据处 理显示单元4之间为无线通讯。上述运动信息包括人体大臂、小臂、手背和每个手指的各个 关节之间手指部分W及末端关节与指尖之间手指部分的角速度、加速度和磁场值。
[0117] 由图1可知本发明人体的每个手臂上设置18个传感器1，具体设置方法为:人体的 大臂、小臂上各设置一个传感器1，中指的根关节5与中关节6之间、中关节6与末端关节7之 间W及末端关节7与指尖之间各设置一个传感器1，并与手背上设置的一个传感器1，共四个 传感器1形成串联连接，其余手指中每个手指的根关节5与中关节6之间、中关节6与末端关 节7之间W及末端关节7与指尖之间各设置一个传感器1，每个手指上的Ξ个传感器1形成串 联连接。
[0118] 上述传感器1可W直接设置在人体的上肢部分，也可W将人体手背和每个手指上 的传感器1设置在手套上，手套穿戴在人体的手上，手套穿戴在人体的手上后，各个传感器1 对应的位置分别为人体的手背及每个手指的各个关节之间。该手套为软质手套。
[0119] 本发明数据手套系统还包括供电单元，供电单元设置在微处理器2的下部，用于为 微处理器2及各个传感器1供电，供电单元可W为电池或其它电源。如图2所示为本发明数据 手套的原理框图。
[0120] 数据处理显示单元4实时接收微处理器2发送的运动信息进行解算，得到人体大 臂、小臂、手背W及每个手指(包括每个手指根关节与中关节之间手指部分、中关节与末端 关节之间手指部分、末端关节与指尖之间手指部分）的姿态，并将其中大臂、小臂和手背的 姿态转化为机械臂9的控制指令，将其中每个手指的姿态转化为机械手10的控制指令，并将 该机械臂9的控制指令和机械手10的控制指令实时发送给机械手臂控制单元8。
[0121] 机械手臂控制单元8实时接收数据处理显示单元4发送的该机械臂9的控制指令和 机械手10的控制指令，分别对机械臂9和机械手10进行遥操作，使得机械臂6的姿态与当前 时刻人体大臂、小臂W及手背的姿态一致，使得机械手7的姿态与当前时刻人体手指的姿态 一致。
[0122] 机械臂9和机械手10,在机械手臂控制单元8的控制下进行运动。
[0123] 本发明采用上述新型机械手臂遥操作系统进行遥操作的具体方法如下：
[0124] 步骤(一）、将数据处理显示单元4、机械手臂控制单元8、机械臂9和机械手10进行 连接，如图1所示。
[0125] 步骤(二）、机械手臂遥操作系统的初始化操作，具体包括如下步骤：
[0126] (1)、数据处理显示单元4内部存储初始时刻人体大臂、小臂、手背W及每个手指的 姿态(包括每个手指的根关节与中关节之间、中关节与末端关机之间、末端关节与指尖之间 手指部分的姿态），将其中大臂、小臂和手背的姿态转化为机械臂9的控制指令，将其中每个 手指的姿态转化为机械手10的控制指令，并将所述机械臂9的控制指令和机械手10的控制 指令实时发送给机械手臂控制单元8。可W采用通常的线性映射将姿态转化为控制指令。
[0127] (2)、机械手臂控制单元8实时接收数据处理显示单元4发送的所述机械臂9的控制 指令和机械手10的控制指令，分别对机械臂9和机械手10进行遥操作，使得机械臂6的姿态 与初始时刻人体大臂、小臂W及手背的姿态一致，使得机械手7的姿态与初始时刻人体手指 的姿态一致。
[0128] 步骤(Ξ)、机械手臂遥操作系统的实时跟随运动，具体包括如下步骤：
[0129] (1)、数据手套11中的传感器1采集当前时刻人体上肢不同部位的运动信息；微处 理器2将从传感器1接收的所述当前时刻的运动信息发送给数据处理显示单元4。上述运动 信息包括人体大臂、小臂、手背和每个手指的各个关节之间手指部分的角速度、加速度和磁 场值。
