[发明专利]一种基于惯性测量单元的人体全身运动捕获装置

摘要

本发明公开了一种基于惯性测量单元的人体全身运动捕获装置，它包括N个惯性传感节点和一个汇聚节点，N个惯性传感节点通过RS485总线与汇聚节点相连，其中N大于等于11并小于等于24，每个惯性传感节点包括第一微处理器、惯性测量单元、第一收发模块、第一电源模块；第一电源模块为惯性传感节点提供工作电压，惯性测量单元和第一收发模块均与第一微处理器相连；汇聚节点包括高性能处理模块、第二微处理器、WIFI模块、三个第二收发模块和第二电源模块，第二电源模块为汇聚节点提供工作电压，高性能处理模块和第二收发模块均与第二微处理器相连，WIFI模块与高性能处理模块相连。 1

主权项

1.一种基于惯性测量单元的人体全身运动捕获装置，其特征在于，它包括N个惯性传感节点(1)和一个汇聚节点(2)等，N个惯性传感节点(1)通过总线与汇聚节点(2)相连，其中N大于等于11并小于等于24，每个惯性传感节点(1)包括第一微处理器(3)、惯性测量单元(4)、第一收发模块(5)、第一电源模块(6)；第一电源模块(6)为惯性传感节点(1)提供工作电压，惯性测量单元(4)和第一收发模块(5)均与第一微处理器(3)相连；所述汇聚节点(2)包括处理模块(7)、第二微处理器(8)、WIFI模块(9)、三个第二收发模块(10)和第二电源模块(11)，第二电源模块(11)为汇聚节点(2)提供工作电压，处理模块(7)和第二收发模块(10)均与第二微处理器(8)相连，WIFI模块(9)与处理模块(7)相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于惯性测量单元的人体全身运动捕获装置，其特征在于，所述第一电源模块(6)包括电源芯片U1、电容C7‑C8、电感L1、电阻R25、电池，

电源芯片U1的电源输入引脚、使能引脚、电阻R25的一端、电容C7的一端均与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电池输出的电压V_BAT相连，电阻R25的另一端与电源芯片U1的调整输入引脚相连，电容C7的另一端接数字地；电源芯片U1的接地引脚接数字地；电源芯片U1的电源输出引脚输出电压VCC，VCC与电感C8的一端相连，电感C8的另一端接数字地。

3.根据权利要求2所述的一种基于惯性测量单元的人体全身运动捕获装置，其特征在于，所述第一微处理器(3)包括处理芯片U3、电容C10‑C11、电容C16、电容C18、电感L2、电阻R18、发光二极管LED1、时钟芯片Y1，

处理芯片U3的电源引脚与VCC相连，接地引脚接数字地；处理芯片U3的电源输出引脚与电容C10的一端相连，电容C10的另一端接数字地；处理芯片U3的USB调节器输入引脚分别与电容C11的一端和电感L2的一端相连，电容C11的另一端接数字地，电感L2的另一端接V_BAT；处理芯片U3的模拟电源引脚和最高参考电压引脚均接VCC，最低参考电压引脚和模拟接地引脚均接数字地；处理芯片U3的一输入输出引脚与发光二极管LED1的负极相连，发光二极管LED1的正极与电阻R18的一端相连，电阻R18的另一端接VCC；时钟芯片Y1的使能控制引脚分别与处理芯片U3的晶体驱动输出引脚和电容C16的一端相连，电容C16的另一端接数字地，时钟芯片Y1的输出引脚分别与处理芯片U3的外部时钟输入引脚和电容C18的一端相连，电容C18的另一端接数字地，时钟芯片Y1的使能控制引脚和输出引脚之间接一个电阻R22，时钟芯片Y1的接地引脚和电源引脚都接数字地。

4.根据权利要求3所述的一种基于惯性测量单元的人体全身运动捕获装置，其特征在于，所述惯性测量单(4)包括九轴传感芯片U5、电容C12‑C14、电阻R7‑R8、电阻R16，

九轴传感芯片U5的电源保留引脚、电源引脚和片选信号引脚均与VCC相连；九轴传感芯片U5的电源引脚还分别与电容C12的一端和电容C14的一端相连，电容C12的另一端和电容C14的另一端均接数字地；九轴传感芯片U5的调节器输出引脚和电容C13的一端相连，电容C13的另一端分别与九轴传感芯片U5的从地址引脚和数字地相连；九轴传感芯片U5的帧同步数字输入引脚、接地引脚、接地保留引脚均接数字地；九轴传感芯片U5的中断数字输出引脚和电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端和处理芯片U3的输入输出引脚相连；九轴传感芯片U5的数据线引脚与处理芯片U3的第二数据线引脚相连；九轴传感芯片U5的时钟线引脚和处理芯片U3的第二时钟线引脚相连；九轴传感芯片U5的工作时钟引脚和电阻R7的一端相连，数字分量串行接口引脚和电阻R8的一端相连，电阻R7的另一端和电阻R8的另一端均接VCC。

