【摘 要】
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近年来,随着可穿戴设备的发展,人体研究受到越来越多的关注,肢体交互具有直接、自然、灵敏等特性,可代替传统的交互输入操作。使用肘关节运动角度输入信息来控制计算机或智能设备,可以增加交互过程中的智能性和自然性。迄今为止,还没有研究人员系统地研究过人类肘关节运动角度的控制精度和舒适区域。因此,本文以控制科学、认知科学、计算机科学、行为科学等理论方法为指导,评估了人类手臂肘关节角度舒适区域及可控精度,在本
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近年来,随着可穿戴设备的发展,人体研究受到越来越多的关注,肢体交互具有直接、自然、灵敏等特性,可代替传统的交互输入操作。使用肘关节运动角度输入信息来控制计算机或智能设备,可以增加交互过程中的智能性和自然性。迄今为止,还没有研究人员系统地研究过人类肘关节运动角度的控制精度和舒适区域。因此,本文以控制科学、认知科学、计算机科学、行为科学等理论方法为指导,评估了人类手臂肘关节角度舒适区域及可控精度,在本文中我们设计了一系列的目标选择任务去研究用户控制手臂肘关节运动角度的能力。根据实验结果,我们总结了手臂肘关节运动角度的舒适区域和控制精度,并应用降噪函数减小了手臂的抖动,提高了控制性能。我们还设计了一系列技术原型,这些技术原型使用肘关节运动角度作为输入,并分析了技术原型的交互使用方案。本文主要工作内容如下:(1)评估肘关节倾角的舒适区域和控制精度。首先,应用肢体检测设备对手臂肘关节倾角进行运动检测,建立模型实现在计算机上可以实时观测肘关节倾角的角度值,然后编写能够实现实验界面及数据收集功能的程序,再组织实验者进行实验,收集实验数据进行统计学分析,从而评估出肘关节倾角的舒适区域和控制精度。(2)评估肘关节摆角的舒适区域和控制精度。首先,以肢体检测设备作为工具对手臂肘关节摆角进行运动检测,通过建立模型对检测结果进行规划并实现在计算机界面上显示出稳定、准确的实时肘关节摆角的角度值,然后对实验程序进行编写实现可视化实验界面及可对实验数据进行收集,再进行实验得到实验数据,把实验数据应用统计学的方法进行分析,从而评估出肘关节摆角的舒适区域和控制精度。(3)由于生理性震颤的存在我们应用了两个降噪函数来提高控制性能和稳定性,进行实验数据收集及分析,通过数据比较分析得出肘关节运动角度的控制性能和稳定性得到了提高。(4)基于肘关节运动角度的研究结论,我们提出了六种应用肘关节角度进行交互的技术原型,用来指导如何合理选择人体肘关节角度的舒适区域和控制精度来设计交互技术。
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