CN108741477A - 一种位姿测量戒指 - Google Patents

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李缘熹
伊国兴
魏振楠
张舸
王泽宇
孙为
孙一为
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    • A44C—PERSONAL ADORNMENTS, e.g. JEWELLERY; COINS
    • A44C9/00—Finger-rings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
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    • A44C9/0084—Accessories
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明的一种位姿测量戒指涉及一种测量手指位姿的装置，目的是为了克服传统手指位姿检测装置不易更换和调试的问题，包括戒指本体，还包括位姿采集模块、传输连接模块和导电探针；位姿采集模块，用于采集手指位姿数据，该手指位姿数据包括：三轴加速度数据、三轴角速度数据和三轴磁场数据；位姿采集模块采集的手指位姿数据通过传输连接模块输出至数据接收装置；戒指本体的戒指圈外圆周设有顶部开口的芯片舱体，该芯片舱体的开口处设有与芯片舱体相互匹配的戒指盖，位姿采集模块固定在戒指盖的内表面、传输连接模块位于芯片舱体内。本发明提供一种位姿测量戒指，佩戴方便，并且调试十分方便，结构简单，易于维护。

Description

一种位姿测量戒指
技术领域
本发明涉及一种测量手指位姿的装置，具体涉及戒指型手指位姿测量装置。
背景技术
随着虚拟现实技术的日益发展，手指位姿检测装置等设备的需求日益增加，在分析每个手部运动时，每个动作的微妙差异都是很重要的，现如今市面上的位姿检测装置是在人手上固定大量的传感器，但是其中的传感器一旦出现问题，十分不利于调试与更换。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有手指位姿检测装置不易调试的问题，提供了一种位姿测量戒指。
本发明的一种位姿测量戒指，包括戒指本体，还包括位姿采集模块、传输连接模块；
位姿采集模块用于采集手指位姿数据，该手指位姿数据包括：三轴加速度数据、三轴角速度数据和三轴磁场数据；
位姿采集模块采集的手指位姿数据通过传输连接模块输出至数据接收装置；
戒指本体的戒指圈外圆周设有顶部开口的芯片舱体，该芯片舱体的开口处设有与芯片舱体相互匹配的戒指盖，位姿采集模块固定在戒指盖的内表面、传输连接模块位于芯片舱体内。
本发明的有益效果是：提供一种位姿测量戒指，采用戒指结构，佩戴方便，不会对佩戴者完成基本动作产生影响，并且方便调试，结构简单，线路简洁，易于维护，相比现有的手指位姿检测装置电路简化达到20％以上，适于大规模生产。
附图说明
图1为本发明的一种位姿测量戒指的总体结构示意图；
图2为本发明的一种位姿测量戒指的不包括戒指盖的戒指本体的结构示意图；
图3为本发明的一种位姿测量戒指的戒指盖结构示意图；
图4为本发明的一种位姿测量戒指的电气模块结构图。
具体实施方式
具体实施方式一
本发明的一种位姿测量戒指，包括戒指本体3，还包括位姿采集模块1、传输连接模块2；
位姿采集模块1，用于采集手指位姿数据，该手指位姿数据包括：三轴加速度数据、三轴角速度数据和三轴磁场数据；
位姿采集模块1采集的手指位姿数据通过传输连接模块2输出至数据接收装置；
如图1～图3所示，戒指本体3的戒指圈10外圆周设有顶部开口的芯片舱体5，该芯片舱体5的开口处设有与芯片舱体5相互匹配的戒指盖4，位姿采集模块1固定在戒指盖4的内表面、传输连接模块2位于芯片舱体5内。
如图4所示，传输连接模块2，用于将位姿采集模块1采集的手指位姿数据通过SPI串口的形式输出；
具体实施方式二
本具体实施方式二与具体实施方式一的区别在于，位姿采集模块1与传输连接模块2之间通过导电探针6电气连接。
具体为，位姿采集模块1与传输连接模块2之间设有导电探针6，该导电探针6的数量等于位姿采集模块1的手指位姿数据输出端的数量；当戒指盖4与芯片舱体5的开口扣合时，位姿采集模块1的手指位姿数据输出端分别通过导电探针6与传输连接模块2电气连接。
该方法提出的接触方式为导电探针6接触。在位姿采集模块1的电路板与传输连接模块2的电路板间采用导电探针6的连接方式，首先，导电探针6的连接方式与戒指盖4的可拆卸构造保证了本装置可以十分方便的更换位姿采集模块1和传输连接模块2，因此无论是位姿采集模块1还是传输连接模块2一旦出现损坏都可以马上更换或调试，使用导电探针6来连接较之电路连接更加的方便，构造简单，成本低廉。并且导电探针6具有良好的导电性和一定伸缩性，当拆换本装置上的位姿采集模块1时，导电探针6连接保证了电路板间的良好导电性和设备不受损坏。
由于我们经常更换和调试位姿采集模块1，为了保证位姿采集模块1与传输连接模块2摆放顺序不会放反，我们可以在传输连接模块2和传输连接模块2的相应位置做标记，保证了位姿采集模块1和传输连接模块2的位置的正确性。
本装置主要分为位姿采集模块1、传输连接模块2、戒指本体3和导电探针6四部分，戒指本体3用来佩戴在手指上并且承载固定位姿采集模块1、传输连接模块2和导电探针6，位姿采集模块1用来采集所需手指指接的手指位姿数据，位姿采集模块1通过导电探针6与传输连接模块2相连，将所测的手指位姿数据导出，传输连接模块2再将数据传出。
戒指本体3还包括用于戴在手指上的戒指圈10，该戒指圈10采用树脂材料，具有可塑性强，半透明等优点，戒指圈10采用了不封闭的形态，更加方便佩戴，可以通过设计5种不同的型号或者采用弹性材料，再加上材质有良好的可塑性，能完美匹配不同人群的手指大小，在设计戒指圈10的过程中，去掉了所有的戒指圈10的边角，所有的部位都用光滑的圆弧替代，保证了戒指本体3使用的安全性以及佩戴的舒适性。
在设计位姿测量戒指时，我们采用戒指盖4和芯片舱体5扣合的连接模式，通过控制位姿采集模块1与传输连接模块2的大小，保证了戒指盖4和芯片舱体5的尺寸不会超过戒指圈的圈宽，使得佩戴时不会产生任何的不适，并且保证了本装置的尺寸足够小，节省空间，不影响使用者正常完成各种行为动作，在设计戒指盖4外观时，将戒指盖4的边角也进行了打磨，保证了使用的安全性和外表的美观性。
具体实施方式三
本具体实施方式三与具体实施方式一或二的区别在于，位姿采集模块1为MPU9250芯片。
基于MPU9250芯片的位姿采集模块1，能够完成三个方向的加速度计，陀螺仪和磁强计的测量并输出。
具体实施方式四
本具体实施方式四与具体实施方式三的区别在于，传输连接模块2包括数据输出SPI接口，该数据输出SPI接口与MPU9250芯片电气连接，用于输出MPU9250芯片采集的手指位姿数据和片选信号。
数据输出SPI接口包括SDI线、SDO线、SCLK线、VCC线、GND线和第一片选线；该位姿采集模块1的SDI接口、SDO接口、SCLK接口、VCC接口、GND接口和片选接口分别与数据输出SPI接口的SDI线、SDO线、SCLK线、VCC线、GND线和第一片选线通过导电探针6电气连接。
传输连接模块2设有6个触点，便于使用导电探针5与MPU9250芯片电气连接，传输连接模块2使用SPI串口通信，节约了管脚，同时为PCB的布局上节省空间,，提供方便。
如图4所示，虚线框分别代表一个位姿测量戒指，其中数据输出SPI接口通过芯片舱体5的下设有的端口完成与外部的连接，用于直接测量某个指节的位姿数据并输出至数据接收装置，该数据接收装置可以为手机、电脑以及单片机等装置。
第一片选线用于输出片选信号，是在佩戴多枚位姿测量戒指时，进行片选。
传输连接模块2还可以加设有多个SPI转接口，该SPI转接口用于在多个位姿测量戒指配合使用时，令SPI转接口与其他位姿测量戒指内的数据输出SPI接口电气连接，用于接收和其他位姿测量戒指内的MPU9250芯片采集的手指位姿数据；
该PI转接口与数据转接SPI接口可以共用SDI线、SDO线、SCLK线、VCC线、GND线，但通过片选线传输不同位姿测量戒指的片选信号。是的可完成多个戒指串联传输数据，使得布线简单，节省空间。
具体实施方式五
本具体实施方式五与具体实施方式一二的区别在于，指盖4上设有卡扣7，戒指盖4通过卡扣7与芯片舱体5的开口扣合。
具体为，戒指盖4的下方两侧设有卡扣7，位姿采集模块1固定在两个卡扣7之间；芯片舱体5内两侧设有与卡扣7匹配的卡槽8；戒指盖4通过卡扣7与卡槽8与芯片舱体5的开口镶嵌。
该位姿采集模块1放置于戒指的顶盖内，便于拆卸，可完成快速更换且方便取下调试，设计电路板的大小为6mmx8mm，通过控制电路板的大小使得佩戴戒指不会因电路板过大产生任何不适，当相邻两根手指的同一位置佩戴戒指也不会感到不适或产生影响。
戒指盖4和芯片舱体5间采用无缝镶嵌的卡扣结构，将位姿采集模块1放置于戒指盖4，设计戒指盖4的卡扣内测完美卡住位姿测量芯片，拆卸掉戒指盖4仍能完好卡住，镶嵌时有导电探针6将其顶住，这种戒指盖4结构以及戒指盖4内的卡住模式使得更换和调试位姿采集模块1变得十分方便，设计芯片舱体5时在宽的两端设计成长方体确保完全卡住传输连接模块2，而在长的两端设计成圆弧形，并在长的两端的底部设计了导线口9，方便走线。

