CN115904067A - 可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括：穿戴部，穿戴部用于穿戴于人体，穿戴部设有第一电极，穿戴部上设有至少两个安装位；检测部，检测部设有第二电极，检测部可拆卸地或可活动地连接在其中一安装位上；介电元件，连接在第一电极和/或第二电极上；在检测部连接在其中任一安装位的情形下，介电元件位于第一电极和第二电极之间，第一电极上通过介电元件与第二电极相对形成压力传感器。

Description

可穿戴设备

技术领域

本申请属于电子产品技术领域，具体涉及一种可穿戴设备。

背景技术

近几年虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术迅速发展，市面上大部分VR设备包括两个部分：头戴显示器和手柄/套。通过在手柄/套中内置惯性传感器和力传感器等来模拟用户手部真实的运动情况，帮助用户完成虚拟场景的交互操作。

但是现有的VR手套产品上压力传感器数量有限，压力传感器的位置相对固定，根据压力传感器设置的位置，只能对人手动作进行简单的模拟，无法满足不同的采样需求。

发明内容

本申请旨在提供一种电子设备，至少解决现有压力传感器的位置相对固定，根据压力传感器设置的位置，只能对人手动作进行简单的模拟，无法满足不同的采样需求。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请实施例提出了一种可穿戴设备，包括：

穿戴部，所述穿戴部用于穿戴于人体，所述穿戴部设有第一电极，所述穿戴部上设有至少两个安装位；

检测部，所述检测部设有第二电极，所述检测部可拆卸地或可活动地连接在其中一所述安装位上；

介电元件，连接在所述第一电极和/或所述第二电极上；

在所述检测部连接在其中任一所述安装位的情形下，所述介电元件位于所述第一电极和所述第二电极之间，所述第一电极通过所述介电元件与所述第二电极相对形成压力传感器。

在本申请的实施例中，可穿戴设备包括穿戴部、检测部和介电元件，穿戴部设有第一电极，检测部设有第二电极，介电元件连接在第一电极和/或第二电极上，穿戴部上设有用于设置检测部的至少两个安装位，由此在检测部连接在其中任一安装位时，介电元件位于第一电极和第二电极之间，第一电极能够通过介电元件与第二电极相对形成压力传感器，极大地增加了可穿戴设备中压力传感器布局的灵活性，满足不同的采样需求。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请一实施例提供的可穿戴设备的正面示意图；

图2是根据本申请一实施例提供的可穿戴设备的背面示意图；

图3是根据本申请一实施例提供的压力传感器的示意图；

图4是根据本申请一实施例提供的可穿戴设备的局部结构示意图；

图5是根据本申请另一实施例提供的可穿戴设备的局部结构示意图；

图6是根据本申请另一实施例提供的检测部的示意图；

图7是根据本申请又一实施例提供的可穿戴设备的局部结构示意图；

附图标记：

100、穿戴部；1000、第一电极；1001、柔性电路板；1002、第一柔性电路板；1003、第二柔性电路板；200、检测部；2000、第二电极；300、介电元件；400、压力传感器；500、处理单元；600、接口；700、接头；800、尼龙钩带；900、尼龙绒。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合图1至图4描述根据本申请实施例提出的可穿戴设备，该可穿戴设备可以为电子眼镜、电子手套、电子手表、电子手环、电子项链等设备中的一种。

现以电子手套为例，该可穿戴设备包括：穿戴部100、检测部200和介电元件300。穿戴部100直接用于穿戴于人体，穿戴部100作为整个可穿戴设备的主体，用于固定整个结构，穿戴部100一侧的表面或穿戴部100中设置有第一电极1000。

根据用户需要，穿戴部100上设有至少两个用于设置检测部200的安装位。检测部200可拆卸地连接在其中一安装位上，也即检测部200可通过安装位设置在穿戴部100上，检测部200一侧的表面或检测部200中设置有第二电极2000。此外，检测部200也可以可活动地连接在其中一安装位上，在至少两个安装位上可活动地设置，通过移动检测部200的位置，选择检测部200需要对应检测的位置。

介电元件300采用介电材料制成，介电元件300连接在第一电极1000或者第二电极2000上，或者同时在第一电极1000和第二电极2000上均设有介电元件300。在检测部200连接在其中任一安装位的情形下，也即在检测部200连接在穿戴部100上的时候，介电元件300位于第一电极1000和第二电极2000之间，第一电极1000上的一部分通过介电元件300与第二电极2000上的一部分相对，形成电容型的压力传感器400。

