CN116027896A - 基于3d打印的自供能人机交互传感手套及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于人机交互技术领域，并公开了基于3D打印的自供能人机交互传感手套及其打印方法，传感手套包括柔性基底层、导电线圈和磁性聚合物层，其中，柔性基底层为通过3D打印一体成形的可穿戴柔性基底手套；磁性聚合物层为通过3D打印成形在柔性基底手套的大拇指区域；导电线圈分别通过3D打印成形在柔性基底手套的其他手指区域；工作时，大拇指区域的磁性聚合物层和其他手指区域的导电线圈相对运动，使得通过导电线圈的磁通量发生改变，从而产生特征电信号。本发明能通过导电线圈和磁性聚合物相对运动来产生特征电信号，并将特征电信号无线传输到外部终端设备，以在非可视环境下也能实现手势识别和人机交互。

Description

基于3D打印的自供能人机交互传感手套及其打印方法

技术领域

本发明属于人机交互技术领域，更具体地，涉及一种基于3D打印的自供能人机交互传感手套及其打印方法。

背景技术

人机交互设备提供了将人类手势转换为与机器通信的电信号的可能性，最近已成为虚拟现实、医疗保健、物理治疗、训练和娱乐的有前途的平台。目前，基于摄像头的视觉识别系统、陀螺仪和摩擦电纳米发电传感器是三种典型的人机交互器件。对于视觉识别系统来说，摄像头应该固定在用户的前方，这意味着摄像头的使用和携带不便，用户移动的空间有限。特别是在大气以外的极端环境中，如潜水员在水下、消防员在烟雾中或其他视觉无法识别的情况下，光线的传输会被周围环境极大地打断，导致用于人机交互的视觉识别系统失效。陀螺仪则因其形体笨重，难以在极端环境下使用。对于摩擦电纳米发电传感器而言，尽管其使用灵活、可自供电、可进行打字输入并能实现实时语音广播，然而，在非可视环境中，液滴/粉尘会阻碍纳米摩擦发电传感器表面电荷的产生，使其失效。

此外，现有的可穿戴人机交互设备的力反馈表现形式过于单一，一般需要外部驱动装置驱动，并通过触觉反馈或力反馈等来实现人机交互，如专利CN109157283A公开一种交互式柔性手套系统，采用柔性电极驱动流体的方式实现反馈控制，该系统包括：手套本体；设置于手套本体上的触觉反馈装置，触觉反馈装置包括输出端、导管及驱动端，驱动端设有一个可压缩的容纳腔,容纳腔中装有流体，并且容纳腔通过导管与输出端相连通，当容纳腔被压缩时可将内部的流体压迫至输出端进而输出压迫力到人手上；该发明系基于Maxwell力牵引流体介质的方法实现等效体积转移，由电场控制位移变化，从点驱动阵列到面驱动，进而达到触觉反馈的目的。该设备结构较为复杂，且难以应用于深水领域。

目前，新出现的柔性磁电传感器件可以作为自供电传感器和能量收割机，柔性磁电传感器件的工作机制为基于其磁性和导电线圈部分之间的相互运动使得通过导电线圈的磁通量发生改变，根据法拉第电磁感应定律，闭合线圈中变化的磁通量可以产生感应电动势，因此可以实现电信号的产生与传递。由于这种信号产生方式不依赖于相互接触和光学作用，因此，在非可视环境下也能实现机械信号和电信号的转换。但是，传统的柔性磁电设备制备通常包括两个步骤：不同组件的单独成型过程以及将这些组件进行组装以得到最终设备的过程。其制造过程繁琐，成形设备结构复杂、且组装后易具有结构缺陷，材料成本和人力资源浪费大。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于3D打印的自供能人机交互传感手套及其打印方法，主要解决现有人机交互设备应用环境单一、不能自供能且设备结构复杂的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于3D打印的自供能人机交互传感手套，所述传感手套包括柔性基底层、导电线圈和磁性聚合物层，其中，所述柔性基底层为通过油墨直写3D打印一体成形的可穿戴柔性基底手套；所述磁性聚合物层为通过油墨直写3D打印成形在所述柔性基底手套的大拇指区域；所述导电线圈分别通过油墨直写3D打印成形在所述柔性基底手套的其他手指区域；工作时，基于预设手势，大拇指区域的磁性聚合物层和其他手指区域的导电线圈相对运动，能使得通过导电线圈的磁通量发生改变，从而产生与所述预设手势对应的特征电信号。

