CN110413126B - 基于手臂体感交互技术的可穿戴装置 - Google Patents

基于手臂体感交互技术的可穿戴装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于可穿戴传感领域，具体涉及一种基于手臂体感交互技术的可穿戴装置。本发明包括穿戴单元，穿戴单元上还设置控制器，穿戴单元的中部设置用于穿戴的拉链，穿戴单元的下部设置用于贴身的环状束缚带，所述的控制器包括信号处理单片机、无线通信模块、供电电路、滤波与模数转换电路，所述的手臂信号采集传感器、背肌信号采集传感器均和滤波与模数转换电路电连接，滤波与模数转换电路还分别与供电电路、信号处理单片机电连接，所述信号处理单片机、无线通信模块分布与供电电路电连接，所述的信号处理单片机与无线通信模块也电连接。本发明是可实现直接获取使用者的体感信息的可穿戴装置。

Description

基于手臂体感交互技术的可穿戴装置
技术领域
本发明属于可穿戴传感领域，具体涉及一种基于手臂体感交互技术的可穿戴装置。
背景技术
中国实用新型CN201820148390.0 ，公开了一种基于体感交互技术的可穿戴数据手臂装置，它涉及数据交互技术领域；定位环的内侧壁上安装有卡紧气囊，卡紧气囊内侧壁上左右两端均安装有定位气囊，卡紧气囊与定位气囊上均安装有连接充气头，定位环的上端安装有安装板，安装板的内部安装有散热风扇，散热风扇的上端安装有集热板，集热板的上端安装有数个集热片，且集热片设置在基于体感交互的控制盒体的内部；上述专利公开了手臂体感可穿戴装置相关的技术，但是诸如上述专利的现有技术中鲜有一种直接实现直接获取使用者的体感信息，进而获得使用者的命令想法的技术，更加不具备一种通过在线延申该装置运算能力及提高该装置应急能力的技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现直接获取使用者的体感信息的基于手臂体感交互技术的可穿戴装置。
基于上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种基于手臂体感交互技术的可穿戴装置，包括穿戴单元，所述的穿戴单元整体为可穿戴的外罩形状，在穿戴单元被穿戴后穿戴者的手臂位置且位于穿戴单元上设置环形的手臂信号采集传感器，在穿戴单元被穿戴后穿戴者的背部位置且位于穿戴单元上还设置背肌信号采集传感器，穿戴单元上还设置控制器，穿戴单元的中部设置用于穿戴的拉链，穿戴单元的下部设置用于贴身的环状束缚带，所述的控制器包括信号处理单片机、无线通信模块、供电电路、滤波与模数转换电路，所述的手臂信号采集传感器、背肌信号采集传感器均和滤波与模数转换电路电连接，滤波与模数转换电路还分别与供电电路、信号处理单片机电连接，所述信号处理单片机、无线通信模块分布与供电电路电连接，所述的信号处理单片机与无线通信模块也电连接。
进一步，所述的手臂信号采集传感器包括若干阵列排列的力传感器和具体弹性的套环，所述手臂信号采集传感器每次采集一组力传感器的信号并由滤波与模数转换电路处理后形成一个较长的数字信号或一个数字信号组；所述手臂信号采集传感器每次采集一组力传感器的信号并由滤波与模数转换电路处理后形成一个较长的数字信号或一个数字信号组，该数字信号或一个数字信号组中的每一个变量对应表达一个带有时间参数的一个力传感器的测量数值，该测量数值通过信号处理单片机发送到无线通信模块。
进一步，所述的手臂信号采集传感器包括若干阵列排列的肌电传感器。
进一步，穿戴单元通过无线通信与在线主机连接，所述的穿戴单元还通过无线通信与机动单元连接；所述的在线主机包括相互连接的通信模块和运算模块，上述的通信模块至少用于连接穿戴单元的无线通信模块并且接收带有时间参数的每个力传感器的测量数值，并发送给运算模块；上述的运算模块至少用于进行学习运算，并将学习运算的结果生成单片机烧录程序发送给通信模块，由通信模块转发无线通信模块，由无线通信模块转发给信号处理单片机。
