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Wearable sensors for 3D upper limb motion modeling and ubiquitous estimation

控制理论与应用（英文版） 2011年第1期9卷 10-17页

作者： Zhang, Zhiqiang Wong, Wai Choong Wu, Jiankang Sensor Network and Application Research Center Graduate University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China China-Singapore Institute of Digital Media Singapore 119613 Singapore Department of Electrical and Computer Engineering National University of Singapore Singapore 117576 Singapore

Human motion capture technologies are widely used in interactive game and learning, animation, film special effects, health care, and navigation. Because of the agility, upper limb motion estimation is the most difficult problem in human motion capture. Traditional methods always assume that the movements of upper arm and forearm are independent and then estimate their movements separately; therefore, the estimated motion are always with serious distortion. In this paper, we propose a novel ubiquitous upper limb motion estimation method using wearable microsensors, which concentrates on modeling the relationship of the movements between upper arm and forearm. Exploration of the skeleton structure as a link structure with 5 degrees of freedom is firstly proposed to model human upper limb motion. After that, parameters are defined according to Denavit-Hartenberg convention, forward kinematic equations of upper limb are derived, and an unscented Kalman filter is invoked to estimate the defined parameters. The experimental results have shown the feasibility and effectiveness of the proposed upper limb motion capture and analysis algorithm.

关键词： Ubiquitous motion modeling and estimation forward kinematic equation Wearable microsensors

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