进一步的，所述导电线圈的圈数为1圈-5圈；优选的，所述导电线圈的最外圈直径为5mm-12mm；更优选的，所述导电线圈由金属油墨制成，所述金属油墨包括镓基液态金属和热固性液态硅胶；更进一步优选的，所述金属油墨的质量配比为：镓基液态金属为60份-90份，热固性液态硅胶为10份-40份。

进一步的，所述磁性聚合物层的尺寸为：长为8mm-12mm，宽为8mm-12mm；优选的，所述磁性聚合物层的厚度为1mm-5mm；更优选的，所述磁性聚合物层由磁性油墨制成，所述磁性油墨包括磁性粉末、热固性液态硅胶和气相二氧化硅；更进一步优选的，所述磁性油墨的质量配比为：20份-70份的磁性粉末、30份-70份的热固性液态硅胶和1份-10份的气相二氧化硅。

进一步的，所述柔性基底手套的由透明油墨制成，所述透明油墨包括紫外线固化树脂和气相二氧化硅；优选的，所述透明油墨的质量配比为：85份-95份紫外线固化树脂和5份-15份的气相二氧化硅。

进一步的，所述导电线圈上还连接有八通道电压表，所述八通道电压表用于将特征电信号传输到外部终端设备，以进行手势识别。

根据本发明的另一个方面，还提供一种如前任一所述的基于3D打印的自供能人机交互传感手套的打印方法，所述打印方法包括：

S1、制备透明油墨、金属油墨和磁性油墨，并将三者分别通过油墨直写3D打印集成设备的三个油墨挤出头输出；

S2、在紫外光固化辅助下，利用透明油墨打印柔性基底手套；

S3、在红外光加热固化辅助下，利用金属油墨打印所述柔性基底手套上除大拇指外其余四个手指上的导电线圈；

S4、在红外光加热固化辅助下，利用磁性油墨打印大拇指上的磁性聚合物层，得到传感手套；

S5、在所述传感手套上打印一层透明油墨，用以封装所述传感手套；

S6、对封装后的所述传感手套上的导电线圈施加压力，使所述导电线圈中分离的液态金属微粒连接在一起具备导电性；

S7、对封装后的所述传感手套上的磁性聚合物层充磁，从而得到自供能传感手套。

进一步的，步骤S1之前，制备所述透明油墨的方法包括：

将一定质量配比的紫外线固化树脂和气相二氧化硅按第一速率搅拌第一时间后得到第一混合物；将第一混合物置于离心机中离心，以得到透明油墨；优选的，所述第一速率为1000r/min-2500r/min；所述第一时间为5min-15min；所述第一混合物的离心速率为2000r/min-3000r/min，所述第一混合物的离心时间为3min-10min。

进一步的，在步骤S1之前，制备所述金属油墨的方法包括：

将将预设质量配比的热固性液态硅胶和镓基液态金属按第二速率搅拌第二时间后得到第二混合物；将第二混合物置于离心机中离心，以得到金属油墨；优选的，所述第二速率为1000r/min-2500r/min；所述第二时间为5min-15min；所述第二混合物的离心速率为2000r/min-3000r/min，所述第二混合物的离心时间为3min-10min。

进一步的，在步骤S1之前，制备所述磁性油墨的方法包括：

将将预设质量配比的热固性液态硅胶、磁性粉末和气相二氧化硅按第三速率搅拌第三时间后得到第三混合物；将第三混合物置于离心机中离心，以得到磁性油墨；优选的，所述第三速率为1000r/min-2500r/min；所述第三时间为5min-15min；所述第三混合物的离心速率为2000r/min-3000r/min，所述第三混合物的离心时间为3min-10min。

进一步的，对所述导电线圈施加压力为5KPa-10KPa；更进一步的，对所述传感手套上的磁性聚合物层充磁的电压为1500v-1900v。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，主要具备以下优点：

1.本发明的自供能传感穿戴设备利用3D打印技术将手套形的柔性基底层、位于4指处的导电线圈和位于拇指处的磁性聚合物层依次一体打印成形，工作时，磁性聚合物层和其他手指区域的导电线圈相对运动，便能使得通过导电线圈的磁通量发生改变，从而产生特征电信号，进而将产生的特征电信号无线传输到终端设备上来实现手势识别和人机交互；本发明的自供能传感穿戴设备无需电机等外界驱动设备，也不受使用场景限制，且利用3D打印技术快速成形，制备效率更高。

