CN110780736A - 基于柔性手套的人机交互系统及方法 - Google Patents

基于柔性手套的人机交互系统及方法 Download PDF

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CN110780736A CN201910957400.4A CN201910957400A CN110780736A CN 110780736 A CN110780736 A CN 110780736A CN 201910957400 A CN201910957400 A CN 201910957400A CN 110780736 A CN110780736 A CN 110780736A
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王凤霞
章云霖
孙立宁
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Abstract

本发明公开了一种基于柔性手套的人机交互系统及方法,所述系统包括:柔性手套,包括手掌及若干指关节,所述指关节之间设有若干柔性传感器;数据采集模块,用于采集柔性传感器的电压信号;数据处理模块,用于对柔性传感器的形变信号进行滤波、放大和降噪处理后输出电压信号;数据判别模块,用于对电压信号进行判别,将不同的电压信号转变为对应的人机交互控制指令。本发明提供的人机交互系统具有制备方法简单、生物兼容性强、能耗低、制备成本低和程序逻辑信息易于编写等优势,且具备柔性、可拉伸等特性,在未来的人机交互领域具有广泛的应用前景。

Description

基于柔性手套的人机交互系统及方法
技术领域
本发明涉及柔性传感技术和人机交互技术领域,特别是涉及一种基于柔性手套的人机交互系统及方法。
背景技术
人机交互(human-machine interaction,HMI)是指人与机器间使用某种对话语言,以一定的交互方式,为完成确定任务的信息交换过程。随着科学技术和交互概念的发展,“人机交互”概念在人们生产生活中的存在感越发凸显。人机交互方式主要经历了三个阶段,分别是批处理界面(batch interface,BI)、命令行界面(command line interface,CLI)和图形用户界面(graphical user interface,GUI)。
BI作为最原始的操作界面,是计算机刚刚出现时为降低计算机使用成本而提出的用户界面,用户将一批任务上传给系统之后便不再干预,由系统执行完成所有工作,基本不具备任何交互性;而CLI要求用户在DOS操作系统中,键入特定的命令行代码才能与计算机完成交互。这种命令行代码语法有严格的规范,容错率低,操作繁琐,门槛较高,很难向社会大众推广;自发明鼠标以来,人机交互进入图形交互界面阶段。用户可以直接拖动鼠标,通过点选、框选等动作,与计算机产生直观交互。
随着新的交互场景和交互技术的出现,更加自然直观的自然用户界面(naturaluser interface,NUI)被认为是下一代交互界面的发展大势。在这种全新的交互界面下,用户只要使用生活中最自然的交流方式,比如语音对话或四肢动作,即可与计算机完成交互,让人机交互发生得更流畅。智能数据手套具有其他交互媒介无法比拟的稳定性和可拓展性,并且不断向品种多样化的方向发展。光纤式手套虽在解算精度方面变现出色,但其售价高昂,多用作科研机构的辅助交互设备。肌电式手环,虽反应迅速,但信噪比低,容易受到外部环境的干扰,交互体验欠佳。力反馈式手套浸入感强,多用于VR游戏体验的提升,但交互拓展性差。可见,目前智能手套制备工艺较为复杂、成本较高、不利于大范围人机交互方面的应用。
因此,针对上述技术问题,有必要提供一种基于柔性手套的人机交互系统及方法。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种基于柔性手套的人机交互系统及方法,以针对性地解决现有的智能手套的不足,提高智能手套的可推广性。