具体而言，第一电极1000和第二电极2000中的一者作为阴极，第一电极1000和第二电极2000中的另一者作为阳极。由于介电元件300的介电材料的带电粒子是被原子、分子的内力或分子间的力紧密束缚着，因此这些粒子的电荷为束缚电荷。在第一电极1000和第二电极2000电场作用下，介电元件300中的这些电荷也只能在微观范围内移动，产生极化，穿戴部100配合检测部200在两电极之间形成电容型的压力传感器400。

电容型的压力传感器400的电容值公式(1)如下：

其中，C是电容值，ε₀是真空介电常数，ε_r是弹性介电材料的相对介电常数，A是第一电极1000和第二电极2000的交叠面积，d是第一电极1000和第二电极2000的间距。

在使用该可穿戴设备时，由于穿戴部100直接穿戴于人体，在人体移动的过程中，穿戴部100通过介电元件300作用于检测部200，穿戴部100和检测部200之间发生相对移动，导致压力传感器400对应的第一电极1000和第二电极2000的距离发生变化，从而导致电容值C发生变化，以此即可用于检测压力的大小。例如，在第一电极1000和第二电极2000之间的距离d越小，则电容值C越大，而在第一电极1000和第二电极2000之间的距离d越大，则电容值C减小。将压力传感器400检测到的压力值换算成人体的动作，即可精确模拟出人体的动作情况。

由于本实施例的穿戴部100上设有至少两个安装位，由此检测部200可选择在需要压力检测的部位安装，由于压力传感器400是由第一电极1000上的一部分通过介电元件300与第二电极2000上的一部分形成，通过改变安装位可改变压力传感器形成的部位，从而可以满足不同的采样需求，极大地增加了可穿戴设备中压力传感器布局的灵活性。

在本申请的实施例中，可穿戴设备包括穿戴部100、检测部200和介电元件300，穿戴部100设有第一电极1000，检测部200设有第二电极2000，介电元件300连接在第一电极1000和/或第二电极2000上，穿戴部100上设有用于设置检测部200的至少两个安装位，由此在检测部200连接在其中任一安装位时，介电元件300位于第一电极1000和第二电极2000之间，第一电极1000能够通过介电元件300与第二电极2000相对形成电容型的压力传感器400，极大地增加了可穿戴设备中压力传感器400布局的灵活性，满足不同的采样需求。

需要说明的是，由于穿戴部100上设有至少两个安装位。相应地，检测部200设有至少两个，各检测部200均可拆卸地连接在其中任一安装位上。或者检测部200也可以可活动地连接在其中一安装位上，各个检测部200均可在多个安装位活动，选择需要设置的位置。由此，在多个检测部200同时设置在其中一安装位上时，每个检测部200上的第二电极2000均与第一电极1000配合介电元件300形成一个压力传感器400，在可穿戴设备上形成多个压力传感器400，基于形成位置的不同，多个压力传感器400测量不同位置压力的变化，满足了更大采样率的需求。

在人体移动的过程中，相应位置的穿戴部100通过介电元件300作用于对应的检测部200，相应位置的穿戴部100和检测部200之间发生相对移动，导致相应位置的压力传感器400对应的第一电极1000和第二电极2000的距离发生变化，从而导致对应的电容值C发生变化，以此即可用于检测压力的大小。将不同压力传感器400检测到的压力值综合换算成人体的动作，即可进一步精确模拟出人体的动作情况。

在一个实施例中，如图1至图4所示，第一电极1000在穿戴部100上沿第一方向延伸，第二电极2000在检测部200上沿第二方向延伸。

其中，第一电极1000和第二电极2000中的一者作为阴极，第一电极1000和第二电极2000中的另一者作为阳极。在检测部200连接在其中任一安装位的情形下，介电元件300位于第一电极1000和第二电极2000之间，由于第一电极1000和第二电极2000的延伸方向的不同，第一电极1000通过介电元件300与第二电极2000相对的交叉处形成电容型的压力传感器400。

