王伟栋，费 洁，杨英东，钱 峰

（上海交通大学 电子信息与电气工程学院，上海 200240）

人类与外界进行交互的过程中，手势动作是最重要的方式方法，人们用手势动作来表达思想，感知客观世界，完成各种操作。数据手套是虚拟现实系统[1]中非常重要的设备，它可以跟踪穿戴者灵活的手势姿态，并实时地将其传送至处理显示系统。虚拟现实技术正在高速发展，并被广泛使用，其中数据手套依托其自然高效的人机互动方式，更是在游戏娱乐、动画设计、手术教学、手语识别、可视化科学研究、机器人控制、军事情报等领域发挥着至关重要的作用。

传统的手势动作测量系统主要有机械式的和手套式的两大类。机械式如Dextrious HandMaster（DHM），手套式如VPL公司的基于光纤原理的Data Glove等。 与传统的传感器技术相比，MEMS传感器 （Micro-Electro-Mechanic System）具有体积小、重量轻、可靠性高、成本低、易于大规模生产等优点。近年来随着MEMS技术的普及以及其价格的下降，MEMS拥有广阔的工程应用前景，尤其是对小型运载体的导航制导与姿态控制具有重要意义。

文中采用集成封装的MEMS三轴速率陀螺、MEMS三轴加速度计和MEMS三轴磁阻传感器构成微惯性传感器，它根据航姿解算的原理，解算出手势姿态。基于MEMS的数据手套，穿戴方便，运动自由度大，抗干扰能力强，且不受光线条件的约束，不会出现光纤材料的疲劳损耗带来的精度下降等问题，另外各传感器相互独立，利于维护，具有非常长的使用寿命。

1 手部运动学分析

1.1 人手结构

手部骨骼的主要组成部分是指节骨和关节，关节分为手掌关节和手指关节，如图1所示。……