CN203982351U - 一种手势输入装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种手势输入装置，所述手势输入装置佩戴在手指上，由佩戴机构（7）、动作测量模块（1）、电源模块（2）、无线通讯模块（3）组成；无线通讯模块由发送单元（3a）与接收单元（3b）组成，接收单元通过USB接口与信息处理设备（4）连接；还包括距离测量模块（5），设置在手指与手指或手指与手掌的相邻或可接触的可操作的位置；在手势输入装置的背面设置有一个舱体（6），舱体与佩戴机构连接；还可以设置处理模块，用于处理测量模块采集到的数据；佩戴机构为一指环，佩戴时手指套入指环中。这样的好处是，不需要摄像机来捕捉手势信号，可以使用户不必在原先特定的摄像机视野范围内进行操作，使用户操作时可以拥有更自由的活动范围。

Description

一种手势输入装置

技术领域

本实用新型涉及一种电子设备的输入装置，尤其涉及一种将用户的手摆动等的手运动来进行对象设备的控制的手势输入装置。  

背景技术

鼠标和触摸板是常见的电子设备的输入装置，通过操作鼠标或者触摸板来移动光标以及输入单击、双击的命令来实现对电子设备的操作。近年来，随着多媒体技术的普及与发展，人们在对新型人机交互技术进行着不懈的探索，又出现了手势输入装置：用户通过手的运动直观地输入将用于选择画面上的项目的光标移动或使项目自身在画面上移动的操作的输入装置。在这些手势输入装置中，用户通过自己的手的运动使画面上的光标或项目直观地移动，因而，手势输入装置与鼠标、触摸板那样的以往的输入装置相比，具有不需要用于熟习的训练、并且谁都能够如愿操作的优点，并且手势输入装置还能应用于各种游戏包括体感游戏中，从而更具便捷性与趣味性。 

目前市场上的常见的手势输入装置有Leap公司的Leap Motion体感控制器、中国扬州永利宁科技有限公司开发和生产的VirTouch-R、中国天津锋时互动科技有限公司的微动等。中国发明专利公开说明书公开号CN（103809772）A公开了一种电子系统及其相关方法，申请人为扬州永利宁科技有限公司；中国发明专利公开说明书公开号CN（103176603）A公开了一种计算机手势输入系统，申请人为广东工业大学；中国发明专利公开说明书公开号CN（103309438）A公开了一种手势输入设备及其控制方法、电子装置、手势输入系统，申请人为欧姆龙株式会社；中国发明专利公开说明书公开号CN（103033145）A公开了一种用于识别多个物体的形状的方法与系统，申请人为天津锋时互动科技有限公司； 

以上这些手势输入装置的共同特点是都是通过使用摄像机来捕捉用户的手势信号的。使用摄像机来捕捉手势信号的不足之处是用户必须在摄像机的视野范围内进行手势操作，手一旦离开摄像机的视野范围便不能进行信号的输入，这样使用户操作时的活动范围被限制，十分不便；而且环境光线的明暗也会影响摄像机的工作，从而影响手势输入的效果。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种不需要摄像机来捕捉手势信号的、用户操作时可以拥有更自由的活动范围的手势输入装置。 

为解决上述技术问题，本实用新型的一种手势输入装置佩戴在手指上，由佩戴机构、动作测量模块、电源模块、无线通讯模块组成；佩戴机构用于将手势输入装置佩戴在手指上；动作测量模块用于采集手指运动的方向与速度数据；电源模块为手势输入装置提供电源；无线通讯模块负责手势输入装置与对象设备的信号传输，所述无线通讯模块由发送单元与接收单元组成，发送单元负责发送手势输入装置的信号，接收单元负责接收发送单元发出的信号并将信号传送给对象设备，发送单元连接在手势输入装置，接收单元与对象设备连接, 接收单元为对象设备的一个模块或为一个独立的设备。 

将设置有动作测量模块的手势输入装置佩戴在手指上，动作测量模块将采集到的手指的运动数据通过无线通讯模块传送到对象设备，数据经过处理后得出操作的命令，从而实现手势命令的输入；这样的好处是，不需要摄像机来捕捉手势信号，通过设置有动作测量模块的手势输入装置可以使用户不必在原先特定的摄像机视野范围内进行操作，使用户操作时可以拥有更自由的活动范围。 

作为本实用新型一种手势输入装置的进一步改进，还包括距离测量模块，负责测量手指与手指的距离或接触情况，或者测量手指与手掌的距离或接触情况；距离测量模块设置在手指与手指相邻或可接触的可操作的位置，或者设置在手指与手掌相邻或可接触的可操作的位置。距离测量模块设置在手势输入装置的正面；或者设置在手势输入装置的侧面；或者在手势输入装置的正面与侧面的同时设置有距离测量模块；其中正面是指手掌的一面，侧面是指手指与手指相邻的一面。这样的好处是，通过设置有距离测量模块采集手指间或手指与手掌的距离或接触情况，根据不同的情况执行不同的操作，这样可以为用户提供更多的操作功能以及提高操作的准确性。 

