的決策。姿態(tài)分析為了消除噪聲，實(shí)時(shí)需要昂貴的濾波和后處理程序。為了解決上述問題，提供可靠、便攜、實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集，本文設(shè)計(jì)了一種基于IMC套裝的移動(dòng)機(jī)械手遙操作控制系統(tǒng)。

　　特別地，所介紹的人機(jī)界面系統(tǒng)由KUKAyouBot移動(dòng)機(jī)械手和Xsens組成，它們構(gòu)成了MVN慣性運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)(IMC)。MVNAnalyze由17個(gè)慣性運(yùn)動(dòng)追蹤器組成，這些追蹤器通過腰帶與人體相連，可以提供實(shí)時(shí)的全身運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)。KUKAyouBot是一個(gè)全方位移動(dòng)平臺(tái)，帶有McNamun輪，可以容納五個(gè)自由度的機(jī)器人機(jī)械手。機(jī)械臂是由五個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成的一系列鏈條，以一個(gè)可移動(dòng)的兩指手爪作為末端執(zhí)行器。IMC系統(tǒng)和移動(dòng)機(jī)械手都與主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行無線通信。該系統(tǒng)的概況如圖1所示。

　　MVNAnalyze以50Hz的采樣率采集用戶運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。為了在用戶和移動(dòng)機(jī)械手之間創(chuàng)建直觀的映射，我們決定使用右手的位置和方向來生成機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和方向參考。在每個(gè)采樣時(shí)間計(jì)算可移動(dòng)機(jī)械手的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)，以將手的位置和方向轉(zhuǎn)換為機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度。根據(jù)人類用戶的身體重心(CoM)的位置和方向來計(jì)算全向基座的位置和方向。

　　機(jī)器人的完整結(jié)構(gòu)提供了跟蹤任何用戶CoM的能力(只要滿足最大速度約束)。為了消除行走和站立時(shí)身體抖動(dòng)造成的運(yùn)動(dòng)偽影；和不自覺的手部動(dòng)作；首先，對(duì)獲得的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。此外，我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的抖動(dòng)和震顫消除算法來清理運(yùn)動(dòng)參考。在非隨意運(yùn)動(dòng)刪除算法中，如果最后一個(gè)樣本和當(dāng)前樣本之間的歐幾里德距離大于預(yù)定義的距離，則只有過濾后的新機(jī)器人位置參考樣本被用作移動(dòng)機(jī)械手的最終運(yùn)動(dòng)參考。

　　對(duì)于機(jī)器人底座和手臂，我們分別將這個(gè)距離設(shè)置為5mm和1mm。這使得我們能夠過濾由無意識(shí)運(yùn)動(dòng)提供的較高頻率和較低幅度的運(yùn)動(dòng)，并且僅使用不同的和有意的運(yùn)動(dòng)來生成運(yùn)動(dòng)參考。如果最后一個(gè)樣本和當(dāng)前樣本之間的歐幾里德距離大于預(yù)定距離，則只有過濾后的新機(jī)器人位置參考樣本將被用作移動(dòng)機(jī)械手的最終運(yùn)動(dòng)參考。

　　人類用戶的左手被指定向機(jī)器人操縱器發(fā)出高級(jí)命令。因此，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于IMC的左臂手勢(shì)識(shí)別器。選擇了六種不同的左臂手勢(shì)來向遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)提供高級(jí)命令。這些手勢(shì)是手向前，手放在胸前，手放在腰上，手向上，手向側(cè)面和中立。為了提高手勢(shì)識(shí)別的可靠性，我們采用了一致投票方案，但代價(jià)是增加了時(shí)延。該算法考慮十個(gè)連續(xù)的分類結(jié)果，并且僅當(dāng)所有十個(gè)標(biāo)簽屬于同一類別時(shí)才生成命令。六種手勢(shì)與特定的命令相關(guān)聯(lián)。一些手勢(shì)用于切換系統(tǒng)狀態(tài)，例如“操作開/關(guān)”。