[0130] (2)、数据处理显示单元4实时接收微处理器2发送的当前时刻的运动信息进行解 算，得到当前时刻人体大臂、小臂、手背W及每个手指的姿态，将其中大臂、小臂和手背的姿 态转化为机械臂9的控制指令，将其中每个手指的姿态转化为机械手10的控制指令，并将所 述机械臂9的控制指令和机械手10的控制指令实时发送给机械手臂控制单元8。
[0131] (3)、机械手臂控制单元8实时接收数据处理显示单元4发送的所述机械臂9的控制 指令和机械手10的控制指令，分别对机械臂9和机械手10进行遥操作，使得机械臂6的姿态 与当前时刻人体大臂、小臂W及手背的姿态一致，使得机械手7的姿态与当前时刻人体手指 的姿态一致。
[0132] 上述步骤(2)中数据处理显示单元4实时接收微处理器2发送的当前时刻的运动信 息进行解算，得到当前时刻人体大臂、小臂、手背W及每个手指的姿态的具体方法如下：
[0133] (2.1)、大臂的传感器量1测得的当前时刻大臂的角速度gi,k、加速度ai,k、磁场值 mi,k，计算当前时刻人体大臂的姿态Τι,k，具体公式如下：
[0134] Τι,?? = λι ΧΑι,??+(1-λι) XBi,k
[0135] 其中:Ai,k为当前时刻大臂的高频姿态，Bi,k为当前时刻大臂的低频姿态，λι为互补 系数，取值为0含λι。，优选〇.2<、<〇.5。
[0136] 当前时刻大臂的高频姿态Ai,k根据当前时刻大臂的角速度gi,k，通过如下公式得 到：
[0137] Ai'k = Ti'k-i+gi'kX A t
[0138] 其中：Τι,k-i为上一时刻大臂的姿态，gi,k为当前时刻大臂的角速度，A t为解算周 期。本实施例中λι为0.3;本实施例中Δ t取值为0.02s。
[0139] 当前时刻大臂的低频姿态Bi,k根据重力矢量、地磁矢量、当前时刻大臂的加速度和 当前时刻大臂的磁场值通过确定性姿态滤波算法得到，为3 X 1矩阵，具体根据如下转化公 式得到：
[0140] C(Bi,k) = [G Μ GXM]/[ai,k mi,k ai,kXmi,k]
[0141] 其中：G为重力矢量，M为地磁矢量，ai,k为当前时刻大臂的加速度，mi,k为当前时刻 大臂的磁场值，C(Bi,k)为Bi,k的姿态矩阵。
[0142] (2.2)、人体小臂的姿态通过小臂与大臂之间的相对夹角T2,k来表示，小臂的传感 器量1测得的当前时刻小臂的角速度g2,k、加速度a2,k、磁场值m2,k，则相对角速度为g2,k-gi,k， 相对加速度为a2,k-ai,k，相对磁场值为m2,k-mi,k，取其中沿着小臂轴方向的相对加速度和重 力加速度解算得到相对夹角T2,k，具体公式如下：
[0143]
[0144] 其中：a2x,k为沿人体小臂轴方向的加速度，aix,k为沿人体大臂轴方向的加速度，g为 重力加速。
[0145] 小臂的传感器量1测得的当前时刻小臂角速度g2,k、加速度a2,k、磁场值m2,k均为Ξ 轴角速度矢量g2,k、S轴加速度矢量a2,k和Ξ轴磁场值矢量m2,k，其中a2x,k为沿人体小臂轴方 向的加速度，可W直接测量得到。同理，aix,k为沿人体大臂轴方向的加速度，可W直接测量 得到。
[0146] (2.3)、人体手背的传感器量1测得的当前时刻人体手的角速度g3,k、加速度a3,k、磁 场值邮,k，则相对角速度为g3,k-g2,k、相对加速度为a3,k-a2,k、相对磁场值为m3,k-m2,k，计算当 前时刻人体手的姿态T3,k，具体公式如下：
