《表1 人体下肢各关节的生理运动范围》

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《基于虚拟现实的下肢主动康复训练系统》

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人在正常行走时，髋关节、膝关节和踝关节的生理活动范围如表1所示[7]。这是下肢关节角度传感器选型及其虚拟场景规划的数据基础。IMU单元选取姿态传感器MPU6050和磁力计HMC5883，数据融合后采集下肢的关节角度。MPU6050传感器内部集成了3个单轴的加速度计和3个单轴的陀螺仪，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态[8]。定义传感器测得的翻滚角（ROLL）为绕矢状轴旋转；俯仰角（PITCH）为绕额状轴旋转；偏航角（YAW）为绕垂直轴旋转。加速度计检测的是重力方向的加速度信号，陀螺仪修正ROLL和PITCH姿态角度。采用磁力计HMC5883，利用不同方向地球磁力的变化修正偏航角。