为了实现上述目的,本发明一实施例提供的技术方案如下:
一种基于柔性手套的人机交互系统,所述系统包括:
柔性手套,包括手掌及若干指关节,所述指关节之间设有若干柔性传感器;
数据采集模块,用于采集柔性传感器的电压信号;
数据处理模块,用于对柔性传感器的形变信号进行滤波、放大和降噪处理后输出电压信号;
数据判别模块,用于对电压信号进行判别,将不同的电压信号转变为对应的人机交互控制指令。
作为本发明的进一步改进,所述指关节包括若干位于手指端部的第一指关节及位于第一指关节和手掌之间的第二指关节。
作为本发明的进一步改进,所述第一指关节上设有第一安装槽及位于第一安装槽两侧的第一排线孔,第二指关节上设有第二安装槽及位于第二指关节两侧的第二排线孔,所述第一安装槽和/或第二安装槽用于固定安装柔性传感器。
作为本发明的进一步改进,所述柔性传感器依次包括柔性基底、形变敏感层、电极以及封装层。
作为本发明的进一步改进,所述电压信号为各柔性传感器电压信号的组合,所述电压信号和人机交互控制指令为一一对应设置。
本发明一实施例提供的技术方案如下:
一种基于柔性手套的人机交互方法,所述方法包括:
S1、在手掌上安装指关节及柔性传感器,搭建柔性手套;
S2、向柔性传感器输出稳定电压;
S3、采集柔性传感器反馈的电压信号;
S4、对电压信号进行判别,将不同的电压信号转变为对应的人机交互控制指令。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S4中“对电压信号进行判别”具体为:
检测每个通道中电压信号的最大值和最小值,当最大值和最小值相同时,判定对应的手指无弯曲,记为0,当最大值和最小值不同时,判定对应的手指弯曲,记为1。
作为本发明的进一步改进,所述电压信号为5位由0和1组成的阵列信号。
作为本发明的进一步改进,所述阵列信号和人机交互控制指令为一一对应设置。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S3还包括:
对采集到的电压信号进行稳压、滤波、放大和降噪。
本发明的有益效果是:
本发明提供的人机交互系统具有制备方法简单、生物兼容性强、能耗低、制备成本低和程序逻辑信息易于编写等优势,且具备柔性、可拉伸等特性,在未来的人机交互领域具有广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,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的附图。
图1为本发明中基于柔性手套的人机交互系统的结构示意图;
图2为本发明中第一指关节的结构示意图;
图3为本发明中第二指关节的结构示意图;
图4为本发明中基于柔性手套的人机交互方法的流程示意图;
图5为本发明一具体实施例中柔性传感器受拉伸作用时电信号的变化图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,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,都应当属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种基于柔性手套的人机交互系统,包括:
柔性手套,包括手掌及若干指关节,指关节之间设有若干柔性传感器;
数据采集模块,用于采集柔性传感器的电压信号;
数据处理模块,用于对柔性传感器的形变信号进行滤波、放大和降噪处理后输出电压信号;
数据判别模块,用于对电压信号进行判别,将不同的电压信号转变为对应的人机交互控制指令。
本发明还公开了一种基于柔性手套的人机交互方法,包括:
S1、在手掌上安装指关节及柔性传感器,搭建柔性手套;
S2、向柔性传感器输出稳定电压;
S3、采集柔性传感器反馈的电压信号;
S4、对电压信号进行判别,将不同的电压信号转变为对应的人机交互控制指令。
参图1所示,一种基于柔性手套的人机交互系统,其包括:
柔性手套10,包括手掌11及若干指关节12,指关节12之间设有若干柔性传感器13;
