基于WiFi和體感交互的演示系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

基于智能手持終端系統(tǒng)內(nèi)置的三軸陀螺儀捕獲手勢命令，利用自適應(yīng)模板匹配方法進(jìn)行手勢識別，在不降低識別率的情況下，提高了識別效率。要求各級人員深入一線、服務(wù)一線、全員管控安全，各級領(lǐng)導(dǎo)和管理人員參加基層單位安全分析會，助推安全分析、風(fēng)險分析和控制措施的深化，促進(jìn)人員思想統(tǒng)一和認(rèn)識提高。以WiFi網(wǎng)絡(luò)作為信息傳遞載體，將手勢命令傳輸?shù)椒?wù)器，以控制演講時幻燈片的放映。這種基于WiFi和體感交互的演示方式，能克服傳統(tǒng)USB激光筆操作方式單一、接收距離有限等問題，提供更好的用戶體驗(yàn)。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，以用戶為中心的設(shè)計理念已經(jīng)成為人機(jī)交互的發(fā)展趨勢，用戶可以更方便、自然地使用計算機(jī)。（一）、可以成立安全檢查小組、安全督查組，定期召開安全辦公會、督查會，解決處理現(xiàn)場管理中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題，提出現(xiàn)場管理的目標(biāo)和要求，從組織上為搞好現(xiàn)場管理提供保障。3G時代的到來，智能手機(jī)、重力感應(yīng)、無線WiFi(無線局域網(wǎng)通信方式)等一系列新技術(shù)的應(yīng)用也已進(jìn)入實(shí)用階段[1-2]。這些技術(shù)不僅使得移動設(shè)備的功能更強(qiáng)大，也開創(chuàng)了新的人機(jī)交互接口，其中z具代表性的就是基于體感交互的人機(jī)接口。 體感交互是通過人的肢體動作變化進(jìn)行操作的一種人機(jī)交互方式?？臻g手勢是一種自然、直觀、易于學(xué)習(xí)的人機(jī)交互手段，是體感交互的重要組成部分之一。傳統(tǒng)的手勢識別是通過攝像頭b捉手勢，并利用計算機(jī)視覺算法識別手勢,這種方法計算量非常大，需要消耗大量的手持設(shè)備系統(tǒng)資源。目前更方便的方法是利用移動設(shè)備內(nèi)置的傳感器(如加速度傳感器、陀螺儀、磁力儀等)來進(jìn)行識別。

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體感技術(shù)總體設(shè)計

　　設(shè)計了機(jī)械臂體感控制系統(tǒng)，總體分為運(yùn)動采集模塊、機(jī)械臂控制模塊、機(jī)械臂運(yùn)動模塊三部分，。

　　運(yùn)動采集模塊采集人手臂的姿態(tài)信息，經(jīng)過姿態(tài)解算和無線傳輸?shù)竭_(dá)主控制器，通過舒適控制算法的處理，實(shí)現(xiàn)從手臂姿態(tài)到機(jī)械臂動作之間的映射，令機(jī)械臂的肩、肘以及腕關(guān)節(jié)處的舵機(jī)轉(zhuǎn)到目標(biāo)角度，實(shí)現(xiàn)體感控制機(jī)械臂。

　　1.2 機(jī)械臂系統(tǒng)設(shè)計

　　為減少加工機(jī)械臂結(jié)構(gòu)所消耗的時間和成本，利用機(jī)器人套件的舵機(jī)及其可組裝散件，搭建了五自由度剛性機(jī)械臂，并以人肩部為原點(diǎn)建立手臂平面坐標(biāo)系，。一是傳統(tǒng)思維認(rèn)為多年就是這樣做，沒有出現(xiàn)什么問題，也不會出現(xiàn)問題。分析體感姿態(tài)用到了運(yùn)動學(xué)正反解算法，采集手臂角度α、β，解算后映射到右側(cè)機(jī)械臂的五個關(guān)節(jié)處舵機(jī)轉(zhuǎn)角（圖1中①~⑤），實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂定位。

　　基于慣性體感技術(shù)，設(shè)計了一種集成MPU6050陀螺儀模塊、24L01無線發(fā)射模塊和STM32單片機(jī)于一體的小型可穿戴式無線姿態(tài)監(jiān)測模塊，通過通信組網(wǎng)，將實(shí)時采集到的姿態(tài)信息經(jīng)運(yùn)算處理傳回主控制器。

   “親歷”危

　　“啊……”坐在體驗(yàn)椅上的架子工謝德余抓緊安全帶，不由地叫了一聲。屏幕上顯示大風(fēng)大雨天氣中，數(shù)根腳手架從天而降，一名架子工從26樓高的空中隨風(fēng)墜落，這個場景讓做了20多架子工的謝德余不由地驚呼起來。