[0147] T3'k = A3XA3'k+(l-A3)XB3'k
[014引其中：A3,k当期时刻手的高频姿态，B3,k当前时刻手的低频姿态，λ3为互补系数，取 值为0<入3。；优选0.2<入3<0.5。
[0149] 当前时刻手的高频姿态A3,k根据相对角速度g3,k-g2,k，通过如下公式得到：
[0150] A3,k = T3,k-i+(g3,k-g2,k) X A t
[0151]其中：T3,k-1为上一时刻手的姿态，g3,k为当前时刻手的角速度，g2,k为当前时刻小臂 的角速度，A t为解算周期。本实施例中Δ t取值为0.02s，本实施例中λ3取值为0.3。
[0152]当前时刻手的低频姿态B3,k根据重力矢量、地磁矢量、相对加速度a3,k-a2,k和相对 磁场值m3,k-m2,k，通过确定性姿态滤波算法得到，具体通过如下公式得到：
[0153] C(B3,k) = [G Μ GXM]/[a3,k-a2,k m3,k-m2,k (a3,k-a2,k) X (m3,k-m2,k)]
[0154] 其中：G为重力矢量，M为地磁矢量，a3,k为当前时刻手的加速度，a2,k为当前时刻小 臂的加速度，邮，功当前时刻手的磁场值，m2,功当前时刻小臂的磁场值，C(B3,k)为B3,k的姿 态矩阵。
[0155] (2.4)、人体手指根关节5与中关节6之间设置的传感器1测得当前时刻手指根关节 5与中关节6之间手指部分的角速度g4,k，手指根关节5与中关节6之间手指部分的加速度 a4,k，手指根关节5与中关节6之间手指部分的磁场值m4,k，则相对角速度为g4,k-g3,k、相对加 速度为34,k-a3,k、相对磁场值为m4,k-邮,k，计算当前时刻人体手指根关节与中关节之间手指 部分的姿态T4,k，具体公式如下：
[0156] T4,k = ^4XA4,k+(l-^4) XB4,k
[0157] 其中：A4,k为当期时刻手指根关节与中关节之间手指部分的高频姿态，B4,k为当前 时刻手指根关节与中关节之间手指部分的低频姿态，λ4为互补系数，取值为0含λ4含1，优选 0.2<入4<0.5。
[0158] 当前时刻手指根关节与中关节之间手指部分的高频姿态A4,k根据相对角速度g4,k- g3,k，通过如下公式得到：
[0159] A4,k = T4,k-i+(g4,k-g3,k) X At
[0160] 其中：T4,k-1为上一时刻人体手指根关节与中关节之间手指部分的姿态，g4,k为当前 时刻手指根关节与中关节之间手指部分的角速度，g3,k当前时刻手的角速度，At为解算周 期。本实施例中A t取值为0.02s，本实施例中λ4取值为0.3。
[0161] 当前时刻手指根关节与中关节之间手指部分的低频姿态B4,k根据重力矢量、地磁 矢量，相对加速度34,k-a3,k、相对磁场值m4,k-m3,k通过确定性姿态滤波算法得到，具体通过如 下公式得到：
[0162] C(B4,k) = [G Μ GXM]/[a4,k-a3,k m4,k-m3,k (a4,k-a3,k) X (m4,k-m3,k)]
[0163] 其中：G为重力矢量，M为地磁矢量，a4,k当前时刻手指根关节与中关节之间手指部 分的加速度，33,k为当前时刻手的加速度，m4,k为当前时刻手指根关节与中关节之间手指部 分的磁场值，m3, k为当前时刻手的磁场值，C (B4, k)为B4, k