CN106055114A - 一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置 - Google Patents

一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置 Download PDF

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李玮琛
刘汉成
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Abstract

本发明提供一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置，该装置包括多个识别单元(a)；柔性连接材料(b)；所述多个识别单元(a)之间通过所述柔性连接材料(b)固定连接以形成环状结构。本发明的提供的可穿戴式人机交互手势识别控制装置的优点在于：其结构能满足不同臂围的人佩戴后，在整圈臂围上分布的肌电传感器都能贴紧皮肤，采集到准确的肌电信号。本装置可以对不同用户在不同使用环境下进行调节，使识别率达到最高。

Description

一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置
技术领域
本发明涉及人机交互技术领域，尤其涉及一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置。
背景技术
在人机交互的智能控制领域，手势作为一种重要的交互方式，具有直观性、信息表达多样性、灵活性等特点，在多个应用领域中被深入研究。
在目前的人机交互穿戴式手势控制装置中，由于其结构构造的原因，当前的可穿戴设备的手势识别率并不理想，具体原因为：不同臂围的人佩戴很难保证每个肌电传感器单元贴紧皮肤，而需要配件来辅助增强贴紧度；当前结构无法满足采集整个一圈臂围的肌电信号，信号采集不完整，手势识别率低。
本发明提供了一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置，能适应不同臂围的人佩戴，且每个肌电传感器都能贴紧皮肤，能完整地采集到整个一圈臂围的肌电信号。
发明内容
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提供一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置，该装置包括：多个识别单元(a)；柔性连接材料(b)；所述多个识别单元(a)之间通过所述柔性连接材料(b)固定连接以形成环状结构。
在本发明提供的一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置中，所述识别单元(a)包括FPC连接器(g)和肌电传感器(d)；所述柔性连接材料(b)内部设置有FPC板(c)，所述FPC板(c)通过所述FPC连接器(g)与所述肌电传感器(d)相连以实现所述肌电传感器(d)之间的数据传输。
在本发明提供的一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置中，所述肌电传感器(d)包括第一电极(h1、h2)和第二电极(i)，所述第二电极(i)与所述肌电传感器(d)的参考接地端相连，所述第一电极(h1、h2)采集所述肌电传感器(d)的差分输入信号。
在本发明提供的一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置中，所述第一电极(h1、h2)和第二电极(i)的材质为不锈钢、Ag或AgCl。
在本发明提供的一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置中，所述多个识别单元(a)中的一个为主识别单元；所述主识别单元还包括主控电路板(f)及设置于所述主控电路板(f)上的FPC连接器(j)；所述FPC板(c)通过所述FPC连接器(j)与所述主控电路板(f)相连。
在本发明提供的一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置中，所述主控电路板(f)包括接收电路和处理电路；所述接收电路用于接收经由肌电传感器(a)处理后的数据；所述处理电路用于分析该数据并确定所述控制装置佩戴者的手势动作。
在本发明提供的一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置中，所述多个识别单元(a)的个数为8个。
在本发明提供的一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置中，所述柔性连接材料(b)为软橡胶。
本发明的提供的可穿戴式人机交互手势识别控制装置的优点在于：其结构能满足不同臂围的人佩戴后，在整圈臂围上分布的肌电传感器都能贴紧皮肤，采集到准确的肌电信号。本装置可以对不同用户在不同使用环境下进行调节，使识别率达到最高。
附图说明
为了更清晰地说明本发明或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图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他附图。下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
图1为本发明实施例提供的一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种控制装置的辅控识别单元结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种控制装置的主控识别单元结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例提供的一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置的整体结构示意图。如图1所示，该装置包括多个识别单元(a)。柔性连接材料(b)。所述多个识别单元(a)之间通过所述柔性连接材料(b)固定连接以形成环状结构。
本发明提供的可穿戴式人机交互手势识别控制装置，其结构能满足不同臂围的人佩戴后，在整圈臂围上分布的肌电传感器都能贴紧皮肤，采集到准确的肌电信号。本装置可以对不同用户在不同使用环境下进行调节，使识别率达到最高。
进一步地，图2为本发明实施例提供的一种控制装置的辅控识别单元结构示意图。如图2所示，在本发明的另一实施例中，所述识别单元(a)包括FPC连接器(g)和肌电传感器(d)。所述柔性连接材料(b)内部设置有FPC板(c)，所述FPC板(c)通过所述FPC连接器(g)与所述肌电传感器(d)相连以实现所述肌电传感器(d)之间的数据传输。
所述肌电传感器(d)包括第一电极(h1、h2)和第二电极(i)，所述第二电极(i)与所述肌电传感器(d)的参考接地端相连，所述第一电极(h1、h2)采集所述肌电传感器(d)的差分电压信号。肌电信号在第一电极（h1、h2）之间产生的电压信号作为差分电压信号。
进一步地，所述两个大块电极(h1，h2)和所述一个小块电极(i)的材质为不锈钢、Ag或AgCl。
所述第一电极(h1、h2)为两块大电极，所述第二电极(i)为一块小电极。肌电传感器(d)采用两大一小共三个电极的方式，能完整地采集到控制装置佩戴中产生的肌电信号。采用不锈钢、Ag或AgCl材质的电极，保证了所采集信号的准确性和精度。
进一步地，图3为本发明实施例提供的一种控制装置的主控识别单元结构示意图。如图3所示，所述多个识别单元(a)中的一个为主识别单元；所述主识别单元还包括主控电路板(f)及设置于所述主控电路板(f)上的FPC连接器(j)；所述FPC板(c)通过所述FPC连接器(j)与所述主控电路板(f)相连。
进一步地，所述主控电路板(f)包括接收电路和处理电路；所述接收电路用于接收经由肌电传感器(a)处理后的数据；处理电路用于分析该数据并确定所述控制装置佩戴者的手势动作。
在本发明的一个实施例中，控制装置的识别单元(a)的个数为8个。经过本发明申请人的实验，8个识别单元(a)可以采集到足够的数据来识别手势动作。识别单元(a)的数量多于8个，会造成结构冗余，生产制造成本增加。识别单元(a)的数量少于8个，对复杂手势动作的识别率不高。
在本发明的另一个实施例中，柔性连接材料(b)采用软橡胶。软橡胶具有一定的耐磨性，且弹性较好，扯断强度满足正常使用要求，且生产制造的成本可控，是作为可穿戴式人机交互手势识别控制装置的一种理想的柔性材料。
本发明提供的一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置的原理是：
柔性连接材料(b)的两个接头分别与两个识别单元(a)牢固连接。当不同臂围的人佩戴本装置时，柔性连接材料(b)的折弯程度会有变化，识别单元(a)之间的距离也会发生改变，以适应不同臂围的人，且能保证肌电传感器(d)上的第一电极(h1，h2)和第二电极(i)与不同臂围的人的皮肤始终保持接触；柔性连接材料(b)包裹着FPC板(c)，FPC板(c)与每个识别单元(a)中的肌电传感器(d)通过FPC连接器(g)连接，从而传输每个肌电传感器(d)输出的信号数据。
控制装置的佩戴者做不同手势时，手臂会产生肌电信号的变化。所有的肌电传感器(a)会采集到手臂的肌电信号并进行信号处理。每个肌电传感器(a)处理后的信号均通过FPC板(c)传递到主控电路板(f)上。主控电路板(f)中的接收电路接收该信号，并将该信号传输至处理电路。处理电路对该信号进行处理，识别出佩戴者的手势。
佩戴者可预先将本控制装置与软件连接，通过该软件，佩戴者将控制装置识别的不同手势与对应的控制命令进行匹配，匹配后，控制装置就可以识别佩戴者的手势动作，对佩戴者欲操作的对象进行智能控制。
综上，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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (8)

