CN109144258A - 一种位姿测量手套 - 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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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/014—Hand-worn input/output arrangements, e.g. data gloves

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Abstract

一种位姿测量手套，涉及虚拟现实技术中数据手套领域领域。本发明是为了解决现有数据手套厚重，不便于完成手部弯曲动作，并且比例与调试和维修的问题。本发明所述的一种位姿测量手套，包括手套本体，手套本体内部嵌有位姿测量设备和中控芯片；位姿测量设备用于采集手指采集单节指骨的位姿数据，位姿测量设备通过SPI接口将位姿数据发送至中控芯片，中控芯片用于存储位姿数据；所述检测指骨为除五指尖端指骨外的剩余指骨，所述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。

Description

一种位姿测量手套
技术领域
本发明属于虚拟现实技术中数据手套领域。
背景技术
随着虚拟现实技术的日益发展，数据手套等设备的需求日益增加。数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件，通过软件编程，可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。数据手套的出现，为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段。
数据手套是基于检测人手手指位姿数据，再将位姿数据进行整合得到的。现如今的数据手套主要有5触点数据手套、14触点数据手套、18传感器触觉数据手套和28传感器触觉数据手套。在分析手部运动时，每个动作的微妙差异都是很重要的，然而，现如今市面上的数据手套在具体的手套上固定了大量的传感器，使得手套非常厚重。而手套的厚重会使手指不能完成自由的弯曲，进而导致佩戴者在穿戴过程中无法完全完成一些常规动作，最终导致无法获取有效数据。并且，这些数据手套中的传感器一旦出现问题，十分不利于调试与更换。实际操作时，往往某一个传感器出现了问题就需要整体的调试或更换整个数据手套，十分的麻烦，并且修理费用高昂。
发明内容
本发明是为了解决现有数据手套厚重，不便于完成手部弯曲动作，并且比例与调试和维修的问题，现提供一种位姿测量手套。
一种位姿测量手套，包括：手套本体，手套本体内部嵌有位姿测量设备和中控芯片；
位姿测量设备用于采集手指采集单节指骨的位姿数据，位姿测量设备通过SPI接口将位姿数据发送至中控芯片，中控芯片用于存储位姿数据；所述检测指骨为除五指尖端指骨外的剩余指骨，所述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。
位姿测量设备包括9个相互独立的位姿测量单体，手套本体对应五指根部指骨处分别设有一个位姿测量单体，手套本体对应食指、中指、无名指和小指的第二节指骨处分别设有一个位姿测量单体。
位姿测量单体为MPU9250位姿测量芯片。
位姿测量单体包括外壳和位姿测量芯片，所述外壳为戒指形状，位姿测量芯片固定在戒指的外圆周上。
中控芯片能够通过蓝牙将采集到的数据发送至PC机中。
中控芯片的型号为nrf52840，nrf52840芯片通过ble蓝牙芯片将数据传输到PC机中。
由于数据手套维修难，更换费时费力，因此本发明提供一种位姿测量手套，仅在每一处指骨设置位姿测量单体，简化手套组成结构，使得手套更加轻便，进而便于完成手部动作；同时，当一个位姿测量单体出现问题时，能够快速方便的更换出问题的位姿测量单体，便于调试和维修。本发明还具备电路结构简单，成本低廉的优点，有利于广泛应用于虚拟现实技术领域中。
附图说明
图1为本发明所述的一种位姿测量手套的电气结构示意图；
图2为9个位姿测量单体设置在人手上的位置示意图；
图3为2个位姿测量单体设置在单根手指上的位置示意图；
图4为2个位姿测量单体与中控芯片连接的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1至4具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种位姿测量手套，包括：手套本体，该手套本体内部嵌有位姿测量设备和中控芯片2；
由于人类的手指具有联动性，指尖尖端指骨会随着后两节指骨的弯曲而弯曲，不易独立弯曲，因此，针对于一根手指而言，通过后两节指骨的位姿数据即可以获得整根手指的姿态。所以针对一根手指只设置两个位姿测量点就足够完成姿态测量了，针对于大拇指，则在第二节指骨处设置一个位姿测量点即能完成所需位姿测量了。
由于上述原因，本实施方式所述位姿测量设备包括9个相互独立的位姿测量单体1，手套本体对应五指根部指骨处分别设有一个位姿测量单体1，手套本体对应食指、中指、无名指和小指的第二节指骨处分别设有一个位姿测量单体1。如图1所示，9个位姿测量单体1分别为：拇指根部指骨位姿测量单体、食指根部指骨位姿测量单体、食指第二节指骨位姿测量单体、中指根部指骨位姿测量单体、中指第二节指骨位姿测量单体、无名指根部指骨位姿测量单体、无名指第二节指骨位姿测量单体、小指根部指骨位姿测量单体、小指第二节指骨位姿测量单体。
9个位姿测量单体1分别采集对应指骨的位姿数据，位姿测量设备通过SPI接口将位姿数据发送至中控芯片2，中控芯片2用于存储位姿数据；所述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；位姿测量单体1为MPU9250位姿测量芯片。
SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，如今越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如AT91RM9200。
中控芯片2能够通过蓝牙将采集到的数据发送至PC机中。具体的，中控芯片2的型号为nrf52840，nrf52840芯片通过ble蓝牙芯片将数据传输到PC机中。
在实际操作时，还可以将位姿测量单体1设置为戒指的形状，将位姿测量芯片固定在戒指的外圆周上。9个戒指组合成一只手套，每个戒指对应一节待检测的指骨，直接佩戴。
现在市面上的数据手套多以丝织品为载体，在上面缝制多个传感器以完成位姿测量，但是这样的数据手套存在维修和更换十分困难的问题，当一个传感器出现了问题，就需要将整个数据手套取下去维修，非常不方便。
本实施方式所述的一种位姿测量手套，各个位姿测量设备间通过spi接口相连，当某个传感器出现问题时，直接断开接口，取下出问题的位姿测量单体，更换一个新的位姿测量单体即可继续使用。这使得数据手套得维修和调试都十分的方便。同时，本实施方式不仅仅可以完成数据手套的功能，还能完成许多其他的功能，例如：使用时只设置两根手指的位姿测量单体，就可以完成空中鼠标的基本功能。

