CN103760967A - 一种手指弯曲度avatar控制传感器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手指弯曲度avatar控制传感器件，所述控制传感器件由五个弹性测量传感器和一个中央处理单元；其中中央处理单元包括中央处理器、陀螺传感器、重力传感器组成。实施本发明，让看似高深的体感传感器易于被普通大众所接收，对体感游戏等设备产生巨大的推动作用。

Description

一种手指弯曲度avatar控制传感器件

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，具体涉及一种手指弯曲度avatar控制传感器件。

背景技术

在当代社会，人与机器之间的交互越来越频繁。基于鼠标、键盘等传统交互方式越来越凸显出在交互过程中的不便性。触摸控制、语音控制等现代的控制方式给我们的生活带来了极大的变化，改变了人们传统的交互方式，但是触摸控制不可避免的要把用户锁定在显示屏的前面，给人们的应用带来了很大的不便，同时语音控制在单位时间内传输的控制命令有限，大大降低了智能终端的应用效率，同时很难与智能终端进行实时的交互操作。

基于计算机视觉和基于可穿戴传感器的人体动作识别为人机之间以手势或动作识别提出了新的解决方案，在家庭、公司、公共场所、工厂都有着广泛的应用前景。目前大部分人体动作与计算机之间的交互都是基于计算机的视觉的，这很容易被限定在与摄像机之间没有任何遮挡的范围内。而基于传感器的控制设备却完全不受此限制。

现在MEMS技术和工艺已经有了很大的发展，为我们创造出可穿戴传感器提供了硬件支持，另外，在语音控制领域获得很大成功的隐马尔科夫模型已经开始被用到手势识别模型上对动作特征进行训练和识别，为我们提供了技术参考。

现有技术公开光反射式移动手语识别系统及手指弯曲测量方法，它包含三块（图1）：手指弯曲数据手套、ARM7微处理器以及语音合成输出模块。手指弯曲数据手套的光电传感器的电源输入端通过供电导线与ARM7微处理器的电源端连接。其输出端通过测量导线与ARM7微处理器的信号输入端连接。语音合成输出模块由语音合成芯片以及功率放大器和扬声器组成。语音合成芯片的输入端与ARM7微处理器的输出端连接。输出端通过功率放大器与扬声器连接。本发明的光反射式移动手语识别系统结构简单，成本低廉，便于随身携带，有助于改善和提高聋哑残疾人的生活学习和工作条件。

在虚拟现实系统中，用于检测手指弯曲角度的设备。1987年由Zimmerman等人发明，在手套的每个手指上有光纤传感器，用来测定手指主要关节的弯曲程度。数据手套本身配有一个叫“假手”的软件，该软件用来接收传感器所获取的数据。

光反射式移动手语识别系统及手指弯曲测量方法：

缺点的话，因为是通过光电传感器来进行光的数据的处理，而且采用反射光的技术，明显这里收到的干扰会比较大，有时可能会有错误的数据反馈吧。

光纤微弯曲传感器：

缺点是，设计比较复杂，技术要求比较高，造价也比较高。

发明内容

本发明通过弹力（拉力）来测量手指的弯曲度。所面对的问题有，弹力的测量，因为，本发明的表现形式是一双传感手套，考虑到用户的体验问题，手指上的弹力测控设备必须能满足微弹力测量。同时，我们也需要相应的中央控制系统，把相应的弹力转换为测控信号，以便我们的计算机或者其他的电子设备接收。

相应的，本发明实施例提供了一种手指弯曲度avatar控制传感器件，所述控制传感器件由五个弹性测量传感器和一个中央处理单元；其中中央处理单元包括中央处理器、陀螺传感器、重力传感器组成。

弹性测量传感器通过手指弯曲过程中对弹绳的拉伸产生拉力，根据弹绳伸长的长度来间接判断手指的弯曲程度，同时把弯曲程度转换成电信号传给中央控制单元。

中央处理单元包含了陀螺传感器，方便用户与计算机或其他电子设备之间的涉及方向问题的交互；中央处理单元中还包含了重力传感器，用来测控手的上下移动，正常的上下移动必然造成重力传感器的变化。

中央处理单元中的中央处理器是整个体感手套的控制中心，负责各个传感器信号的接收、分析、处理、转换、分配；同时开放了对外的接口，方便计算机等电子设备接收信号。

实施本发明实施例，本发明技术造价低廉、设计简单，易于普及和推广，让看似高深的体感传感器易于被普通大众所接收，对体感游戏等设备产生巨大的推动作用。给人们带来更美好的生活体验，适合各种消费水平群体的人群，丰富了人们的生活，同时给商家提供了商机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是现有技术中的光反射式移动手语识别系统结构示意图；