根据检测部200设置位置的不同，第一电极1000通过介电元件300与第二电极2000相对的交叉的位置发生改变，形成针对不同部分的压力传感器400，由此极大地增加了可穿戴设备中压力传感器400布局的灵活性，满足不同的采样需求。

本实施例中，第一电极1000在穿戴部100上沿Y轴方向延伸，第二电极2000在检测部200上沿X轴方向延伸，也即第一电极1000与第二电极2000延伸的方向相互垂直。在检测部200连接在其中任一安装位的情形下，介电元件300位于第一电极1000和第二电极2000之间，第一电极1000和第二电极2000交叉处垂直，配合介电元件300形成电容型的压力传感器400。

如图4所示，穿戴部100上设有沿Y轴方向设置的第一电极1000，检测部200对应设有三个均沿X轴方向设置的第二电极2000。三个检测部200上的三个第二电极2000配合介电元件300在同一第一电极1000上形成了三个压力传感器400。

在一个示例中，如图1至图6所示，穿戴部100包括：柔性电路板1001。柔性电路板1001(Flexible Printed Circuit，FPC)是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点。

根据穿戴部位的不同，柔性电路板1001中可构造用于人体不同位置穿戴的穿戴空间，例如该可穿戴设备用于穿戴于人手时，柔性电路板1001沿人手的形状延伸，柔性电路板1001构造有穿戴于人手的穿戴空间，而该可穿戴设备用于穿戴于人脚时，柔性电路板1001沿人脚的形状延伸，柔性电路板1001构造有穿戴于人脚的穿戴空间。

为了感知相应动作，柔性电路板1001上设有至少两个安装位，从而检测部200可拆卸地连接在柔性电路板1001上，或者检测部200也可以可活动地连接在其中一安装位上，各个检测部200均可在多个安装位活动，选择需要设置的位置。同时柔性电路板1001设有第一电极1000。第一电极1000上的一部分通过介电元件300与第二电极2000上的一部分相对形成电容型的压力传感器400。

本实施例中，如图5和图6所示，检测部200包括：环扣。环扣环绕柔性电路板1001的表面延伸。在柔性电路板1001构造有穿戴于人手的穿戴空间时，扣环可对应设置为手指环。而柔性电路板1001构造有穿戴于人脚的穿戴空间时，扣环可对应设置为脚趾环。扣环沿柔性电路板1001的形状延伸，环扣可拆卸地连接在其中一安装位上，并且根据对应指数的区别，扣环可对应多个手指或脚趾。

其中，环扣的内圈设有第二电极2000，介电元件300设置在第二电极2000上。由此，在环扣连接在其中任一安装位的情形下，也即在环扣的内圈连接在穿柔性电路板1001上的时候，介电元件300位于第一电极1000和第二电极2000之间，第一电极1000上的一部分通过介电元件300与第二电极2000上的一部分相对形成电容型的压力传感器400。

在人体移动的过程中，柔性电路板1001通过介电元件300作用于环扣，柔性电路板1001和环扣之间发生相对移动，导致压力传感器400对应的第一电极1000和第二电极2000的距离发生变化，从而导致电容值C发生变化，以此即可用于检测压力的大小。将压力传感器400检测到的压力值换算成人体的动作，即可精确模拟出人体的动作情况。

为了精确模拟出人体的动作情况，可穿戴设备还包括：处理单元500。处理单元500可采用芯片，处理单元500用于在获取压力值后进行数据处理。处理单元500设置在柔性电路板1001上，处理单元500与第一电极1000电连接。在检测部200连接在其中任一安装位的情形下，第二电极2000与处理单元500电连接。从而在形成压力传感器400时，处理单元500能够获取到压力值的大小，可以精确模拟出人体的动作情况。

在一实施例中，穿戴部100为手形套件(手套)，柔性电路板1001包括：第一柔性电路板1002和第二柔性电路板1003。第一柔性电路板1002与第二柔性电路板1003相互对接形成穿戴空间。

本实施例中，第一柔性电路板1002对应人体手背，也即第一柔性电路板1002设置在人体手背的位置，沿人体手背的形状延伸，第一柔性电路板1002包括：与人体每一手指背面对应的多个第一检测区域，每个第一检测区域对应一手指的背面。第二柔性电路板1003对应人体手心，也即第二柔性电路板1003设置在人体手心的位置，沿人体手心的形状延伸，第二柔性电路板1003包括：与人体每一手指正面对应的多个第二检测区域，每个第二检测区域对应一手指的正面。每个第一检测区域和每个第二检测区域均设有安装位和第一电极1000。从而人体手指的正面和背面均设有第一电极1000，从而在环扣连着在不同的安装位时，能够在不同手指的正面或者背面形成压力传感器400。

