设计可穿戴智能手臂：多功能实现

获奖等级：二等奖

设计者：王鹏皓，陈浩然，高林林

指导教师：王蕊，翟崑

青岛农业大学理学与信息科学学院，青岛，266109

针对传统可穿戴设备种类单一、功能简单、产品同质化等问题，本项目研究设计了基于物联网和人工智能机器人技术的多功能可穿戴智能手臂（图19），提出一种全新的人机交互手段。本作品集远程控制、动作辅助、高精度手势识别、语义翻译及传达等多功能于一体，适用群体和应用领域广泛。(www.xing528.com)

项目团队自主研究设计了底层可穿戴设备和动作识别算法。硬件集成度高、动作识别精确、性能稳定可靠；利用Unity3D编写上位机，采用四元数解算姿态，实现手指和手臂动作的3D实时同步显示；可与多种设备（如机械臂、鼠标等）进行联动控制，具有兼容性和可扩展性。

在工业上，可利用本作品的手势识别功能，提前录入一定的动作，通过操控机械臂来传达精确的动作指令，可大大提高工作效率及生产质量。在医疗方面，智能手臂能够充当人体外骨骼，帮助行动不便的患者进行医疗康复训练，降低医疗成本。在教育方面，教练可以利用智能手臂辅助教学，通过动作识别，指导学员完成准确的动作，匹配教练与学员动作，找出错误和不足，从而进行更深入、更有针对性的教学。不仅如此，上班族因长时间使用鼠标办公，压迫腕部，易患“鼠标手”，利用智能手臂可以远程操控电脑，彻底放松双手，提高工作效率。另外，当今社会上有大量的聋哑人饱受无法与他人正常交流的痛苦，本作品通过特定的手势及语意分析，可以帮助聋哑人畅通无阻地与他人交流。

本作品综合运用了机器人、传感技术、无线通信、嵌入式系统等关键技术，可服务于工业控制、医疗、教育、手语识别等日常生活的多个领域，能够使人们工作更高效、生活更美好！

图19　多功能可穿戴智能手臂