图2是本发明实施例中的手指弯曲度avatar控制传感器件的设计结构图；

图3是本发明实施例中的中央处理单元结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过弹力（拉力）来测量手指的弯曲度。所面对的问题有，弹力的测量，因为，本发明的表现形式是一双传感手套，考虑到用户的体验问题，手指上的弹力测控设备必须能满足微弹力测量。同时，我们也需要相应的中央控制系统，把相应的弹力转换为测控信号，以便我们的计算机或者其他的电子设备接收。

因为本发明最终的表现形式是手套，左右手设计方式相同。下面我们结合附图（左手）来详细说明本发明的原理及具体的实施过程：

本手指弯曲度avatar控制传感器件的设计结构图如图2所示。该传感器件采用的都是微型传感器。该传感器由5个弹性测量传感器和一个中央处理单元。其中中央处理单元包括中央处理器、陀螺传感器、重力传感器组成。

弹性测量传感器的工作原理是：通过手指弯曲过程中对弹绳的拉伸产生拉力，我们通过计算拉力的大小（或者说是弹绳伸长的长度）来间接判断手指的弯曲程度，同时把弯曲程度转换成电信号传给中央控制单元。如图2所示：每个手指在设计的时候，都会有一条弹绳嵌入到手套中，链接着手指的顶端和弹性传感器。因为人的手指长度不同，胖瘦不同，所以手指完全弯曲时弹绳的改变长度也不同，但根据我个人调查，我们手指第二个关节（从指尖往指根数）的最大弯曲度大约是100度（从手指背面测量），我们的系统设定手指的最大弯曲度为100度。手指的第一个关节和第二个关节是联动的，所以我们无需直接测量第一个手指关节的弯曲度，如有需要，可以通过第二个手指关节的弯曲度推算出来。实际应用时，我们有一个初始化的过程，即我们要用户的每个手指的弯曲度都达到最大，记录手指上的弹绳的最大变化程度，由之前我们得到的最大变化100度，算出用户手指弯曲度随弹绳长度变化的平均值。

中央处理单元（图3）中包含了陀螺传感器，这是方便用户与计算机或其他电子设备之间的涉及方向问题的交互。同时，中央处理单元中还包含了重力传感器，主要是用来测控手的上下移动，因为正常的上下移动必然造成重力传感器的变化。

中央处理单元中的中央处理器是整个体感手套的控制中心，负责各个传感器信号的接收、分析、处理、转换、分配。同时开放了对外的接口，方便计算机等电子设备接收信号。

手指弯曲度信号，经中央处理器的处理，可分为不同的信号等级出送出去，比如，用户可能要求食指每三十度范围表示一个信号输出，亦或者用户要求更精确的输出，但是，本发明在采用弹性来间接测量手指弯曲度的测量上采用的均值测量法是存在误差的，如果更精确的测量需要根据更多的实际调研得出更精确的计算方法。中央处理器同时公开自己的端口，方便用户根据自己的实际需要来选择和编辑。

综上，本发明技术造价低廉、设计简单，易于普及和推广，让看似高深的体感传感器易于被普通大众所接收，对体感游戏等设备产生巨大的推动作用。给人们带来更美好的生活体验，适合各种消费水平群体的人群，丰富了人们的生活，同时给商家提供了商机。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种手指弯曲度avatar控制传感器件进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种手指弯曲度avatar控制传感器件，其特征在于，所述控制传感器件由五个弹性测量传感器和一个中央处理单元；其中中央处理单元包括中央处理器、陀螺传感器、重力传感器组成。

2.如权利要求1所述的手指弯曲度avatar控制传感器件，其特征在于，弹性测量传感器通过手指弯曲过程中对弹绳的拉伸产生拉力，根据弹绳伸长的长度来间接判断手指的弯曲程度，同时把弯曲程度转换成电信号传给中央控制单元。

3.如权利要求2所述的手指弯曲度avatar控制传感器件，其特征在于，中央处理单元包含了陀螺传感器，方便用户与计算机或其他电子设备之间的涉及方向问题的交互；中央处理单元中还包含了重力传感器，用来测控手的上下移动，正常的上下移动必然造成重力传感器的变化。

4.如权利要求3所述的手指弯曲度avatar控制传感器件，其特征在于，中央处理单元中的中央处理器是整个体感手套的控制中心，负责各个传感器信号的接收、分析、处理、转换、分配；同时开放了对外的接口，方便计算机等电子设备接收信号。

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