CN106681264A - 一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电子信息领域技术领域的一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，包括线路板，所述线路板的外壁从左至右依次安装有振动传感器一、加速度传感器和振动传感器二，所述加速度传感器测量线路板的移动方向，所述振动传感器一和振动传感器二测量线路板移动速度，移动方向和移动速度相结合作为控制指针的移动方向和移动速度的基础，所述线路板的左右两端均安装有弹性减震装置，所述弹性减震装置的另一端安装有套圈，所述振动传感器一和振动传感器二分别监测左右两组套圈的运动状态，该计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，具有鼠标的基本功能，避免了鼠标的移动办公、平板和手机办公的不方便。

Description

一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备
技术领域
本发明涉及电子信息领域技术领域，具体为一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备。
背景技术
信息技术、互联网及物联网技术的发展，智能设备的种类越来越多样化。在智能设备的控制层面，追求人性化和交互式体验是发展方向之一，人性化操控及交互式技术的目的是让各类复杂的控制逻辑及理论简单化，具体来说，就是通过技术手段实现将人的思想动作表达转化为能够响应该动作的电信号。比如，将手翻书的动作采集下来，转换为电信号，用来控制电子书执行翻页动作；比如，将食指和拇指捏合的动作采集下来，用来控制屏幕显示的对象(比如照片)的缩放；比如，将手指按压移动的动作采集下来，用来控制对象的移动；等等。由于人性化的操控，各个动作是用户习惯性的动作，与用户想要表达的意思高度匹配，所以在操作新设备时，无需学习设备复杂的操作逻辑及使用说明，增加的产品的市场接受度，在人性化操作中，通过触摸屏幕进行交互是平面交互的主要方式之一，其主要用于操作(控制)屏幕所显示的内容对象。随着无人机技术的成熟，以及交互式游戏的诞生，身体控制是随之兴起的一套控制技术。该技术通常通过摄像头采集图像，并给予图像处理技术判定控制者姿态，进而转换为控制信号。该方案的难点在于，数据处理计算量大，使用时容易受背景影响(比如操作者的衣服颜色和背景颜色过于接近则可能无法识别)，相应的性能稳定的系统成本较高，不利于商业化和技术普及，为此，我们提出了一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，以解决上述背景技术中提出的通过摄像头采集图像，并给予图像处理技术判定控制者姿态，进而转换为控制信号，该方案的难点在于，数据处理计算量大，使用时容易受背景影响(比如操作者的衣服颜色和背景颜色过于接近则可能无法识别)，相应的性能稳定的系统成本较高，不利于商业化和技术普及的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，包括线路板，所述线路板的外壁从左至右依次安装有振动传感器一、加速度传感器和振动传感器二，所述加速度传感器测量线路板的移动方向，所述振动传感器一和振动传感器二测量线路板移动速度，移动方向和移动速度相结合作为控制指针的移动方向和移动速度的基础，所述线路板的左右两端均安装有弹性减震装置，所述弹性减震装置的另一端安装有套圈，所述振动传感器一和振动传感器二分别监测左右两组套圈的运动状态，所述套圈的内腔安装有橡胶防滑垫，所述套圈的底部安装有轴座，所述轴座的底部安装有滚珠，所述线路板、振动传感器一、加速度传感器、振动传感器二、弹性减震装置、套圈、橡胶防滑垫、轴座、滚珠组成穿戴设备的硬件装置，所述振动传感器一、加速度传感器和振动传感器二均电性输出连接信息采集单元，所述信息采集单元电性输出连接滤波电路，所述滤波电路电性输出连接PLC控制芯片，所述PLC控制芯片分别电性输出连接电源、信息存储单元、信号发射系统和交互系统，所述信息采集单元、滤波电路、PLC控制芯片、信息存储单元、电源、信号发射系统和交互系统组成穿戴设备的软件控制系统。
优选的，所述橡胶防滑垫的外壁设置有嵌块，所述套圈的内壁设置有与嵌块适配连接的嵌槽，所述橡胶防滑垫根据使用者的手指规格进行更换适配。
优选的，所述振动传感器一、加速度传感器和振动传感器二均设置有无线信号收发单元，且无线信号收发单元与信息采集单元通过无线电波信息传输。
优选的，所述电源为太阳能可充电蓄电池，所述电源多用于光照条件下，光能转化为穿戴设备的软件控制系统使用的电能，所述电源黑暗条件下通过耦合充电器进行充电。