当手指关节弯曲或触摸物体时，压力传感器400受到挤压，导致压力传感器400的第一电极1000和第二电极2000之间的距离改变，从而导致电容值C，以此来检测压力的大小。将压力传感器400检测到的压力值换算成关节的弯曲角度，即可精确模拟出人手每根手指的弯曲状态。

基于上述实施例，在一个实施例中，如图5和图6所示，穿戴部100和检测部200中的一者设有接口600，穿戴部100和检测部200中的另一者设有与接口600相匹配的接头700。也即，穿戴部100与检测部200通过板对板的方式连接。在检测部200连接在其中任一安装位的情形下，第二电极2000通过接头700和接口600与第一电极1000电连接。由此，第一电极1000和第二电极2000中的一者作为阴极，第一电极1000和第二电极2000中的另一者作为阳极。

本实施例中，穿戴部100上设有接口600，检测部200上设有接头700。由于穿戴部100设有多个安装位，为了在检测部200连接在任一安装位上时，能够生成对应位置的压力传感器400，每个安装位均对应设有一个接口600，在检测部200设置在任一安装位时，均能够通过接头700与接口600连接，形成对应的电容型的压力传感器400。

同理，检测部200设有至少两个时，各检测部200均可拆卸地连接在其中任一安装位上。或者检测部200也可以可活动地连接在其中一安装位上，各个检测部200均可在多个安装位活动，选择需要设置的位置。由此，在多个检测部200同时设置在其中一安装位上时，每个检测部200均通过接头700和对应接口600连接，在可穿戴设备上形成多个压力传感器400，基于形成位置的不同，多个压力传感器400测量不同位置压力的变化，满足了更大采样率的需求。

基于上述实施例，在一个实施例中，如图5和图6所示，穿戴部100和检测部200可采用尼龙搭扣的方式连接。尼龙搭扣是由尼龙钩带800和尼龙绒900带两部分组成的联接用带织物。尼龙钩带800和尼龙绒900复合起来略加轻压，就能产生较大的扣合力和撕揭力。

具体而言，穿戴部100的安装位和检测部200中的一者设有尼龙钩带800，穿戴部100的安装位和检测部200中的另一者设有尼龙绒900。在检测部设置在其中任一安装位的情形下，检测部200通过尼龙钩带800和尼龙绒900连接在对应的安装位上。

本实施例中，穿戴部100上的安装位设有尼龙绒900，检测部200上设有尼龙钩带800。在检测部200上的尼龙钩带800按压在尼龙绒900上时，尼龙绒900完成与穿戴部100的连接。为了提升连接强度，安装位上可设置多个尼龙绒900，相应地检测部200上也可对应设置多个尼龙钩带800，通过多个尼龙绒900和多个尼龙钩带800连接，有效提升穿戴部100与检测部200的连接强度。

基于上述实施例，在一个实施例中，如图1至图6所示，介电元件300采用介电材料制成，介电元件300包括：弹性介电单元，弹性介电单元可以是硅胶、橡胶等。弹性介电单元连接在第一电极1000或第二电极2000上，或同时设置在第一电极1000和第二电极2000上。在检测部连接在其中任一安装位的情形下，弹性介电单元位于第一电极1000和第二电极2000之间，预压在第一电极1000和第二电极2000之间。

在人体移动的过程中，相应位置的穿戴部100通过弹性介电单元作用于对应的检测部200，弹性介电单元在挤压下形变，从而穿戴部100和检测部200之间发生相对移动，导致相应位置的压力传感器400对应的第一电极1000和第二电极2000的距离发生变化，从而导致对应的电容值C发生变化，以此即可用于检测压力的大小。将不同压力传感器400检测到的压力值综合换算成人体的动作，即可进一步精确模拟出人体的动作情况。