2.本发明的自供能传感穿戴设备，通过多材料适用的油墨策略集成制造，打印手套形柔性基底层的透明油墨材料为紫外线固化树脂和气相二氧化硅的混合物，打印出的手套具备防水、防烟雾特性，具备柔性和可拉伸性，且无毒无害，适用于人体穿戴。

3.本发明的自供能传感穿戴设备，用于打印导电线圈的金属油墨包括一定质量配比的镓基液态金属和热固性液态硅胶，打印出的导电线圈经过施加压力可具备良好的导电性能，无需其他复杂的制备工艺；用于打印磁性聚合物层的磁性油墨包括一定质量配比的磁性粉末、热固性液态硅胶和气相二氧化硅，其打印出的磁性聚合物层充磁后能具备良好的磁性；不同的组分质量配比将会使得油墨具有不同的流变性能，在一定范围内，油墨中液态金属或者磁粉含量越高，油墨的流变性能越适合油墨直写打印，但是当油墨中的液态金属或者磁粉含量过高时，油墨将难以流动，使得油墨难以打印成形；此外，液态金属含量越好，打印的成形物导电性能越好，磁粉含量越高，打印出的成形物充磁后剩磁更大，进而能够产生更大的电信号。

4.本发明的自供能传感穿戴设备中，导电线圈的圈数为1圈-5圈，导电线圈的最外圈直径为5mm-12mm，磁性聚合物层为长为8mm-12mm、宽为8mm-12mm的矩形，且磁性聚合物层的厚度为1mm-5mm，设置为该尺寸的目的是能够使得线圈适应人类手指的大小，如果小于该尺寸，产生的感应电信号将会比较小，信号特征不明显；如果超出该尺寸，线圈过大，无法贴合到人体手指。

5.本发明的自供能传感设备的形成方法，将直接墨写增材技术与人机交互相结合，实现人机交互可穿戴设备的快速增材制造，且本发明的传感设备能通过3D打印实现自供能单元，无需其他制备工艺，具有制备效率高，且制备的设备功能性好的优点。

6.本发明的透明油墨、液态金属油墨及磁性油墨的制备过程中，分别具备不同的搅拌速率、搅拌时间、离心速率和离心时间，选用不同的制备工艺参数是因为该类数值的设计能使得制备出的对应的油墨具备更好的固体物分散均匀性、更优异的流变性和可打印性。

7.本发明的打印方法中，对打印出的导电线圈施加的压力为5KPa-10KPa，该压力下，能使导电线圈的导电性和力学性能更好,如果小于5KPa,分离的液态金属微粒不能连接在一起，进而没有导电性，如果大于10KPa，将会彻底破坏导电线圈的结构，使其失去可拉伸性，甚至会将其压断。

8.本发明的打印方法中，对传感手套上打印的磁性聚合物层充磁的电压为1500v-1900v，能够使磁性聚合物层的剩磁更大，进而使得产生的感应电信号更明显；如果低于该范围会使得磁性聚合物层的剩磁过小，进而产生的感应电信号更小，甚至难以区分。

附图说明

图1为本发明实施例1中打印的自供能传感手套结构示意图；

图2为本发明实施例1中自供能传感手套的传感原理示意图；

图3为本发明实施例1中自供能传感手套的人机交互实现打字功能示意图；

图4为本发明实施例2中自供能传感手套在泥水环境中的信号传感示意图；

图5为本发明实施例2中自供能传感手套在烟雾环境中的信号传感示意图。

图中：1-柔性基底层，2-导电线圈，3-磁性聚合物层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明打印的自供能传感手套结构示意图，该传感手套包括柔性基底层1、导电线圈2和磁性聚合物层3，其中，柔性基底层1为通过3D打印一体成形的可穿戴柔性基底手套；磁性聚合物层3为通过3D打印成形在柔性基底手套的大拇指区域；导电线圈2分别通过3D打印成形在柔性基底手套的其他手指区域；工作时，基于预设手势，大拇指区域的磁性聚合物层3和其他手指区域的导电线圈2相对运动，能使得通过导电线圈的磁通量发生改变，从而产生与预设手势对应的特征电信号，之后将特征电信号通过与导电线圈连接的一个发射器无线输出到外部终端设备，外部终端设备基于该特征电信号来识别对应的手势，并基于识别出的手势控制终端设备执行对应的打字动作。