进一步，所述的无线通信采用5G协议标准的极化码进行编码。
进一步，所述的无线通信采用模拟常规通信的编码进行传输，所述的常规通信是指随机获取的无线通信信号。
进一步，所述的机动单元包括相互电连接的外部传感器、执行主机、机动开关和机动通信模块，机动通信模块用于机动单元与穿戴单元的通信，也用于机动单元与在线主机的通信；所述的外部传感器包括磁传感器、电光传感器、温度传感器及其组合，外部传感器用于获取机动单元的工作环境并通过机动通信模块发送给在线主机；所述的执行主机用于获取在线主机或穿戴单元的通信命令后对机动单元的机动开关发出作业命令。
进一步，所述的机动单元包括机械臂结构，机械臂结构包括旋转基座、连杆、液压杆、电机驱动爪，相应的机动开关包括液压电磁阀和电机开关。
有益效果
本申请通过手臂信号采集传感器或背肌信号采集传感器可以直接获取使用者的体感信息，当使用者想要做出某个肌肉动作时肌肉的运动将信号传递给手臂信号采集传感器或背肌信号采集传感器，然后滤波与模数转换电路完成信号的去噪和优化，然后由信号处理单片机对信号进行直接处理可以生成使用者的意图信息也即获得使用者的命令想法，本申请还可以通过无线通信模块向外传输无线通讯信息以其延申计算能力和信息传递能力；穿戴单元可以实现对不同穿戴者的肌肉运动习惯进行学习、适应、识别再执行的过程；本申请在线主机通过机动通信模块向执行主机发送最高优先级的命令，执行主机对机动单元的机动开关直接发出作业命令以解决紧急环境的对应的问题。通过这种方式可以克服使用者应急反应能力不足的缺陷。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本申请一种施例的结构示意图。
图2是一种实施例的手臂信号采集传感器的结构展开图。
图3是本申请一种施例的电路连接图。
图4是本申一种实施例与机动单元、在线主机连接的示意图。
图5是在线主机的实施框图。
图6是机动单元实施的结构示意图。
具体实施方式
具体实施时，一种基于手臂体感交互技术的可穿戴装置的实施例，如图1和3，包括穿戴单元1，所述的穿戴单元1整体为可穿戴的外罩形状，在穿戴单元1被穿戴后穿戴者的手臂位置且位于穿戴单元1上设置环形的手臂信号采集传感器12，在穿戴单元1被穿戴后穿戴者的背部位置且位于穿戴单元1上还设置背肌信号采集传感器14，穿戴单元1上还设置控制器13，穿戴单元1的中部设置用于穿戴的拉链15，穿戴单元1的下部设置用于贴身的环状束缚带16，所述的控制器13包括信号处理单片机、无线通信模块、供电电路、滤波与模数转换电路，所述的手臂信号采集传感器12、背肌信号采集传感器14均和滤波与模数转换电路电连接，滤波与模数转换电路还分别与供电电路、信号处理单片机电连接，所述信号处理单片机、无线通信模块分布与供电电路电连接，所述的信号处理单片机与无线通信模块也电连接；实施中使用者穿戴所述的穿戴单元1后将手臂放置在手臂信号采集传感器12内，并且背部紧贴背肌信号采集传感器14，通过手臂信号采集传感器12或背肌信号采集传感器14可以直接获取使用者的体感信息，当使用者想要做出某个肌肉动作时肌肉的运动将信号传递给手臂信号采集传感器12或背肌信号采集传感器14，然后滤波与模数转换电路完成信号的去噪和优化，然后由信号处理单片机对信号进行直接处理可以生成使用者的意图信息也即获得使用者的命令想法，使用中还可以通过无线通信模块向外传输无线通讯信息以延申计算能力和信息传递能力，实施中所述的信号处理单片机可以采用通用的信息处理单片机也可以使用性能良好的专用单片机，所述的无线通信模块或滤波与模数转换电路也可以采用通用的处理模块，实施中还需要匹配稳压、调压等电路，无线通信具体可以采用蓝牙协议或其他移动通信协议。