作为本实用新型一种手势输入装置的进一步改进，还可以在手势输入装置的背面设置有一个舱体，舱体与佩戴机构连接；舱体用于装载手势输入装置的零部件；其中手势输入装置的背面是指手背的一面。作为更进一步的改进，舱体或舱体的一部分还可以拆卸，可拆卸部分为电源模块。这样可以为手势输入装置的零部件的安装提供更大的空间，还可以提供更大容量的电池，而且电池易于更换。 

作为本实用新型一种手势输入装置的进一步改进，还可以设置有处理模块，用于处理测量模块采集到的数据，得出对象设备可以识别的操作命令。通过设置有处理模块，手势输入装置将测量到的数据直接处理成为操作命令，再将操作命令发送至对象设备；这样便可以不依靠对象设备来进行数据的处理，还可以不用额外安装复杂的驱动程序，实现手势输入装置的即插即用，而且提高了对象设备运行的效率。 

作为本实用新型一种手势输入装置的进一步改进，动作测量模块采用三轴加速度传感器或IMU惯性测量单元；距离测量模块采用位移传感器或触摸式按键；电源模块采用充电电池或纽扣电池；通讯模块采用2.4GHz无线装置或蓝牙无线装置或27MHz无线装置。 

作为本实用新型一种手势输入装置的更进一步改进，佩戴机构为一指环，佩戴时手指套入指环中；接收单元连接有USB接头，接收单元通过USB接口与对象设备连接；接收单元还设置有充电接口，充电接口用于连接手势输入装置或电源模块进行充电。 

综上所述，本实用新型的一种手势输入装置可使用户操作时拥有更自由的活动范围，使用更加便捷。  

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。 

图1是本实用新型一种手势输入装置的工作原理图。 

图2是本实用新型一种手势输入装置的实施例示意图。 

图3是本实用新型一种手势输入装置的无线通讯模块的接收单元的实施例示意图。 

图4是本实用新型一种手势输入装置的佩戴机构实施例示意图。 

图5是本实用新型一种手势输入装置的手指佩戴方法示意图。  

具体实施方式

图1所示本实用新型一种手势输入装置的工作原理图，图2所示本实用新型一种手势输入装置的实施例示意图；本实用新型一种手势输入装置由佩戴机构7、动作测量模块1、电源模块2、无线通讯模块3组成；佩戴机构7用于将手势输入装置佩戴在手指上；动作测量模块1用于采集手指运动的方向与速度数据；电源模块2为手势输入装置提供电源；无线通讯模块3由发送单元3a与接收单元3b组成，发送单元3a负责发送手势输入装置的信号，接收单元3b负责接收发送单元3a发出的信号并将信号传送给对象设备4，发送单元3a连接在手势输入装置，接收单元3b与对象设备4连接, 接收单元3b为对象设备4的一个模块或为一个独立的设备。还可以设置距离测量模块5，负责测量手指与手指的距离或接触情况，或者测量手指与手掌的距离或接触情况；距离测量模块5设置在手指与手指相邻或可接触的可操作的位置，或者设置在手指与手掌相邻或可接触的可操作的位置。距离测量模块5可以设置在手势输入装置的正面；或者设置在手势输入装置的侧面；或者在手势输入装置的正面与侧面的同时设置有距离测量模块5；其中正面是指手掌的一面，侧面是指手指与手指相邻的一面。 

动作测量模块1用于采集手指运动的方向与速度数据，动作测量模块1可以采用加速度传感器。加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备，加速度传感器有两轴加速度传感器和三轴加速度传感器；两轴加速度传感器采用两轴加速度计，例如重力传感器G-sensor就是一种两轴加速度传感器；三轴加速度传感器采用三轴加速度计；加速度计有两种，一种是角加速度计，另一种就是线加速度计，这里的加速度计是指线加速度计。由于三轴加速度传感器也是基于重力原理的，因此用三轴加速度传感器可以实现双轴正负90度或双轴0-360度的倾角，通过校正后期精度要高于双轴加速度传感器，大于测量角度为60度的情况，所以可以优选采用三轴加速度传感器作为动作测量模块1。可以采用压电式加速度传感器，也可以是其它的例如压阻式、电容式等加速度传感器。加速度传感器可以采用数字输出的型式，也可以采用模拟输出的型式，采用模拟输出的型式时还可以在无线通讯模块设置一个信号处理单元，以便进行无线传输。还可以在加速度传感器的基础上加上三轴陀螺仪来作为动作测量模块1，这样可以提高测量的精度减少误差以及增加手势输入装置的功能。当然，除加速度传感器以外还可以采用其它的可以测量用户手指运动的速度和方向的装置来作为动作测量模块1，例如惯性测量单元（英文：Inertial measurement unit，简称 IMU）。 

