机械工程学报

作者：申慧敏, 丁金涛, 沈梦若, 雷勇

单位：1. 上海理工大学机械工程学院 上海 200093;2. 浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室 杭州 310027

关键词：磁-惯性传感信息融合,手部运动学模型,操作空间映射,飞机驾驶舱面板；

基金：国家自然科学基金资助项目(52175055)。

随着工业5.0时代的到来，智能制造对人机协同提出了更高的要求。特别是在飞机总装测试过程中，驾驶舱面板的操作极为复杂，操作员需根据测试要求准确操作数百个按键和旋钮，极易因误操作而影响测试效率和飞机安全性。为解决该问题，提出一种基于磁-惯性传感信息融合的多指动态位姿追踪与操作空间映射方法。基于手部指骨生理约束，建立工作手指的D-H运动学模型；利用结构化磁场标记技术获取手部的基坐标空间位姿信息；通过磁-惯性传感信息融合，结合手指运动学模型和空间映射方法，实现作业指尖运动向操纵面板空间映射，可用于操作识别和判定。面向模拟操作面板开展了应用试验，包括按键顺序操作和旋钮操作识别，结果显示按键操作指尖平均定位误差±方差分布在[1.64, 3.73]±[0.44, 0.82] mm，旋钮旋转操作转角识别平均误差±方差分布在[2.11, 2.42]±[0.71, 1.00]°。验证所提出方法应用于驾驶舱面板精细操纵的有效性和适用性。

来源：2025年第15期

《机械工程学报》期刊编辑部

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