　　摘下眼鏡后，謝德余仍心有余悸。常規(guī)作業(yè)安全體感區(qū)、配電線路作業(yè)體感區(qū)兩大區(qū)域采用流程化的方式，通過實(shí)訓(xùn)人員的“正向?qū)嵱?xùn)、逆向體驗(yàn)”，使實(shí)訓(xùn)人員明確認(rèn)知電力作業(yè)過程中安全行為的重要性，體驗(yàn)電力作業(yè)過程中潛在的危險及可能導(dǎo)致傷害的情景。他說，這雖然只是一場腳手架坍塌的虛擬體驗(yàn)，但當(dāng)看到工友從高空墜落，鮮血滿地，還是嚇出了一身冷汗。按要求，在施工中必須系好安全帶，如果風(fēng)力大于6級就不能施工了，但在剛才的虛擬體驗(yàn)中，那名工友不顧大風(fēng)大雨搶工期搭建腳手架，在操作中又先拆除 連接件后拆除架子，操作錯誤，從而丟了生命?！敖窈笠欢ㄒ龅桨踩┕?，決不能麻1痹大意，拿自己和他人的生命安全開玩笑?！敝x德余說。

　　VR安全體驗(yàn)是否如此逼真震撼？筆者也戴上VR眼鏡現(xiàn)場體驗(yàn)了一下塔吊傾覆事故。

　　鏡頭里，沒有相關(guān)資質(zhì)的施工人員正在拆除塔吊，筆者隨著他來到數(shù)十層高的塔吊上，俯瞰下方，底下的人影變得渺小。同時，加強(qiáng)搶修工作組織管理和后勤保障工作，統(tǒng)籌合理安排工作人員，控制好工作節(jié)奏和工作量，防范疲勞搶修，確保做到搶修作業(yè)安全、故障排除準(zhǔn)確、恢復(fù)送電快速。突然，塔吊開始劇烈搖晃，體驗(yàn)座椅也跟著劇烈搖晃起來，確實(shí)有一種瞬間心提到了嗓子眼的窒息感，從高空墜落的瞬間更是感覺天旋地轉(zhuǎn)，大腦一片空白。

　　VR體驗(yàn)提高安全意識

　　“有了切身的體驗(yàn)，就會更珍惜生命。變“以教為主”為“以學(xué)為主”體驗(yàn)式的電力安全實(shí)訓(xùn)方式對學(xué)員具有很大的沖擊力，設(shè)備漏電、人體觸電、開關(guān)柜誤操作、高處墜落等，能讓體驗(yàn)者非常直觀、身臨其境地體驗(yàn)一些電力安全事故，對他們產(chǎn)生極大的觸動，增強(qiáng)他們的安全意識。 ”中建一局北京公司中迪項(xiàng)目安全負(fù)責(zé)人代恒奎介紹，體驗(yàn)館里能夠用VR模擬體驗(yàn)的項(xiàng)目都是建筑施工工地上的常見事故，比如高空墜落、物體打擊、坍塌等傷害類型，覆蓋了架子工、模板工、鋼筋工等各個工種。作為一種體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，當(dāng)體驗(yàn)人員戴上VR眼鏡，就能 “親身”經(jīng)歷工程建設(shè)中的物體打擊、高空墜落、電1擊、坍塌等可能發(fā)生的各種危險場景，通過視覺、聽覺、觸覺來體驗(yàn)工作現(xiàn)場危險行為的發(fā)生和后果，從而增強(qiáng)自我保護(hù)意識，規(guī)范操作。

　　“講一次不如讓員工親身體驗(yàn)一次。所有變電、配電設(shè)備、動力設(shè)施、照明電器，未經(jīng)允許任何人不準(zhǔn)擅自移動或挪做它用，如確因生產(chǎn)檢修等原因需改動或改變用途，必須以書面形式向公司主管部門提出，經(jīng)研究批準(zhǔn)后方可進(jìn)行。”據(jù)九龍坡區(qū)城鄉(xiāng)建委安管站相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，這是該區(qū)的首1個 VR安全體驗(yàn)館，也是“智慧工地”的一項(xiàng)創(chuàng)新內(nèi)容。它將傳統(tǒng)的 “說教式”教育轉(zhuǎn)變?yōu)橛H身“體驗(yàn)式”教育，讓施工從業(yè)人員親身感受違規(guī)操作帶來的危害，提前吃'后悔藥'，從而從本質(zhì)上提升對安全的敬畏心理，強(qiáng)化安全防范意識，掌握相應(yīng)的防范知識和應(yīng)急措施。