在优选实施例中，导电线圈2的圈数为1圈-5圈，限于3D打印的精度，更多的圈数将会导致导电线圈面积过大，使得其难以贴合到手指头上。

在更优选的实施例中，导电线圈2的最外圈直径为5mm-12mm，该尺寸范围更加适合儿童或者成年人手指的穿戴。

在更优选的实施例中，导电线圈2由金属油墨制成，金属油墨包括镓基液态金属和热固性液态硅胶；

在更优选的实施例中，金属油墨的质量配比为：镓基液态金属为60份-90份，热固性液态硅胶为10份-40份,该配比能够使制得的液态金属油墨具备更好的导电性以及更好的柔韧性和可拉伸性。

在优选实施例中，磁性聚合物层3的尺寸为：长为8mm-12mm，宽为8mm-12mm，该尺寸相比于其他尺寸，能够在实现磁性聚合物与手指的贴合的前提下最大程度的使磁性聚合物层的剩磁更强。

在优选实施例中，磁性聚合物层3的厚度为1mm-5mm；磁性聚合物层3由磁性油墨制成，磁性油墨包括磁性粉末、热固性液态硅胶和气相二氧化硅，气相二氧化硅的作用是增加油墨材料的粘度，使其具有更好的流变性能，进而使其更加适合油墨直写打印。

在更优选的实施例中，磁性油墨的质量配比为：20份-70份的磁性粉末、30份-70份的热固性液态硅胶和1份-10份的气相二氧化硅，能够使制得的磁性油墨具备更好的打印成形效果和更优异的力学和磁学性能。

在更优选的实施例中，柔性基底层手套由透明油墨制成，透明油墨包括紫外线固化树脂和气相二氧化硅；透明油墨的质量配比为：85份-95份紫外线固化树脂和5份-15份的气相二氧化硅，能够使制得的透明油墨兼具更好的流变性能和更加优异的打印成形能力。

实施例1

本实施例提供一种基于3D打印的自供能传感手套，其具体制作方法为：

制备透明油墨：将85份的Elastic 50A树脂和15份的气相二氧化硅倒入机械搅拌器中，以1500r/min的速度进行搅拌15min，然后置于离心机中以2000r/min的转速离心5min，以充分去除气泡，得到透明油墨。

制备液态金属油墨：将10份的聚二甲基硅氧烷和90份的镓铟锡液态金属按配方比例倒入机械搅拌器中，以1500r/min的速度进行搅拌5min-15min，然后置于离心机中以2000r/min的转速离心5min，以充分去除气泡，得到液态金属油墨；

制备磁性油墨：将30份聚二甲基硅氧烷、60份2000目的钕铁硼和10份气相二氧化硅按一定比例倒入机械搅拌器中，以2000r/min的速度进行搅拌15min，然后置于离心机中以2000r/min的转速离心5min，以充分去除气泡，得到磁性油墨。

将上述三种油墨分别置于三挤出头油墨直写装置的三个油墨挤出头中，在功率密度为20W/cm²紫外光照射下以0.6mm/s的挤出速度和2mm/s的针头运动速度打印出手套形状的柔性基底层；

然后在35W/cm²红外照射下以0.3mm/s的挤出速度和1mm/s的针头运动速度打印四个手指上的导电线圈，线圈圈数为3圈，最外圈直径为10mm；

之后在30W/cm²红外照射下以0.3mm/s的挤出速度和1mm/s的针头运动速度打印大拇指上的磁性聚合物层部分，尺寸为长12mm，宽12mm，高3mm；

最后再在功率密度为20W/cm²紫外光照射下以0.6mm/s的挤出速度和2mm/s的针头运动速度打印打印一层透明油墨，以封装整个传感手套；通过对四个导电线圈施加10KPa的压力，赋予导电线圈导电性，并将大拇指的磁性聚合物置于充磁机中充磁，充磁电压为1800V，赋予其永磁性，通过以上步骤得到最终的自供能传感手套。