如图2，所述的手臂信号采集传感器12包括若干阵列排列的力传感器121和具体弹性的套环122，所述手臂信号采集传感器12每次采集一组力传感器121的信号并由滤波与模数转换电路处理后形成一个较长的数字信号或一个数字信号组；所述手臂信号采集传感器12每次采集一组力传感器121的信号并由滤波与模数转换电路处理后形成一个较长的数字信号或一个数字信号组，该数字信号或一个数字信号组中的每一个变量对应表达一个带有时间参数的一个力传感器121的测量数值，该测量数值通过信号处理单片机发送到无线通信模块；实施中，通过每次采集一组力传感器121的信号并由滤波与模数转换电路处理后形成一个较长的数字信号或一个数字信号组可以增加测试数据的代表性，另外由于需要采集的肌肉信息比较分散且不规则，所以必须要面积性的测量数据才能真实反映测试的数值。上述的采集阵列的传感器信息就是要形成面积性的测量数据。实施中背肌信号采集传感器14与手臂信号采集传感器12的结构相同。
实施中，所述的手臂信号采集传感器12包括若干阵列排列的肌电传感器；实施中，肌电传感器应用比较成熟，通过和肌电传感器的有机结合，可以充分发挥其效率高/成本低的优点，另外也较少了开发阵列力传感器121的难度。
如图4，穿戴单元1通过无线通信与在线主机3连接，所述的穿戴单元1还通过无线通信与机动单元2连接；如图5，所述的在线主机3包括相互连接的通信模块和运算模块，上述的通信模块至少用于连接穿戴单元1的无线通信模块并且接收带有时间参数的每个力传感器121的测量数值，并发送给运算模块；上述的运算模块至少用于进行学习运算，并将学习运算的结果生成单片机烧录程序发送给通信模块，由通信模块转发无线通信模块，由无线通信模块转发给信号处理单片机；实施中通过学习运算可以首先获得带有时间参数的每个力传感器121的测量数值，然后通过实际的使用人员的动作意图建立测量数值与动作目的之间的特征联系，学习运算的算法可以采用机器深度学习算法类，在学习的运算中可以建立测量数值与动作目的之间的映射表，该映射表以单片机程序的方式制作为数据包由通信模块转发无线通信模块，由无线通信模块转发给信号处理单片机，值得注意的是该信号处理单片机在该实施时是可反复编程烧录的单片机。通过这种方式穿戴单元1可以实现对不同穿戴者的肌肉运动习惯进行学习、适应、识别再执行的过程。
所述的无线通信采用5G协议标准的极化码进行编码；实施中相应的硬件也需要采用支持5G通信的硬件，通过该实施可以提高通信效率。
所述的无线通信采用模拟常规通信的编码进行传输，所述的常规通信是指随机获取的无线通信信号；实施中，采用一种固定的特别的通信编码对于特定是传输是不利的，这种传输容易被识别、拦截、破解，进而可能对通信过程有较大的影响；通过随机获取无线通信信号（该通信信号一般是常规的/非特异的），然后利用该无线通信信号作为干扰与目的通信编码一起组合成一个模拟的通信编码可以较少被识别、拦截、破解的概率。
实施中，如图6，所述的机动单元2包括相互电连接的外部传感器21、执行主机22、机动开关23和机动通信模块24，机动通信模块用于机动单元2与穿戴单元1的通信，也用于机动单元2与在线主机3的通信；所述的外部传感器包括磁传感器、电光传感器、温度传感器及其组合，外部传感器用于获取机动单元2的工作环境并通过机动通信模块发送给在线主机3；所述的执行主机用于获取在线主机3或穿戴单元1的通信命令后对机动单元2的机动开关发出作业命令；实施中，该在线主机3不断获取外部传感器采集到的工作环境信息，并且在出现紧急的工作环境时，在线主机3通过机动通信模块向执行主机22发送最高优先级的命令，执行主机22对机动单元2的机动开关23直接发出作业命令以解决紧急环境的对应的问题。通过这种方式可以克服使用者应急反应能力不足的缺陷。尤其可以增加使用者在复杂的生产生活中全局把控的能力。
所述的机动单元2包括机械臂结构，机械臂结构包括旋转基座、连杆25、液压杆26、电机驱动爪27，相应的机动开关23包括液压电磁阀和电机开关。
