基于随机森林算法和摩擦起电传感器的人体运动识别研究

冷寒松，张丰铎，任立杰，杨大伟，王志华

(1.河北工业大学电气工程学院，天津市北辰区西平道5340号 300401；2.河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室，天津市北辰区西平道5340号 300401；3.国网山东省电力公司济南市历城区供电公司，山东省济南市历下区华龙路31号 250000；4.渤海石油装备承德石油机械有限公司，河北省承德市双桥区开发区西区四号 067000)

检测运动状态、姿态的传感器在物联网，无人飞行器，航空航天，智能医疗等诸多领域发挥着不可替代的作用[1]。现有的运动传感器由陀螺仪和加速度计等元件组成，需要微电源和微处理电路的供能，虽然精度很高，但是其制作工艺复杂，价格昂贵，维护相对困难，无法满足物联网对运动传感器的庞大需求。同时由于传感器的结构复杂，因此在小型化和集成化上难以有更加深入的推进。随着物联网技术的发展，大量采集运动状态的传感器需要被安装在各种仪器[2]、户外设备[3]、交通工具，甚至是鞋子、服装上[4]。这就对传感器的功能、成本和供能方式提出了新的要求。

摩擦起电不需要电磁发电那样固定、复杂的设备。基于聚合物摩擦起电原理制造的设备已经被广泛应用于风能[5-6]、波浪能[7-8]以及其它机械能量[9-10]的采集。摩擦起电式运动状态传感器易于制造，维护成本低，功能多样，符合物联网的发展对运动传感器的需求。通过研究摩擦起电原理，聚合物材料的摩擦起电性能，从而制造出功能多样，结构合理的多功能传感器对于推动物联网的发展具有十分重要的意义。……