Claims (6)

1.一种位姿测量手套，包括：手套本体，
其特征在于，手套本体内部嵌有位姿测量设备和中控芯片(2)；
位姿测量设备用于采集手指采集单节指骨的位姿数据，位姿测量设备通过SPI接口将位姿数据发送至中控芯片(2)，中控芯片(2)用于存储位姿数据；
所述检测指骨为除五指尖端指骨外的剩余指骨，所述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。
2.根据权利要求1所述的一种位姿测量手套，其特征在于，位姿测量设备包括9个相互独立的位姿测量单体(1)，
手套本体对应五指根部指骨处分别设有一个位姿测量单体(1)，
手套本体对应食指、中指、无名指和小指的第二节指骨处分别设有一个位姿测量单体(1)。
3.根据权利要求2所述的一种位姿测量手套，其特征在于，位姿测量单体(1)为MPU9250位姿测量芯片。
4.根据权利要求2所述的一种位姿测量手套，其特征在于，位姿测量单体(1)包括外壳和位姿测量芯片，所述外壳为戒指形状，位姿测量芯片固定在戒指的外圆周上。
5.根据权利要求1或2所述的一种位姿测量手套，其特征在于，中控芯片(2)能够通过蓝牙将采集到的数据发送至PC机中。
6.根据权利要求5所述的一种位姿测量手套，其特征在于，中控芯片(2)的型号为nrf52840，nrf52840芯片通过ble蓝牙芯片将数据传输到PC机中。
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Citations (5)

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CN108279773A (zh) * 2018-01-12 2018-07-13 上海大学 一种基于marg传感器和磁场定位技术的数据手套

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