工作时，将得到的自供能传感手套穿戴在受试者手上，然后将四个手指区域的线圈连接到一个具有蓝牙传输模块的八通道电压表(即图2中的发射器)上，由于多通道电压表中内置有蓝牙传输模块，其能将产生的电信号通过无线传输方式传输到终端电脑上；其自供能人机交互的工作原理系基于法拉第电磁感应定律，如图2所示，当具有磁性聚合物层的拇指相对于带有导电线圈的手指移动时，通过导电线圈的磁通量将发生改变，导致产生感应电压，因此，设置在用户手腕上的多通道电压表能将电信号传输到终端设备上；

从图3中可以看出，不同的手势将会产生不同的特征电信号，预设15种不同的手势对应产生15种特征电信号；提取15种特征电信号的信号特征时，将每一种手势重复做200次，同时随机提取其中的150次手势信号用于机器学习(本实施例采用的机器学习算法为本领域技术人员常规使用的机器学习算法)，以使得15种信号特征经过训练后能与电脑终端的九键输入法中的15个功能键一一对应；之后再利用每一种手势剩余的50次重复手势信息进行准确度验证；本实施例中机器学习的验证准确度均在96％以上；因此，实验者可以在非可视环境下通过做出不同的手势来启动外部终端设备上不同的功能键，并且通过不同手势的组合来在外部终端设备上实现文字的输入，以实现人机交互。

实施例2

本实施例提供一种自供能传感手套，其制备方法为：

(1)将90份Elastic 80A树脂和10份气相二氧化硅倒入机械搅拌器中，以2000r/min的速度进行搅拌10min，然后置于离心机中以3000r/min的转速离心3min，以充分去除气泡，得到透明油墨；

将14份的Ecoflex热固性液态硅胶和86份的镓铟液态金属按配方比例倒入机械搅拌器中，以2000r/min的速度进行搅拌10min，然后置于离心机中以3000r/min的转速离心5min，以充分去除气泡，得到液态金属油墨；

将20份Ecoflex热固性液态硅胶、70份粒径为400目的钕铁硼磁粉和10份气相二氧化硅按一定比例倒入机械搅拌器中，以2000r/min的速度进行搅拌10min，然后置于离心机中以3000r/min的转速离心5min，以充分去除气泡，得到磁性油墨。

(2)将上述三种油墨分别置于油墨直写3D打印集成设备的三个油墨挤出头中，在功率密度为25W/cm²紫外光照射下以0.8mm/s的挤出速度和2mm/s的针头运动速度打印具有手套形状的柔性基底层；

然后在30W/cm²红外照射下以0.2mm/s的挤出速度和0.7mm/s的针头运动速度打印四个手指上的导电线圈，线圈的圈数为5圈，最外圈直径为12mm，之后在26W/cm²红外照射下以0.2mm/s的挤出速度和0.7mm/s的针头运动速度打印大拇指上的磁性部分，尺寸为长12mm，宽12mm，高3mm。

最后再在功率密度为25W/cm²紫外光照射下以0.8mm/s的挤出速度和2mm/s的针头运动速度打印一层透明油墨，以封装整个传感手套。通过对四个导电线圈施加8KPa的压力，赋予线圈导电性，将大拇指的磁性聚合物置于充磁机中充磁，充磁电压为1700V，赋予其永磁性。

通过以上步骤得到自供能传感手套。

(3)将得到的自供能传感手套穿戴在受试者手上，然后将四个手指区域的导线线圈通过线缆连接到一个八通道电压表上(即图2中的发射器)，并将产生的电信号无线传输到平板电脑上，以测试自供能传感手套在水中和烟雾中的传感能力，如图4和图5所示，本实施例的自供能传感手套在泥水环境或者烟雾环境中也可以正常工作，四个导电线圈均能产生电信号(即图中的C1、C2、C3和C4)。

实施例3

本实施例提供一种自供能传感手套，其制备方法为：

(1)将95份的Elastic 80A树脂和5份的气相二氧化硅倒入机械搅拌器中，以1750r/min的速度进行搅拌15min，然后置于离心机中以2500r/min的转速离心5min，以充分去除气泡，得到透明油墨；

将14份的Ecoflex热固性液态硅胶和86份的镓铟液态金属按配方比例倒入机械搅拌器中，以2500r/min的速度进行搅拌10min，然后置于离心机中以2750r/min的转速离心10min，以充分去除气泡，得到液态金属油墨；