电源模块2为电功率储存装置，可以采用充电电池作为电源模块2，充电电池可以采用锂离子电池，也可以是其它类型的充电电池例如镍镉电池、镍氢电池、铁锂电池等。电源模块2还可以采用其它的电源装置，例如纽扣电池、锌空气电池、碱性锌锰电池、锌汞电池等。 

无线通讯模块3可以采用蓝牙无线装置，也可以采用2.4GHz无线装置，还可以采用其它的无需依赖电线的通讯装置，例如27MHz无线装置、调频无线装置等。无线通讯模块3由发送单元3a与接收单元3b组成，发送单元3a连接在手势输入装置，接收单元3b连接在对象设备。可以由与对象设备4连接的wifi设备、对象设备4内置的无线模块等对象设备4预先已经配置的无线装置来作为接收单元3b，也可以设置一个接收器来作为接收单元3b，接收器与对象设备4连接。如图3所示本实用新型一种手势输入装置的无线通讯模块的接收单元的实施例示意图，接收单元3b采用USB接头8与对象设备4连接；作为进一步的改进，还可以在接收单元3b上设置充电接口9，电源模块2或手势输入装置可以利用充电接口9进行充电；当然，除USB连接方式外，接收单元3b还可以通过其它端口或其它方式实现与对象设备4的可操作连接。 

距离测量模块5负责测量手势输入装置所佩戴的手指与其它手指或手的其它部位的距离或接触情况，距离测量模块5可以采用触摸式按键，也可以采用例如位移传感器等其它可以测量手指间距离或接触情况的装置。触摸式按键可以采用电容式触摸按键，也可以是其它的触摸按键，例如电阻式触摸按键、感光式触摸按键等。位移传感器也叫距离传感器，可以采用光学式位移传感器，也可以采用线性接近传感器、超声波位移传感器等位移传感器。 

作为本实用新型的进一步改进，可以在手势输入装置的背面设置有一个舱体6，舱体6与佩戴机构7连接；所述舱体6用于装载手势输入装置的零部件；其中手势输入装置的背面是指手背的一面。作为本实用新型更进一步改进，舱体6或舱体6的一部分还可以拆卸，可拆卸部分为所述电源模块2。为使舱体6不妨碍其它手指的活动，可以将舱体6设置为朝指尖所指方向和相对于指尖所指方向的相反方向延伸，宽度为不阻碍其它手指活动为宜；为了使手指弯曲时舱体6不妨碍指尖进行敲击键盘等活动，可以将朝指尖所指方向延伸的舱体6设置为长度不超过指尖或设置为舱体6仅向相对于指尖所指方向的相反方向延伸；当然，这只是一种优选的实施例，事实上舱体6的外形可以有多种，如半球形、新月形、环形等，并不限定于以上的形式。舱体6或舱体6的一部分的拆卸方法可以有多种，例如采用插头与插孔对接的方式或卡入式、轨道式等等。 

作为本实用新型的进一步改进，手势输入装置还包括处理模块，用于处理测量模块1、5采集到的数据，得出对象设备4可以识别的操作命令。通过设置有处理模块，手势输入装置将测量到的数据直接处理成为对象设备4可以识别的操作命令，再将操作命令发送至对象设备4；这样便可以不依靠对象设备4来进行数据的处理，还可以不用额外安装复杂的驱动程序，实现手势输入装置的即插即用，而且提高了对象设备4运行的效率。可以将处理模块与接收单元3b连接，接收单元3b接收到发送单元3a发出的信号，处理模块将信号处理为对象设备4可以识别的操作命令并将信号传送至对象设备4，这样可以减少手势输入装置的体积；还可以用其它方法，例如将处理模块设置在手势输入装置，测量模块1、5采集到用户手指运动的数据，处理模块将采集到的数据处理为对象设备4可以识别的操作命令，发送单元3a将操作命令发出，接收单元3b将发送单元3a发出的操作命令传送到对象设备4。 

图4所示本实用新型一种手势输入装置的佩戴机构实施例示意图，所述的佩戴机构7可以为一指环，佩戴时手指套入指环中。指环还可以设置一个伸缩机构，使指环可以根据需要来调整直径。伸缩机构可以包括一个皮带10、开关锁11；皮带10的一端连接指环，另一端被套进指环内的通道12中，皮带10可以在通道12中滑动；当开关锁11打开时皮带10可以滑动，此时指环可以调整直径；当开关锁11关闭时皮带10不能滑动，此时手势输入装置被固定在手指上；开关锁11可以采用压力式或咬齿式等。伸缩机构并不限定以上形式，还可以采用其它的形式来实现指环直径的调整，例如自锁式尼龙扎带的方式、活扣尼龙扎带的方式等。当然，不一定要采用指环来作为佩戴机构7，还可以采用其它的能够将手势输入装置佩戴在手指上的佩戴机构，例如吉他指套、圆弧形弹性爪手等装置都可以用作佩戴机构7。 