1.一种可穿戴式人机交互手势识别控制装置，其特征在于，包括：
多个识别单元(a)；
柔性连接材料(b)；
所述多个识别单元(a)之间通过所述柔性连接材料(b)固定连接以形成环状结构。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述识别单元(a)包括FPC连接器(g)和肌电传感器(d)；
所述柔性连接材料(b)内部设置有FPC板(c)，所述FPC板(c)通过所述FPC连接器(g)与所述肌电传感器(d)相连以实现所述肌电传感器(d)之间的数据传输。
3.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述肌电传感器(d)包括第一电极(h1、h2)和第二电极(i)，所述第二电极(i)与所述肌电传感器(d)的参考接地端相连，所述第一电极(h1、h2)采集所述肌电传感器(d)的差分输入信号。
4.如权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述第一电极(h1、h2)和第二电极(i)的材质为不锈钢、Ag或AgCl。
5.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述多个识别单元(a)中的一个为主识别单元；所述主识别单元还包括主控电路板(f)及设置于所述主控电路板(f)上的FPC连接器(j)；所述FPC板(c)通过所述FPC连接器(j)与所述主控电路板(f)相连。
6.如权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述主控电路板(f)包括接收电路和处理电路；所述接收电路用于接收经由肌电传感器(a)处理后的数据；所述处理电路用于分析该数据并确定所述控制装置佩戴者的手势动作。
7.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述多个识别单元(a)的个数为8个。
8.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述柔性连接材料(b)为软橡胶。
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