Claims (5)

1.一种位姿测量戒指，包括戒指本体(3)，其特征在于，还包括位姿采集模块(1)和传输连接模块(2)；
位姿采集模块(1)用于采集手指位姿数据，该手指位姿数据包括：三轴加速度数据、三轴角速度数据和三轴磁场数据；
位姿采集模块(1)采集的手指位姿数据通过传输连接模块(2)输出至数据接收装置；
戒指本体(3)的戒指圈(10)外圆周设有顶部开口的芯片舱体(5)，该芯片舱体(5)的开口处设有与芯片舱体(5)相互匹配的戒指盖(4)，位姿采集模块(1)固定在戒指盖(4)的内表面、传输连接模块(2)位于芯片舱体(5)内。
2.根据权利要求1所述的一种位姿测量戒指，其特征在于，位姿采集模块(1)与传输连接模块(2)之间通过导电探针(6)电气连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种位姿测量戒指，其特征在于，位姿采集模块(1)为MPU9250芯片。
4.根据权利要求3所述的一种位姿测量戒指，其特征在于，传输连接模块(2)包括数据输出SPI接口，该数据输出SPI接口与MPU9250芯片电气连接，用于输出MPU9250芯片采集的手指位姿数据和片选信号。
5.根据权利要求1或2所述的一种位姿测量戒指，其特征在于，戒指盖(4)上设有卡扣(7)，戒指盖(4)通过卡扣(7)与芯片舱体(5)的开口扣合。
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