将25份聚二甲基硅氧烷、65份粒径为2500目的钕铁硼磁粉和10份气相二氧化硅按一定比例倒入机械搅拌器中，以2500r/min的速度进行搅拌10min，然后置于离心机中以3000r/min的转速离心5min，以充分去除气泡，得到磁性油墨。

(2)将上述三种油墨分别填装于油墨直写3D打印集成设备的三个油墨挤出头中，在功率密度为23W/cm²紫外光照射下以0.75mm/s的挤出速度和1.8mm/s的针头运动速度打印具有手套形状的柔性基底层；

然后在35W/cm²红外照射下以0.225mm/s的挤出速度和0.75mm/s的针头运动速度打印四个手指上的导电线圈，线圈的圈数为7圈，最外圈直径为12mm，之后在26W/cm²红外照射下以0.2mm/s的挤出速度和0.7mm/s的针头运动速度打印大拇指上的磁性部分，尺寸为长12mm，宽12mm，高3mm；

最后再在功率密度为30W/cm²紫外光照射下以1mm/s的挤出速度和2.5mm/s的针头运动速度打印打印一层透明油墨，以封装整个传感手套。通过对四个导电线圈施加7KPa的压力，赋予线圈导电性，将大拇指的磁性聚合物置于充磁机中充磁，充磁电压为1750V，赋予其永磁性。

通过以上步骤得到本实施例的自供能传感手套。

实施例4

本实施例提供一种自供能传感手套，其制作方法如下：

(1)将92份的Anycubic韧性树脂和8份的气相二氧化硅倒入机械搅拌器中，以2000r/min的速度进行搅拌8min，然后置于离心机中以2800r/min的转速离心4min，以充分去除气泡，得到透明油墨；

将20份的聚二甲基硅氧烷和80份的镓铟液态金属按配方比例倒入机械搅拌器中，以1800r/min的速度进行搅拌10min，然后置于离心机中以2800r/min的转速离心8min，以充分去除气泡，得到液态金属油墨；

将30份聚二甲基硅氧烷、65份粒径为1200目的钕铁硼磁粉和5份气相二氧化硅按一定比例倒入机械搅拌器中，以3000r/min的速度进行搅拌8min，然后置于离心机中以3000r/min的转速离心3min，以充分去除气泡，得到磁性油墨。

(2)将上述三种油墨分别置于油墨直写3D打印集成设备的三个油墨挤出头中，在功率密度为22W/cm²紫外光照射下以0.45mm/s的挤出速度和1.2mm/s的针头运动速度打印具有手套形状的柔性基底层，然后在40W/cm²红外照射下以0.3mm/s的挤出速度和2mm/s的针头运动速度打印四个手指上的导电线圈，线圈的圈数为3圈，最外圈直径为9mm；

之后在26W/cm²红外照射下以0.2mm/s的挤出速度和0.7mm/s的针头运动速度打印大拇指上的磁性部分，尺寸为长10mm，宽8mm，高5mm；

最后再在功率密度为25W/cm²紫外光照射下以1mm/s的挤出速度和2.5mm/s的针头运动速度打印打印一层透明油墨，以封装整个传感手套；通过对四个导电线圈施加10KPa的压力，赋予线圈导电性，并将大拇指的磁性聚合物置于充磁机中充磁，充磁电压为1600V，赋予其永磁性；通过以上步骤得到自供能传感手套。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于3D打印的自供能人机交互传感手套，其特征在于，所述传感手套包括柔性基底层、导电线圈和磁性聚合物层，其中，所述柔性基底层为通过油墨直写3D打印一体成形的可穿戴柔性基底手套；所述磁性聚合物层通过油墨直写3D打印成形在所述柔性基底手套的大拇指区域；所述导电线圈分别通过油墨直写3D打印成形在所述柔性基底手套的其他手指区域；工作时，基于预设手势，大拇指区域的磁性聚合物层和其他手指区域的导电线圈相对运动，能使得通过导电线圈的磁通量发生改变，从而产生与所述预设手势对应的特征电信号。

