基于加速度傳感器的無線人體動作測量設備

在0～90°范圍內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。

表中負值為傳感器坐標軸正方向與自然坐標軸正方向夾角超過90°情況。誤差超過1°產生的原因有如下幾方面：
①在電源設計時沒有為ADXL345的ADC單獨設置參考電壓源，而是使用VDD系統電源，存在一些紋波干擾，造成誤差。
②沒有對傳感器進行零點標定，水平放置時X、Y軸輸出并不為0。
③缺少專業角度測量設備，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軸夾角應一直為0°，但現實中出現了一個轉角，使輸出逐漸由-1．2°過渡到2．2°。

結語
本文通過使用加速度傳感器ADXL345采集人體動作信息，使用nRF24L01無線時頻模塊發送數據，最后通過USB芯片CY7C68013將數據上傳給PC機，并在PC機上實時繪制人體運動動畫，構建了一種人體動作信息測量設備。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。目前已經根據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，反應靈敏，可以滿足快速實時的人機交互過程的實現。在進一步減小輸出誤差，穩定輸出結果后，可以應用于高危環境機器人控制、游戲娛樂等各種人機交互場合。