5.根据权利要求4所述的一种基于惯性测量单元的人体全身运动捕获装置，其特征在于，所述第一收发模块(5)包括RS485收发芯片U2、电容C1、电阻R1‑R6，

RS485收发芯片U2的接收器输出引脚分别和处理芯片U3的数据接收引脚及电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端分别与VCC和电容C1的一端相连，电容C1的另一端接数字地；RS485收发芯片U2的接收器输出使能引脚和驱动器输出使能引脚均与处理芯片U3的收发模块引脚相连；RS485收发芯片U2的驱动器输入引脚与处理芯片U3的数据发送引脚相连；RS485收发芯片U2的接地引脚接数字地；RS485收发芯片U2的接收器同相输入引脚分别与电阻R1的一端和电阻R3的一端相连，电阻R1的另一端接VCC，电阻R3的另一端作为数据正引脚与第二收发模块(10)的数据正引脚相连，RS485收发芯片U2的接收器反相输入引脚分别与电阻R5和电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端接数字地，电阻R5的另一端作为数据负引脚与第二收发模块(10)的数据负引脚相连，同时RS485收发芯片U2的接收器同相输入引脚和接收器反相输入引脚之间还接入电阻R4；RS485收发芯片U2的电源引脚接VCC。

6.根据权利要求5所述的一种基于惯性测量单元的人体全身运动捕获装置，其特征在于，所述第二电源模块(11)包括电源芯片U6、电容C15‑C19、电感L3、电阻R12、发光二极管LED1，

电源芯片U6的接地引脚接数字地，电源芯片U6的输入引脚接+5V电压，另外电源芯片U6的接地引脚和输入引脚之间接电容C15；电源芯片U6的输出引脚分别与电源芯片U6的电压输出引脚、+3.3V电压、电容C19的一端、电感L3的一端、电容C16的一端、电容C17的一端、电阻R12的一端相连，电容C19的另一端接数字地，电感L3的另一端输出+3.3V电压，+3.3V与电容C18的一端相连，电容C18的另一端接数字地，电容C16、电容C17的另一端均接数字地，电阻R12的另一端接发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极接数字地。

7.根据权利要求6所述的一种基于惯性测量单元的人体全身运动捕获装置，其特征在于，所述第二微处理器(8)包括处理芯片U7、电容C21‑C23、电感L4、电阻R5、电阻R42‑R44、电阻R53、发光二极管LED0、时钟芯片Y1、接插件U8、USB接口Jhost、电感L1、电阻R1‑R2，

处理芯片U7的电源引脚、模拟电源引脚、最高参考电压引脚均接+3.3V，接地引脚、模拟接地引脚、最低参考电压均接数字地；处理芯片U7的USB数据正引脚与电阻R44的一端相连，USB数据负引脚与电阻R43的一端相连，电阻R43的另一端、电阻R44的另一端分别与接插件U8的第一、第二引脚相连，接插件U8用于和高性能处理模块(7)连接，同时接插件U8的第三引脚与电阻R42的一端相连，第四引脚与电阻R5的一端相连，电阻R42的另一端、电阻R5的另一端均接+3.3V，接插件U8的第五引脚接数字地，第六引脚接+3.3V；处理芯片U7的电源输出引脚与电容C20的一端相连，电容C20的另一端接数字地；处理芯片U7的USB调节器输入引脚分别与电感L4的一端和电容C21的一端相连，电感L4的另一端接+5V电压，电容C21的另一端接数字地；处理芯片U7的输入输出A4引脚与发光二极管LED0的负极相连，二极管LED0的正极与电阻R53的一端相连，电阻R53的另一端接+3.3V电压；时钟芯片Y1的使能控制引脚分别与处理芯片U7的晶体驱动输出引脚和电容C22的一端相连，电容C22的另一端接数字地，时钟芯片Y1的输出引脚分别与处理芯片U7的外部时钟输入引脚和电容C23的一端相连，电容C23的另一端接数字地，时钟芯片Y1的接地引脚和电源引脚都接数字地；USB接口Jhost的电源引脚与电感L1的一端相连，电感L1的另一端接+5V电压；USB接口Jhost的接地引脚、金属外壳引脚均接数字地；USB接口Jhost的数据负引脚与电阻R1的一端相连，数据正引脚与电阻R2