数据采集模块20,用于采集柔性传感器的电压信号;
数据处理模块30,用于对柔性传感器的形变信号进行滤波、放大和降噪处理后输出电压信号;
数据判别模块40,用于对电压信号进行判别,将不同的电压信号转变为对应的人机交互控制指令。
本发明中的柔性手套为3D打印而成,使用Solidworks建模,根据使用者手部尺寸调整3D模型后,自行使用TPU材料在3D打印机中打印的柔性手套,柔性手套主要用来融托手指及柔性传感器。
结合图2、图3所示,指关节12包括若干位于手指端部的第一指关节121及位于第一指关节和手掌之间的第二指关节122。
其中,第一指关节121上设有第一安装槽1211及位于第一安装槽两侧的第一排线孔1212,第二指关节122上设有第二安装槽1221及位于第二指关节两侧的第二排线孔1222,第一安装槽和/或第二安装槽用于固定安装柔性传感器13。柔性传感器13的电极连线在柔性手套上预留有排线孔,保证走线清晰,免于损坏。
优选地,本发明中的柔性传感器依次包括包括柔性基底、形变敏感层、电极以及封装层。各层均为全柔性,保证与柔性手套的良好贴合,与随运动过程的对应拉伸,主要用于监测手指的运动状态。
本发明中3D打印的柔性手套能够融托手指及柔性传感器,柔性传感器能够监测多根手指的运动状态,数据采集模块能够实现电信号的转换、滤波、放大及采集,数据判别模块能实现对电压信号进行判别,将不同的电压信号转变为对应的控制指令。本发明中能够通过监测手指的不同运动引起形变传感器的电压信号的改变,并根据上述产生的不同电信号的耦合效应作为人机交互控制界面的输入信号,最后通过控制程序进而实现人机交互界面的控制。
本发明的柔性手套采用3D多节设计,能够完美实现人体手指的融托,而且便于柔性传感器的固定及人体手指的灵活运动,而且其能够实时监测不同手指的运动状态,并能将其作为信号源,输入人机控制界面,实现对无人机、桌面游戏等的控制。另外,本发明提供的柔性手套的制备方法简单,生物兼容性强、能耗低、制备成本低等优势,且具备柔性、可拉伸等特性,在人机交互领域具有广泛的应用前景。
参图4所示,本发明中基于柔性手套的人机交互方法,具体包括:
S1、在手掌上安装指关节及柔性传感器,搭建柔性手套;
S2、向柔性传感器输出稳定电压;
S3、采集柔性传感器反馈的电压信号;
S4、对电压信号进行判别,将不同的电压信号转变为对应的人机交互控制指令。
步骤S1具体为:
1、利用3D打印的方法,打印预先设置尺寸的柔性手套,作为智能手套的支架;
2、在打印好的手套支架上组装柔性传感器作为形变感应单元;
3、在手套支架及柔性电极阵列上面布置电极连线,来连接柔性传感器与数据处理模块和数据采集模块。
其中,电极的排布可以采用喷墨印刷、丝网印刷或粘贴法中的任意一种。
步骤S2中,针对半导体材料的电学特性,为了方便程序对信号的判别,采用稳压芯片向柔性传感器提供稳定电压。
步骤S3为电压信号的采集步骤,信号采集使用的是Labview内封装好的DAQmx VI函数,实现多通道电压信号的同时采集。
其中,步骤S4中“对电压信号进行判别”具体为:
检测每个通道中电压信号的最大值和最小值,当最大值和最小值相同时,判定对应的手指无弯曲,记为0,当最大值和最小值不同时,判定对应的手指弯曲,记为1。如此,本发明中的电压信号为5位由0和1组成的阵列信号,且阵列信号和人机交互控制指令为一一对应设置。
步骤S3还包括:
对采集到的电压信号进行稳压、放大、滤波和降噪。
信号判别是对采集到的数据处理模块输出的电压信号的分析。由于采用了稳压芯片,所以柔性手套拉伸带来的脉冲信号很容易能通过采集数组中的最大和最小值的判断来进行识别有无手指运动信号。
其中,电压信号到控制指令的转化是通过对采集到的柔性传感器阵列的电压脉冲信号进行排列组合,预先设定对应的人机交互指令,将不同的阵列信号转化为对应的控制指令,用最简单的程序算法实现柔性手套的人机交互界面的搭建。
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
