發(fā)布時間：2017-09-29 01:10

  本文關鍵詞：基于自然交互的多旋翼無人飛行器手勢控制方法研究

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【摘要】：無人飛行器行業(yè)方興未艾,傳統(tǒng)的無人機交互方式比較抽象,對于初學者學習時間較長,在實際的交互控制中易產(chǎn)生錯誤操作。自然交互方式近年來逐漸興起,其中體感交互技術漸漸滲入到生活工作中,其自然性和直觀性大幅降低了學習時間成本,給初學者提供了非常好的交互體驗過程。課題以Leap Motion控制器作為手勢姿態(tài)數(shù)據(jù)獲取設備,提出一種新穎的無人飛行器手勢交互控制模型,對基于自然交互的微型無人機的手勢控制方法進行研究探索。課題主要內(nèi)容有:(1)分析傳統(tǒng)的無人飛行器交互控制模型,借鑒現(xiàn)有的無人飛行器體感交互控制模型優(yōu)點,提出一種新穎的無人飛行器單手掌平面體感交互控制模型。(2)充分利用手臂的腕關節(jié)、肘關節(jié)和肩關節(jié)的自由度,基于不同關節(jié)的不同自由度以及不同自由度之間的組合應用,以不重復使用關節(jié)自由度為基準,提出了4種不同的手勢動作,利用該手勢動作控制無人飛行器6個自由度的飛行動作。(3)對于不同的操控者的生理及心理差異,基于課題提出的手勢交互控制模型,構(gòu)建系統(tǒng)所需的年齡段為20-25歲的小樣本群體(18名)健康男性工科大學生手部特征數(shù)據(jù)集,優(yōu)化課題手勢交互控制模型的控制函數(shù),降低實際操作過程中的錯誤命令發(fā)生概率。(4)利用監(jiān)督式機器學習理論,構(gòu)建具有一定學習及泛化能力的手勢交互控制系統(tǒng)。系統(tǒng)可以動態(tài)的學習并更新初學者勢控制模型參數(shù),提升手勢交互控制的精確性。(5)通過多任務飛行實驗,檢驗無人飛行器手勢交互控制模型的操控精確性;通過單任務對比實驗,證明課題提出的手勢交互控制模型在易學性和易操控性方面優(yōu)于傳統(tǒng)的無人飛行器交互控制模型。
【關鍵詞】：自然交互 手勢控制模型 Leap Motion控制器 無人飛行器
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V279;V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 課題背景和研究意義10-11
• 1.2 手勢控制在人機交互中的研究現(xiàn)狀11-17
• 1.3 無人駕駛飛行器和體感交互無人飛行器的研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4 課題主要問題及研究內(nèi)容20-22
• 1.4.1 主要問題及研究內(nèi)容20-21
• 1.4.2 課題研究內(nèi)容21-22
• 第二章 基于手部姿態(tài)的無人機交互平臺的創(chuàng)建22-34
• 2.1 系統(tǒng)框架及硬件選擇22-24
• 2.2 手部動作姿態(tài)操控交互模型設計及定義24-31
• 2.3 坐標系轉(zhuǎn)換31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 手勢控制方式優(yōu)化研究34-68
• 3.1 控制曲線數(shù)據(jù)意義34-35
• 3.2 小樣本實驗構(gòu)建35-38
• 3.3 實驗數(shù)據(jù)處理及分析38-66
• 3.3.1 機器學習流程及向量化實現(xiàn)38-43
• 3.3.2 機器學習向量化結(jié)果分析研究43-64
• 3.3.2.1 訓練集學習模型結(jié)果分析研究43-51
• 3.3.2.2 交叉驗證集結(jié)果分析51-57
• 3.3.2.3 測試集結(jié)果分析57-64
• 3.3.3 各點附近控制函數(shù)曲線結(jié)果64-66
• 3.3.3.1 各點Pitch，Roll，Yaw項控制函數(shù)曲線及結(jié)果64-66
• 3.3.3.2 飛行器升力控制曲線函數(shù)結(jié)果66
• 3.4 本章小結(jié)66-68
• 第四章 飛行測試及結(jié)果分析68-79
• 4.1 搭建系統(tǒng)驗證實驗環(huán)境68
• 4.2 飛行實驗任務68-69
• 4.3 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析69-76
• 4.4 交互方式對比驗證試驗76-78
• 4.6 本章小結(jié)78-79
• 第五章 總結(jié)與展望79-81
• 參考文獻81-84
• 攻讀博士/碩士學位期間取得的研究成果84-85
• 致謝85-86
• 附表86

【相似文獻】

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