优选的，所述信号发射系统包括D/A转换单元，所述D/A转换单元电性输出连接编码单元，所述编码单元电性输出连接信息压缩单元，所述信息压缩单元电性输出连接编码处理器，所述编码处理器电性输出连接红外发射单元。
优选的，所述穿戴设备的软件控制系统设置有输入单元，所述输入单元与PLC控制芯片电性连接，所述输入单元输入控制命令，所述控制命令包括移动命令、单击命令、双击命令等鼠标具有的控制命令。
优选的，所述移动命令、单击命令、双击命令等控制命令的判定方式为用频率范围来限定是否是点击动作，频率范围外的信号都不属于点击动作，由于鼠标操作通常是不连续的，如果检测到连续多次的点击则认为不是在进行点击操作，鼠标点击动作有一定的轻重范围，通常不同于打字等操作，所以还可以通过点击的轻重判断是否属于真正的点击。
优选的，所述轻重范围的判断可以通过内置的加速度传感器实现，所述频率范围通过输入单元输入。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，具有鼠标的基本功能，避免了鼠标的移动办公、平板和手机办公的不方便。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明控制系统原理图；
图3为本发明信号发射系统原理图。
图中：1线路板、2振动传感器一、3加速度传感器、4振动传感器二、5加速度传感器、6套圈、7橡胶防滑垫、8轴座、9滚珠、10信息采集单元、11滤波电路、12PLC控制芯片、13信息存储单元、14电源、15信号发射系统、16交互系统、17D/A转换单元、18编码单元、19信息压缩单元、20编码处理器、21红外发射单元。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，包括线路板1，线路板1的外壁从左至右依次安装有振动传感器一2、加速度传感器3和振动传感器二4，加速度传感器3测量线路板1的移动方向，振动传感器一2和振动传感器二4测量线路板1移动速度，移动方向和移动速度相结合作为控制指针的移动方向和移动速度的基础，线路板1的左右两端均安装有弹性减震装置5，弹性减震装置5的另一端安装有套圈6，振动传感器一2和振动传感器二4分别监测左右两组套圈6的运动状态，套圈6的内腔安装有橡胶防滑垫7，套圈6的底部安装有轴座8，轴座8的底部安装有滚珠9，线路板1、振动传感器一2、加速度传感器3、振动传感器二4、弹性减震装置5、套圈6、橡胶防滑垫7、轴座8、滚珠9组成穿戴设备的硬件装置，振动传感器一2、加速度传感器3和振动传感器二4均电性输出连接信息采集单元10，信息采集单元10电性输出连接滤波电路11，滤波电路11电性输出连接PLC控制芯片12，PLC控制芯片12分别电性输出连接电源14、信息存储单元13、信号发射系统15和交互系统16，信息采集单元10、滤波电路11、PLC控制芯片12、信息存储单元13、电源14、信号发射系统15和交互系统16组成穿戴设备的软件控制系统。
其中，橡胶防滑垫7的外壁设置有嵌块，套圈6的内壁设置有与嵌块适配连接的嵌槽，橡胶防滑垫7根据使用者的手指规格进行更换适配，振动传感器一2、加速度传感器3和振动传感器二4均设置有无线信号收发单元，且无线信号收发单元与信息采集单元10通过无线电波信息传输，电源14为太阳能可充电蓄电池，电源14多用于光照条件下，光能转化为穿戴设备的软件控制系统使用的电能，电源14黑暗条件下通过耦合充电器进行充电，信号发射系统15包括D/A转换单元17，D/A转换单元17电性输出连接编码单元18，编码单元18电性输出连接信息压缩单元19，信息压缩单元19电性输出连接编码处理器20，编码处理器20电性输出连接红外发射单元21，穿戴设备的软件控制系统设置有输入单元，输入单元与PLC控制芯片12电性连接，输入单元输入控制命令，控制命令包括移动命令、单击命令、双击命令等鼠标具有的控制命令，移动命令、单击命令、双击命令等控制命令的判定方式为用频率范围来限定是否是点击动作，频率范围外的信号都不属于点击动作，由于鼠标操作通常是不连续的，如果检测到连续多次的点击则认为不是在进行点击操作，鼠标点击动作有一定的轻重范围，通常不同于打字等操作，所以还可以通过点击的轻重判断是否属于真正的点击，轻重范围的判断可以通过内置的加速度传感器3实现，频率范围通过输入单元输入。