将Eco-flex预聚物倒在打印好的PLA模具中,放在加热台上加热,固化后揭下,作为离子凝胶传感器的柔性基底。在离子液体(1-乙烯基-3-乙基咪唑二腈胺盐)中加入0.5%-2%的过硫酸铵(APS)作为离子液体热聚合的引发剂。将混合液置于离心管中混匀20分钟后滴入制备好的Eco-flex模具中,放在加热台上加热70℃下、40分钟,固化后取下,用去离子水再次清洗离子凝胶薄膜2分钟。待烘干后在凝胶上粘贴焊接好导线的小块铜胶带。最后滴涂Eco-flex预聚物低温加热等待聚合,制成高敏感度柔性传感器,在外力作用下电阻变化幅度如图5所示。
将3D打印好的柔性手套各组件进行组装,手套各零部件上均预留有穿线孔,可使用透明弹性丝线进行固定。将柔性离子凝胶传感器放入手指上预留孔处进行固定。柔性传感器上引出的导线也通过柔性手套上预留好的孔进行排布后依次与数据处理模块和数据采集模块相连,如图1所示。
通过数据处理模块的稳压芯片输出1.6V稳定电压,当柔性传感器阵列中某个单元随手指弯曲产生拉伸,会输出一个脉冲信号至数据采集模块。编写人机交互程序,通过分析接收到的脉冲信号识别柔性传感器阵列的受力情况,并将其转化为交互控制指令,如:当握拳时,柔性传感器阵列中五个手指的脉冲电压信号都达到1.8V,数据采集模块采集到“11111”的阵列信号,并将其转换为“停止”的交互指令。从而实现可应用于实际生活不同交互应用的人机交互界面的搭建。
实施例2:
将PDMS预聚物倒在打印好的PLA模具中,放在加热台上加热,固化后揭下,作为离子凝胶传感器的柔性基底。在离子液体(1-乙烯基-3-乙基咪唑二腈胺盐)中加入0.5%-2%的过硫酸铵(APS)作为离子液体热聚合的引发剂,再加入1.5%-3.5%的单分散二氧化硅微球溶液作为在力敏感层加入微孔结构的模版。将混合液置于离心管中混匀20分钟后滴入制备好的PDMS模具中,放在加热台上加热70℃、40分钟,固化后取下。用氢氧化钾溶液对离子凝胶进行冲洗5分钟,后使用去离子水再次清洗离子凝胶薄膜2分钟。待烘干后在凝胶上粘贴焊接好导线的小块铜胶带。最后滴涂Eco-flex预聚物低温加热等待聚合,制成带有微孔结构的高敏感度柔性传感器,在外力作用下电阻变化如图1所示。
将3D打印好的柔性手套各组件进行装配,手套各零部件上均预留有穿线孔,可使用透明弹性丝线进行固定。将柔性离子凝胶传感器放入手指上预留的孔处进行固定。柔性传感器上引出的导线通过柔性手套上预留好的孔进行排布后依次与数据处理模块和数据采集模块相连,如图1所示。
通过数据处理模块的稳压芯片输出1.6V稳定电压,当柔性传感器阵列中某个单元随手指弯曲产生拉伸,会输出一个脉冲信号至数据采集模块。编写人机交互程序,通过分析接收到的脉冲信号识别柔性传感器阵列的受力情况,并将其转化为交互控制指令,如:当大拇指弯曲时,柔性传感器阵列中拇指的脉冲电压信号达到1.8V,数据采集模块采集到“10000”的阵列信号,并将其转换为“向右”的交互指令。从而实现可应用于实际生活不同交互应用的人机交互界面的搭建。
实施例3:
将Eco-flex预聚物倒在打印好的PLA模具中,放在加热台上加热,固化后揭下,作为离子凝胶传感器的柔性基底。在离子液体(1-乙烯基-3-乙基咪唑二腈胺盐)中加入2%的银纳米线,再加入0.5%-2%的过硫酸铵(APS)作为离子液体热聚合的引发剂。将混合液置于离心管中混匀20分钟后滴入制备好的Eco-flex模具中,放在加热台上加热70℃下40分钟,固化后取下。用去离子水对离子凝胶进行冲洗5分钟。待烘干后在凝胶上粘贴焊接好导线的小块铜胶带。最后滴涂Eco-flex预聚物低温加热等待聚合,制成带有纳米线网络微结构的高敏感度柔性传感器,在外力作用下电阻变化幅度与图1相似。
将3D打印好的柔性手套各组件进行组装,手套各零部件上均预留有穿线孔,可使用透明弹性丝线进行固定。将柔性离子凝胶传感器放入手指上预留的孔处进行固定。柔性传感器上引出的导线通过柔性手套上预留好的孔进行排布后依次与数据处理模块和数据采集模块相连,如图1所示。