此外，弹性介电单元的表面可以做成不同形状的凸起，比如金字塔型、圆柱形、半球形等，以满足用户对弹性的不同需求。

基于上述实施例，在一个实施例中，如图7所示，穿戴部100设有多个并排设置的第一电极1000，检测部200设有多个并排设置的所述第二电极2000，每个第一电极1000或每个第二电极2000上均连接有介电元件300，或者每个第一电极1000和每个第二电极2000上均连接有介电元件300。检测部200连接在其中任一安装位的情形下，多个第一电极1000通过相应的介电元件300与多个第二电极2000相对形成多个压力传感器400。将不同压力传感器400检测到的压力值综合换算成人体的动作，即可进一步精确模拟出人体的动作情况。

此设计的好处是，可以自由设计压力传感器400的数量和位置。如图7所示，穿戴部100对应每根手指贴附了3条沿Y轴方向的第一电极1000和3条沿X轴方向的第二电极2000，第一电极1000和第二电极2000交叉的位置，都可以设置电容型压力传感器400，最多可形成9个压力传感器400。

在实际应用中，完全可以根据需求，设计更多的Y向和X向电路分支或电极，在手部不同位置交叉产生更多的电容型压力传感器400，以满足更符合人手真实运动情况的采样率和建模需求。本实施例极大地增加了压力传感器400的数量和布局的灵活性。理论上可以在手指的任意位置布局任意数量个压力传感器400，模拟用户手部真实的运动情况，帮助用户完成虚拟场景的交互操作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨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，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种可穿戴设备，其特征在于，包括：

穿戴部，所述穿戴部用于穿戴于人体，所述穿戴部设有第一电极，所述穿戴部上设有至少两个安装位；

检测部，所述检测部设有第二电极，所述检测部可拆卸地或可活动地连接在其中一所述安装位上；

介电元件，连接在所述第一电极和/或所述第二电极上；

在所述检测部连接在其中任一所述安装位的情形下，所述介电元件位于所述第一电极和所述第二电极之间，所述第一电极通过所述介电元件与所述第二电极相对形成压力传感器。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述第一电极在所述穿戴部上沿第一方向延伸，所述第二电极在所述检测部上沿第二方向延伸；

在所述检测部连接在其中任一所述安装位的情形下，所述第一电极通过所述介电元件与所述第二电极相对交叉处形成所述压力传感器。

3.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述穿戴部包括：

柔性电路板，所述柔性电路板构造有穿戴于人体的穿戴空间，所述柔性电路板上设有至少两个所述安装位，所述柔性电路板设有所述第一电极。

4.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其特征在于，所述检测部包括：

环扣，所述环扣可拆卸地连接在其中一所述安装位上，所述环扣的内圈设有所述第二电极，所述介电元件设置在所述第二电极上。

5.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备还包括：

处理单元，设置在所述柔性电路板上，与所述第一电极电连接；在所述检测部连接在其中任一所述安装位的情形下，所述第二电极与所述处理单元电连接。

6.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其特征在于，所述穿戴部为手套，所述柔性电路板包括：第一柔性电路板和第二柔性电路板；

所述第一柔性电路板与第二柔性电路板对接形成所述穿戴空间；所述第一柔性电路板对应人体手背，包括：与人体每一手指背面对应的多个第一检测区域；所述第二柔性电路板对应人体手心，包括：与人体每一手指正面对应的多个第二检测区域；每个所述第一检测区域和每个所述第二检测区域均设有所述安装位和所述第一电极。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述穿戴部和所述检测部中的一者设有接口，另一者设有与所述接口相匹配的接头；在所述检测部连接在其中任一所述安装位的情形下，所述第二电极通过所述接头和所述接口与所述第一电极电连接。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述安装位和所述检测部中的一者设有尼龙钩带，另一者设有尼龙绒；

在所述检测部设置在其中任一所述安装位的情形下，所述检测部通过所述尼龙钩带和所述尼龙绒连接在对应的所述安装位上。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述介电元件包括：弹性介电单元，连接在所述第一电极和/或所述第二电极上；在所述检测部连接在其中任一所述安装位的情形下，所述弹性介电单元位于所述第一电极和所述第二电极之间。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述穿戴部设有多个并排设置的所述第一电极，所述检测部设有多个并排设置的所述第二电极，每个所述第一电极和/或所述第二电极上连接有所述介电元件；在所述检测部连接在其中任一所述安装位的情形下，多个所述第一电极通过相应的所述介电元件与多个所述第二电极相对形成多个所述压力传感器。

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