如图5所示本实用新型一种手势输入装置的手指佩戴方法示意图，可以将手势输入装置佩戴在食指的指尖上，可以设置一个距离测量模块在手势输入装置的正面的外表面，正面是指手掌的一面，用于测量拇指与食指的距离或接触情况；还可以设置一个距离测量模块在食指与中指相邻一侧的外表面，用于测量食指与中指的距离或接触情况。可以将距离测量模块5设置在佩戴机构7上。实际操作中，移动食指，根据预先设定的规则执行相应的操作；拇指与食指指尖接触，移动手指，根据预先设定的规则执行相应的操作；中指与食指并拢，移动手指，根据预先设定的规则执行相应的操作。 

最后所应说明的是， 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。 

Claims (11)

1.一种手势输入装置，其特征在于：所述手势输入装置佩戴在手指上，由佩戴机构（7）、动作测量模块（1）、电源模块（2）、无线通讯模块（3）组成；佩戴机构（7）用于将手势输入装置佩戴在手指上；动作测量模块（1）用于采集手指运动的方向与速度数据；电源模块（2）为手势输入装置提供电源；无线通讯模块（3）负责手势输入装置与对象设备（4）的信号传输，所述无线通讯模块（3）由发送单元（3a）与接收单元（3b）组成，发送单元（3a）负责发送手势输入装置的信号，接收单元（3b）负责接收发送单元（3a）发出的信号并将信号传送给对象设备（4），发送单元（3a）连接在手势输入装置，接收单元（3b）与对象设备（4）连接, 接收单元（3b）为对象设备（4）的一个模块或为一个独立的设备。

2.根据权利要求1所述的手势输入装置，其特征在于：所述的手势输入装置还包括距离测量模块（5），负责测量手指与手指的距离或接触情况，或者测量手指与手掌的距离或接触情况；距离测量模块（5）设置在手指与手指相邻或可接触的可操作的位置，或者设置在手指与手掌相邻或可接触的可操作的位置。

3.根据权利要求2所述的手势输入装置，其特征在于：距离测量模块（5）设置在手势输入装置的正面，或者设置在手势输入装置的侧面，或者在手势输入装置的正面与侧面的同时设置有距离测量模块（5）；其中正面是指手掌的一面，侧面是指手指与手指相邻的一面。

4.根据权利要求3所述的手势输入装置，其特征在于：在手势输入装置的背面设置有一个舱体（6），舱体（6）与佩戴机构（7）连接；所述舱体（6）用于装载手势输入装置的零部件；其中手势输入装置的背面是指手背的一面。

5.根据权利要求4所述的手势输入装置，其特征在于：所述舱体（6）或舱体（6）的一部分可以拆卸，可拆卸部分为所述电源模块（2）。

6.根据权利要求1至5所述的任一手势输入装置，其特征在于：所述的手势输入装置还包括处理模块，用于处理测量模块（1、5）采集到的数据，得出对象设备（4）可以识别的操作命令。

7.根据权利要求6所述的手势输入装置，其特征在于：所述的动作测量模块（1）采用三轴加速度传感器或IMU惯性测量单元；所述的距离测量模块（5）采用位移传感器或触摸式按键；所述的电源模块（2）采用充电电池或纽扣电池；所述的通讯模块采（3）用2.4GHz无线装置或蓝牙无线装置或27MHz无线装置。

8.根据权利要求7所述的手势输入装置，其特征在于：所述的佩戴机构（7）为一指环，佩戴时手指套入指环中；所述的接收单元（3b）连接有USB接头（8），接收单元（3b）通过USB接口与对象设备（4）连接；所述的接收单元（3b）设置有充电接口（9）。

9.根据权利要求1至5所述的任一手势输入装置，其特征在于：所述的动作测量模块（1）采用三轴加速度传感器或IMU惯性测量单元；所述的距离测量模块（5）采用位移传感器或触摸式按键；所述的电源模块（2）采用充电电池或纽扣电池；所述的通讯模块采（3）用2.4GHz无线装置或蓝牙无线装置或27MHz无线装置。

10.根据权利要求9所述的手势输入装置，其特征在于：所述的接收单元（3b）连接有USB接头（8），接收单元（3b）通过USB接口与对象设备（4）连接；所述的接收单元（3b）设置有充电接口（9）。

11.根据权利要求1至5所述的任一手势输入装置，其特征在于：所述的佩戴机构（7）为一指环，佩戴时手指套入指环中。