通过数据处理模块的稳压芯片输出1.6V稳定电压,当柔性传感器阵列中某个单元随手指弯曲产生拉伸,会输出一个脉冲信号至数据采集模块。通过数据处理模块的稳压芯片输出1.6V稳定电压,当柔性传感器阵列中某个单元随手指弯曲产生拉伸,会输出一个脉冲信号至数据采集模块。编写人机交互程序,通过分析接收到的脉冲信号识别柔性传感器阵列的受力情况,并将其转化为交互控制指令,如:当食指弯曲时,柔性传感器阵列中食指的脉冲电压信号达到1.8V,数据采集模块采集到“01000”的阵列信号,并将其转换为“向下”的交互指令。从而实现可应用于实际生活不同交互应用的人机交互界面的搭建。
实施例4:
将Eco-flex预聚物倒在打印好的PLA模具中,放在加热台上加热,固化后揭下,作为水凝胶传感器的柔性基底。制备高氯酸锂、丙烯酸酯、水凝胶预聚物,将预聚物加入制备好的Eco-flex模具中,放在加热台上加热70度30分钟固化。在水凝胶上粘贴焊接好导线的小块铜胶带。最后滴涂Eco-flex预聚物低温加热等待聚合,在外力作用下电阻变化幅度与图1相似。
将3D打印好的柔性手套各组件进行装配,手套各零部件上均预留有穿线孔,可使用透明弹性丝线进行固定。将柔性水凝胶传感器放入手指上预留的孔处进行固定。柔性传感器上引出的导线通过柔性手套上预留好的孔进行排布后依次与数据处理模块和数据采集模块相连,如图1所示。
通过数据处理模块的稳压芯片输出1.6V稳定电压,当柔性传感器阵列中某个单元随手指弯曲产生拉伸,会输出一个脉冲信号至数据采集模块。编写人机交互程序,通过分析接收到的脉冲信号识别柔性传感器阵列的受力情况,并将其转化为交互控制指令,如:当拇指和食指同时弯曲时,柔性传感器阵列中拇指和食指的脉冲电压信号达到1.8V,数据采集模块采集到“11000”的阵列信号,并将其转换为“确定”的交互指令。从而实现可应用于实际生活不同交互应用的人机交互界面的搭建。
实施例5:
将Eco-flex预聚物倒在打印好的PLA模具中,放在加热台上加热,固化后揭下,作为水凝胶传感器的柔性基底。将氯化钙与丙烯酸酯的水凝胶预聚物中加入银纳米线搅拌后,进行超声分散。将分散后的水凝胶预聚物加入制备好的Eco-flex模具中,放在加热台上加热70度30分钟,待固化后取下。在水凝胶上粘贴焊接好导线的小块铜胶带。最后滴涂Eco-flex预聚物低温加热等待聚合,制成带有银纳米线网络微结构的柔性高敏感度水凝胶传感器,在外力作用下电阻变化幅度与图1相似。
将3D打印好的柔性手套各组件进行装配,手套各零部件上均预留有穿线孔,可使用透明弹性丝线进行固定。将柔性水凝胶传感器放入手指上预留的孔处进行固定。传感器上引出的导线通过柔性手套上预留好的孔进行排布后依次与数据处理模块和数据采集模块相连,如图1所示。
通过数据处理模块的稳压芯片输出1.6V稳定电压,当柔性传感器阵列中某个单元随手指弯曲产生拉伸,会输出一个脉冲信号至数据采集模块。编写人机交互程序,通过分析接收到的脉冲信号识别柔性传感器阵列的受力情况,并将其转化为交互控制指令,如:当小指弯曲时,柔性传感器阵列中小指的脉冲电压信号达到1.8V,数据采集模块采集到“00001”的阵列信号,并将其转换为“向左”的交互指令。从而实现可应用于实际生活不同交互应用的人机交互界面的搭建。
实施例6:
将Eco-flex预聚物倒在打印好的PLA模具中,放在加热台上加热,固化后揭下,作为柔性硅胶传感器的基底。准备Eco-flex预聚物,充分搅拌后加入银纳米线,进行超声分散5min。将混合物置于倒入制备好的Eco-flex模具中,放在加热台上加热70℃下40分钟,固化后取下。在硅胶两端粘贴焊接好导线的小块铜胶带。最后滴涂Eco-flex预聚物低温加热等待聚合,制成带纳米线网络微结构的柔性硅胶传感器,在外力作用下电阻变化幅度与图1相似。
将3D打印好的柔性手套各组件进行装配,手套各零部件上均预留有穿线孔,可使用透明弹性丝线进行固定。将柔性硅胶传感器放入手指上预留的孔处进行固定。传感器上引出的导线通过柔性手套上预留好的孔进行排布后依次与数据处理模块和数据采集模块相连,如图1所示。