使用时，震动传感器一2和振动传感器二4用来检测佩戴该设备的对象比如手指或手在控制中产生的震动信号，加速度传感器3用来手的运动方向及运动方向的改变，震动传感器一2和振动传感器二4具体可以检测的信号包括，手在操作面上滑动运动产生的震动信号，比如手在桌面上运动时，会产生持续较高频率的震动信号，这时候可以把该信号识别定义为鼠标的移动信号，即控制鼠标持续移动，只有移动信号还不行，还需要识别移动的方向，设置在系统中的加速度传感器3则用来控制鼠标的移动方向，也就是说，加速度传感,3给出鼠标运动的方向信号，持续较高频率的震动信号用来控制鼠标做出移动动作，上述信号的识别通过训练识别，鼠标的点击控制(单击、双击、左键、右键等)，用频率范围来限定是否是点击动作，因为点击鼠标的操作有一定的频率范围(相对较低)，该频率范围外的信号都不属于点击动作(比如移动时信号频率较高)，由于鼠标操作通常是不连续的，如果检测到连续多次(比如超过5次)的点击则认为不是在进行点击操作，鼠标点击动作有一定的轻重范围，通常不同于打字等操作，所以还可以通过点击的轻重判断是否属于真正的点击，轻重范围的判断可以通过内置的加速度传感器3实现。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，包括线路板(1)，其特征在于：所述线路板(1)的外壁从左至右依次安装有振动传感器一(2)、加速度传感器(3)和振动传感器二(4)，所述加速度传感器(3)测量线路板(1)的移动方向，所述振动传感器一(2)和振动传感器二(4)测量线路板(1)移动速度，移动方向和移动速度相结合作为控制指针的移动方向和移动速度的基础，所述线路板(1)的左右两端均安装有弹性减震装置(5)，所述弹性减震装置(5)的另一端安装有套圈(6)，所述振动传感器一(2)和振动传感器二(4)分别监测左右两组套圈(6)的运动状态，所述套圈(6)的内腔安装有橡胶防滑垫(7)，所述套圈(6)的底部安装有轴座(8)，所述轴座(8)的底部安装有滚珠(9)，所述线路板(1)、振动传感器一(2)、加速度传感器(3)、振动传感器二(4)、弹性减震装置(5)、套圈(6)、橡胶防滑垫(7)、轴座(8)、滚珠(9)组成穿戴设备的硬件装置，所述振动传感器一(2)、加速度传感器(3)和振动传感器二(4)均电性输出连接信息采集单元(10)，所述信息采集单元(10)电性输出连接滤波电路(11)，所述滤波电路(11)电性输出连接PLC控制芯片(12)，所述PLC控制芯片(12)分别电性输出连接电源(14)、信息存储单元(13)、信号发射系统(15)和交互系统(16)，所述信息采集单元(10)、滤波电路(11)、PLC控制芯片(12)、信息存储单元(13)、电源(14)、信号发射系统(15)和交互系统(16)组成穿戴设备的软件控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，其特征在于：所述橡胶防滑垫(7)的外壁设置有嵌块，所述套圈(6)的内壁设置有与嵌块适配连接的嵌槽，所述橡胶防滑垫(7)根据使用者的手指规格进行更换适配。
3.根据权利要求1所述的一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，其特征在于：所述振动传感器一(2)、加速度传感器(3)和振动传感器二(4)均设置有无线信号收发单元，且无线信号收发单元与信息采集单元(10)通过无线电波信息传输。
4.根据权利要求1所述的一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，其特征在于：所述电源(14)为太阳能可充电蓄电池，所述电源(14)多用于光照条件下，光能转化为穿戴设备的软件控制系统使用的电能，所述电源(14)黑暗条件下通过耦合充电器进行充电。
5.根据权利要求1所述的一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，其特征在于：所述信号发射系统(15)包括D/A转换单元(17)，所述D/A转换单元(17)电性输出连接编码单元(18)，所述编码单元(18)电性输出连接信息压缩单元(19)，所述信息压缩单元(19)电性输出连接编码处理器(20)，所述编码处理器(20)电性输出连接红外发射单元(21)。
6.根据权利要求1所述的一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，其特征在于：所述穿戴设备的软件控制系统设置有输入单元，所述输入单元与PLC控制芯片(12)电性连接，所述输入单元输入控制命令，所述控制命令包括移动命令、单击命令、双击命令等鼠标具有的控制命令。
7.根据权利要求6所述的一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，其特征在于：所述移动命令、单击命令、双击命令等控制命令的判定方式为用频率范围来限定是否是点击动作，频率范围外的信号都不属于点击动作，由于鼠标操作通常是不连续的，如果检测到连续多次的点击则认为不是在进行点击操作，鼠标点击动作有一定的轻重范围，通常不同于打字等操作，所以还可以通过点击的轻重判断是否属于真正的点击。
8.根据权利要求7所述的一种计算机领域中物联网下用于人机交互的穿戴设备，其特征在于：所述轻重范围的判断可以通过内置的加速度传感器(3)实现，所述频率范围通过输入单元输入。
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