在实施本申请时可以把部分单元、单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。
以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

Claims (4)

1.一种基于手臂体感交互技术的可穿戴装置，其特征在于，包括穿戴单元，所述的穿戴单元整体为可穿戴的外罩形状，在穿戴单元被穿戴后穿戴者的手臂位置且位于穿戴单元上设置环形的手臂信号采集传感器，所述的手臂信号采集传感器包括若干阵列排列的形成面积性的测量数据的力传感器和/或肌电传感器和具体弹性的套环，所述手臂信号采集传感器每次采集一组力传感器的信号并由滤波与模数转换电路处理后形成一个较长的数字信号或一个数字信号组；所述手臂信号采集传感器每次采集一组力传感器的信号并由滤波与模数转换电路处理后形成一个较长的数字信号或一个数字信号组，该数字信号或一个数字信号组中的每一个变量对应表达一个带有时间参数的一个力传感器的测量数值，该测量数值通过信号处理单片机发送到无线通信模块；在穿戴单元被穿戴后穿戴者的背部位置且位于穿戴单元上还设置背肌信号采集传感器，穿戴单元上还设置控制器；所述的控制器包括信号处理单片机、无线通信模块、供电电路、滤波与模数转换电路，所述的手臂信号采集传感器、背肌信号采集传感器均和滤波与模数转换电路电连接，滤波与模数转换电路还分别与供电电路、信号处理单片机电连接，所述信号处理单片机、无线通信模块分布与供电电路电连接，所述的信号处理单片机与无线通信模块也电连接，信号处理单片机是可反复编程烧录的单片机；穿戴单元通过无线通信与在线主机连接，所述的穿戴单元还通过无线通信与机动单元连接；所述的在线主机包括相互连接的通信模块和运算模块，上述的通信模块至少用于连接穿戴单元的无线通信模块并且接收带有时间参数的每个力传感器的测量数值，并发送给运算模块；上述的运算模块至少用于进行学习运算，并将学习运算的结果生成单片机烧录程序发送给通信模块，由通信模块转发无线通信模块，由无线通信模块转发给信号处理单片机；上述学习运算可以首先获得带有时间参数的每个力传感器的测量数值，然后通过实际的使用人员的动作意图建立测量数值与动作目的之间的特征联系，学习运算的算法可以采用机器深度学习算法类，在学习的运算中可以建立测量数值与动作目的之间的映射表，该映射表以单片机程序的方式制作为数据包由通信模块转发无线通信模块，由无线通信模块转发给信号处理单片机；穿戴单元的中部设置用于穿戴的拉链，穿戴单元的下部设置用于贴身的环状束缚带；所述的机动单元包括相互电连接的外部传感器、执行主机、机动开关和机动通信模块，机动通信模块用于机动单元与穿戴单元的通信，也用于机动单元与在线主机的通信；所述的外部传感器包括磁传感器、电光传感器、温度传感器及其组合，外部传感器用于获取机动单元的工作环境并通过机动通信模块发送给在线主机；所述的执行主机用于获取在线主机或穿戴单元的通信命令后对机动单元的机动开关发出作业命令；在线主机（3）不断获取外部传感器采集到的工作环境信息，并且在出现紧急的工作环境时，在线主机（3）通过机动通信模块向执行主机（22）发送最高优先级的命令，执行主机（22）对机动单元（2）的机动开关（23）直接发出作业命令以解决紧急环境的对应的问题。
2.如权利要求1所述的一种基于手臂体感交互技术的可穿戴装置，其特征在于，所述的无线通信采用5G协议标准的极化码进行编码。
3.如权利要求1所述的一种基于手臂体感交互技术的可穿戴装置，其特征在于，所述的无线通信采用模拟常规通信的编码进行传输，所述的常规通信是指随机获取的无线通信信号。
4.如权利要求1所述的一种基于手臂体感交互技术的可穿戴装置，其特征在于，所述的机动单元包括机械臂结构，机械臂结构包括旋转基座、连杆、液压杆、电机驱动爪，相应的机动开关包括液压电磁阀和电机开关。
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