通过数据处理模块的稳压芯片输出1.6V稳定电压,当柔性传感器阵列中某个单元随手指弯曲产生拉伸,会输出一个脉冲信号至数据采集模块。编写人机交互程序,通过分析接收到的脉冲信号识别柔性传感器阵列的受力情况,并将其转化为交互控制指令,如:当中指和无名指弯曲时,柔性传感器阵列中中指和无名指的脉冲电压信号达到1.8V,数据采集模块采集到“00110”的阵列信号,并将其转换为“取消”的交互指令。从而实现可应用于实际生活不同交互应用的人机交互界面的搭建。
由以上技术方案可以看出,本发明具有如下有益效果:
本发明提供的柔性传感器制备工艺简单,易于操作,得到的离子凝胶柔性传感器具有低成本、高灵敏度、高稳定性等优势,且具备良好柔性、可拉伸性和良好的生物兼容性,并展现出在人机交互智能手套上的良好应用前景;
本发明提供的基于柔性传感器阵列的柔性手套制备方法易于操作,成本低,可靠性提高,在人机交互过程中穿戴舒适。
本发明搭建的人机交互界面交互逻辑简单,程序编写逻辑清晰,编写简单。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于柔性手套的人机交互系统,其特征在于,所述系统包括:
柔性手套,包括手掌及若干指关节,所述指关节之间设有若干柔性传感器;
数据采集模块,用于采集柔性传感器的电压信号;
数据处理模块,用于对柔性传感器的形变信号进行滤波、放大和降噪处理后输出电压信号;
数据判别模块,用于对电压信号进行判别,将不同的电压信号转变为对应的人机交互控制指令。
2.根据权利要求1所述的基于柔性手套的人机交互系统,其特征在于,所述指关节包括若干位于手指端部的第一指关节及位于第一指关节和手掌之间的第二指关节。
3.根据权利要求2所述的基于柔性手套的人机交互系统,其特征在于,所述第一指关节上设有第一安装槽及位于第一安装槽两侧的第一排线孔,第二指关节上设有第二安装槽及位于第二指关节两侧的第二排线孔,所述第一安装槽和/或第二安装槽用于固定安装柔性传感器。
4.根据权利要求1所述的基于柔性手套的人机交互系统,其特征在于,所述柔性传感器依次包括柔性基底、形变敏感层、电极以及封装层。
5.根据权利要求1所述的基于柔性手套的人机交互系统,其特征在于,所述电压信号为各柔性传感器电压信号的组合,所述电压信号和人机交互控制指令为一一对应设置。
6.一种基于柔性手套的人机交互方法,其特征在于,所述方法包括:
S1、在手掌上安装指关节及柔性传感器,搭建柔性手套;
S2、向柔性传感器输出稳定电压;
S3、采集柔性传感器反馈的电压信号;
S4、对电压信号进行判别,将不同的电压信号转变为对应的人机交互控制指令。
7.根据权利要求6所述的基于柔性手套的人机交互方法,其特征在于,所述步骤S4中“对电压信号进行判别”具体为:
检测每个通道中电压信号的最大值和最小值,当最大值和最小值相同时,判定对应的手指无弯曲,记为0,当最大值和最小值不同时,判定对应的手指弯曲,记为1。
8.根据权利要求7所述的基于柔性手套的人机交互方法,其特征在于,所述电压信号为5位由0和1组成的阵列信号。
9.根据权利要求8所述的基于柔性手套的人机交互方法,其特征在于,所述阵列信号和人机交互控制指令为一一对应设置。
10.根据权利要求6所述的基于柔性手套的人机交互方法,其特征在于,所述步骤S3还包括:
对采集到的电压信号进行稳压、滤波、放大和降噪。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112148244A (zh) * 2020-10-09 2020-12-29 天津大学 基于fpga与高精度柔性触觉传感器的触感采集认知平台
CN114063782A (zh) * 2021-11-19 2022-02-18 南京邮电大学 基于MXene/PAA水凝胶的智能人机交互传感装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112148244A (zh) * 2020-10-09 2020-12-29 天津大学 基于fpga与高精度柔性触觉传感器的触感采集认知平台
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