2.如权利要求1所述的一种基于3D打印的自供能人机交互传感手套，其特征在于，所述导电线圈的圈数为1圈-5圈；优选的，所述导电线圈的最外圈直径为5mm-12mm；更优选的，所述导电线圈由金属油墨制成，所述金属油墨包括镓基液态金属和热固性液态硅胶；更进一步优选的，所述金属油墨的质量配比按质量份数计为：镓基液态金属为60份-90份，热固性液态硅胶为10份-40份。

3.如权利要求1所述的一种基于3D打印的自供能人机交互传感手套，其特征在于，所述磁性聚合物层的尺寸为：长为8mm-12mm，宽为8mm-12mm；优选的，所述磁性聚合物层的厚度为1mm-5mm；更优选的，所述磁性聚合物层由磁性油墨制成，所述磁性油墨包括磁性粉末、热固性液态硅胶和气相二氧化硅；更进一步优选的，所述磁性油墨的质量配比按质量份数计为：20份-70份的磁性粉末、30份-70份的热固性液态硅胶和1份-10份的气相二氧化硅。

4.如权利要求1所述的一种基于3D打印的自供能人机交互传感手套，其特征在于，所述柔性基底手套的由透明油墨制成，所述透明油墨包括紫外线固化树脂和气相二氧化硅；优选的，所述透明油墨的质量配比按质量份数计为：85份-95份紫外线固化树脂和5份-15份的气相二氧化硅。

5.如权利要求1所述的一种基于3D打印的自供能人机交互传感手套，其特征在于，所述导电线圈上还连接有八通道电压表，所述八通道电压表用于传输特征电信号到外部终端设备，以进行手势识别。

6.一种如权利要求1-5任一所述的基于3D打印的自供能人机交互传感手套的打印方法，其特征在于，所述打印方法包括：

S1、制备透明油墨、金属油墨和磁性油墨，并将三者分别通过油墨直写3D打印集成设备的三个油墨挤出头输出；

S2、在紫外光固化辅助下，利用透明油墨打印柔性基底手套；

S3、在红外光加热固化辅助下，利用金属油墨打印所述柔性基底手套上除大拇指外其余四个手指上的导电线圈；

S4、在红外光加热固化辅助下，利用磁性油墨打印大拇指上的磁性聚合物层，得到传感手套；

S5、在所述传感手套上打印一层透明油墨，用以封装所述传感手套；

S6、对封装后的所述传感手套上的导电线圈施加压力，使所述导电线圈中分离的液态金属微粒连接在一起具备导电性；

S7、对封装后的所述传感手套上的磁性聚合物层充磁，从而得到自供能传感手套。

7.如权利要求6所述的一种基于3D打印的自供能人机交互传感手套的打印方法，其特征在于，所述透明油墨采用如下方法制备包括：

将预设质量配比的紫外线固化树脂和气相二氧化硅按第一速率搅拌第一时间后得到第一混合物；将第一混合物置于离心机中离心，以得到透明油墨；优选的，所述第一速率为1000r/min-2500r/min；所述第一时间为5min-15min；所述第一混合物的离心速率为2000r/min-3000r/min，所述第一混合物的离心时间为3min-10min。

8.如权利要求6所述的一种基于3D打印的自供能人机交互传感手套的打印方法，其特征在于，所述金属油墨采用如下方法制备：

将预设质量配比的热固性液态硅胶和镓基液态金属按第二速率搅拌第二时间后得到第二混合物；将第二混合物置于离心机中离心，以得到金属油墨；优选的，所述第二速率为1000r/min-2500r/min；所述第二时间为5min-15min；所述第二混合物的离心速率为2000r/min-3000r/min，所述第二混合物的离心时间为3min-10min。

9.如权利要求6所述的一种基于3D打印的自供能人机交互传感手套的打印方法，其特征在于，所述磁性油墨采用如下方法制备：

将预设质量配比的热固性液态硅胶、磁性粉末和气相二氧化硅按第三速率搅拌第三时间后得到第三混合物；将第三混合物置于离心机中离心，以得到磁性油墨；优选的，所述第三速率为1000r/min-2500r/min；所述第三时间为5min-15min；所述第三混合物的离心速率为2000r/min-3000r/min，所述第三混合物的离心时间为3min-10min。

10.如权利要求6所述的一种基于3D打印的自供能人机交互传感手套的打印方法，其特征在于，步骤S6中，对所述导电线圈施加压力为5KPa-10KPa；优选的，对所述传感手套上的磁性聚合物层充磁的电压为1500v-1900v。

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