Zastosowanie kontrolera Kinect oraz zestawu czujników inercyjnych do rejestracji ruchu człowieka dla potrzeb rzeczywistości wirtualnej oraz sterowania

pol Article in Polish DOI:

send Paweł Budziszewski Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy

Download Article

Streszczenie

W artykule opisano sposób wykorzystania kontrolera Microsoft Kinect oraz zestawu czujników inercyjnych i magnetycznych do rejestracji ruchu człowieka dla potrzeb rzeczywistości wirtualnej. Za pomocą kontrolera Kinect rejestrowane jest położenie głowy oraz rąk człowieka. System inercyjny wykorzystywany jest do rejestracji rotacji. Jest ona wyznaczana na podstawie żyroskopu. Akcelerometr i magnetometr wykorzystywane są do wyznaczania położenia początkowego oraz kompensacji błędów całkowania sygnałów z żyroskopu.

Słowa kluczowe

akcelerometr, Kinect, magnetometr, rejestracja ruchu, rzeczywistość wirtualna, żyroskop

Kinect and inertial sensor based motion capture system for virtual reality and remote control tasks

Abstract

This paper describes the method of using Microsoft Kinect controller and a set of inertial and magnetic sensors for recording human movement for virtual reality applications. Positions of the head and hands are recorded using the Kinect controller. Inertial system is used to record the rotation. It is calculated on the basis of the gyroscope. Accelerometer and magnetometer are used to determine the initial position and compensation of gyroscope errors.

Keywords

accelerometer, gyroscope, Kinect, magnetometer, motion capture, virtual reality

Bibliography

  1. P Budziszewski, A Grabowski, J Jankowski, M Milanowicz, Wykorzystanie technik rzeczywistości wirtualnej do wspomagania projektowania stanowisk pracy. Mechanik [CD-ROM] 2010;7:53-60.
  2. P Budziszewski, A Grabowski, M Milanowicz, J Jankowski, M Dźwiarek, Designing a workplace for workers with motion disability with computer simulation and virtual reality techniques. Int J Disabil Hum Dev 2011;10(4):355-358.
  3. C Passenberg, A Peer, M Buss, A survey of environment-, operator-, and task-adapted controllers for teleoperation systems. Mechatronics 2010;20:787-801.
  4. Jiang Zainan, Liu Hong, Wang Jie, Huang Jianbin, Virtual Reality-based Teleoperation with Robustness Against Modeling Errors. Chinese Journal of Aeronautics 2009;22:325-333.
  5. E Robbinsa, S Sandersa, A Williamsa, P Allan, The use of virtual reality and intelligent database systems for procedure planning, visualisation, and real-time component tracking in remote handling operations. Fusion Engineering and Design 2009;84:1628-1632.
  6. S Bryson, Virtual Reality: Definition and Requirements. [dostęp na dzień 01.10.2011 pod adresem] http://www.nas.nasa.gov/Software/VWT/vr.html
  7. P J Standen, D J Brown, S Battersby, M Walker, L Connell, A Richardson, Study to evaluate a low cost virtual reality system for home based rehabilitation of the upper limb following stroke. Proc. 8th Intl Conf. on Disability, Virtual Reality and Assoc. Technologies, P M Sharkey, J Sánchez (Eds), pp. 139-146, Vina del Mar/Valparaíso, Chile, 31 Aug. - 2 Sept. 2010.
  8. Y-J Chang, S-F Chen, J-D Huang, A Kinect-based system for physical rehabilitation: A pilot study for young adults with motor disabilities. Research in Developmental Disabilities, 2011;32:2566-2570.
  9. Y-J Chang, S-F Chen, A-F Chuang, A gesture recognition system to transition autonomously through vocational tasks for individuals with cognitive impairments. Research in Developmental Disabilities, 2011;32:2064-2068
  10. PrimeSense [dostęp na dzień 01.10.2011 pod adresem] http://www.primesense.com
  11. Microsoft Kinect SDK [dostęp na dzień 01.10.2011 pod adresem] http://research.microsoft.com/enus/um/redmond/projects/kinectsdk
  12. OpenNI [dostęp na dzień 01.10.2011 pod adresem] http://www.openni.org
  13. SparkFun [dostęp na dzień 01.10.2011 pod adresem] http://www.sparkfun.com
  14. Atmel [dostęp na dzień 01.10.2011 pod adresem] http://www.atmel.com
  15. Arduino [dostęp na dzień 01.10.2011 pod adresem] http://www.arduino.cc/
  16. S Popowski, W Dąbrowski, Wykorzystanie nawigacji inercjalnej i satelitarnej do estymacji kąta natarcia. Pomiary Automatyka Robotyka 2/2011.
  17. W Premerlani, P Bizard, Direction Cosine Matrix IMU: Theory. 2009 [dostęp na dzień 01.10.2011 pod adresem] http://gentlenav.googlecode.com/files/DCMDraft2.pdf
  18. sf9domahrs [dostęp na dzień 01.10.2011 pod adresem] http://code.google.com/p/sf9domahrs