CN215347222U - 用于人机交互的智能手套 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的用于人机交互的智能手套，采用织物压力传感器或点接触式压力传感器，使得智能手套结构轻便，同时能够精确监测手指各部位的运动信息，并将该信息信号传输给机器，实现远程操控的人机交互效果，可应用于远程控制机械手，让机器代替人类去完成人类不能完成的工作或者难度较高的工作，还可以用于战术手势、智能手语、VR游戏等领域。该智能手套的结构简单，透气性好，并且精度较高；通过将智能手套的运动信息实时传输至中央处理器，实现手部运动的实时监测，有利于后续进一步提升人机交互体验。

Description

用于人机交互的智能手套

技术领域

本实用新型涉及智能穿戴技术领域，尤其涉及一种用于人机交互的智能手套。

背景技术

可穿戴电子技术是当前快速成长的一种技术。作为智能穿戴设备中的一种，目前的智能手套多用来诸如手姿监测、手部防护、以及辅助手部康复等，对于智能手套的人机交互方面未做深入研究；同时为了实现这些功能，部分智能手套中集成了光纤弯曲传感器、微机电系统(MEMS)传感器或微型陀螺仪等器件，然而，以上传感器体积厚重、庞大，从而造成手套难以穿戴，使用不便等缺点。

如公开号为CN109901708A的中国专利公开的柔性智能手套，通过在手部关节处设置柔性应变传感器，从而提升了智能手套的舒坦度和轻便性，还降低了制作的工艺难度和成本。但是，该专利的柔性应变传感器对于高精度的智能手套运动模型建模而言并不适用，同时该柔性应变传感器结构复杂，透气性差。

有鉴于此，有必要设计一种改进的用于人机交互的智能手套，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于人机交互的智能手套，以解决现有智能手套由于传感器体积厚重、庞大，从而造成手套难以穿戴，使用不便的问题，同时改良现有产品人机交互的效果的智能手套。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种用于人机交互的智能手套，包括手套本体、柔性压力传感器以及与所述柔性压力传感器连接的信号采集器；所述手套主体包括中间层、贴合设置于所述中间层两侧的两层外层，所述柔性压力传感器置于所述中间层上，所述柔性压力传感器设于所述手套本体的腕骨间关节、腕掌关节、掌骨间关节、掌指关节以及指关节处；所述柔性压力传感器与所述信号采集器电连接，所述信号采集器设于所述手套本体的手背处；所述用于人机交互的智能手套还包括执行机构，所述执行机构包括中央处理器和机械手，所述信号采集器与所述执行机构通过有线或者无线的方式信号连接，所述中央处理器能够实时记录并保存所述用于人机交互的智能手套的运动信息，所述机械手能够根据所述中央处理器输入的信息执行相应的指令。所述中央处理器能够利用采集到的实时信息，在处理后，可以生成有关的手部运动的机械手的运动模型，由此可实现机械手模仿人手的动作，从而让机器代替人类去完成人类不能完成的工作或者难度较高的工作。

作为本实用新型的进一步改进，所述柔性压力传感器通过缝纫或刺绣或双面胶或热熔胶的方式集成在所述手套本体对应的关节处；所述中间层还包括绝缘层，所述绝缘层采用透气性好的绝缘材料，所述绝缘层包裹着所述柔性压力传感器。

作为本实用新型的进一步改进，所述柔性压力传感器还设于所述手套本体的桡腕关节，以收集手部的转动信息。

具体来讲，所述柔性压力传感器包括织物压力传感器或点接触压力传感器；所述织物压力传感器包括上导电层、下导电层以及置于上导电层和下导电层之间的多孔压缩层，各层的边沿采用绝缘胶带贴合或纱线缝合，并分别从所述上导电层和所述下导电层的边缘引出一个电极，所述电极采用弹性好的导电材料，所述电极的导线沿手指指向设置，所述电极与所述信号采集器连接；所述点接触式压力传感器包括相互交叉分布的第一导电纱线、第二导电纱线以及用于采集所述第一导电纱线和所述第二导电纱线的交叉点处电信号的采集电路。所述交叉点沿手指方向设有若干个，分别置于均布在所述手套本体的桡腕关节、腕骨间关节、腕掌关节、掌骨间关节、掌指关节以及指关节处，且所述交叉点还设于所述手套本体的指尖位置和掌心位置，且指尖位置的所述交叉点沿手指方向包络指尖，以实现接触交互。

作为本实用新型的进一步改进，所述机械手设有驱动装置，所述驱动装置呈与人类手指类似结构设置，所述驱动装置能够驱使所述机械手按照中央处理器的指令模仿所述用于人机交互的智能手套的行为动作；所述机械手还设有压力传感器，所述压力传感器的位置与所述手套本体中的所述柔性压力传感器的位置相对应，以使所述机械手的运动信息能够反馈至所述中央处理器，所述中央处理器可以根据所述机械手的反馈信息并综合所述用于人机交互的智能手套的运行信息，优化所述机械手的运行结构。

本实用新型的有益效果是：

与现有技术相比，本实用新型提供的用于人机交互的智能手套通过采用织物压力传感器或点接触式压力传感器中的一种柔性压力传感器，手套的结构简单，透气性好，并且精度较高；通过设置在手套本体对应的指间关节处、掌指关节处、腕掌关节处以及手套指尖处设置柔性压力传感器，有利于中央处理模块建立智能手套的运动模型，从而指导机械手做出更为精确的指令；

通过将智能手套的运动信息实时传输至中央处理器，实现手部运动的实时监测，同时实时监测机械手对应的运动信息，有利于后续机械手程序的优化。

附图说明

图1为本实用新型的用于人机交互的智能手套的结构示意图。

图2为图1中的手套本体的结构示意图。

图3为图1中的柔性压力传感器采用织物压力传感器的结构示意图。

图4为图3中的织物压力传感器的结构示意图。

图5为图1中的柔性压力传感器采用点接触式压力传感器的结构示意图。

图6为图5中的点接触压力传感器的结构示意图。

附图标记说明:

100-用于人机交互的智能手套；1-手套本体，11-中间层，12-外层；2-柔性压力传感器，21-织物压力传感器，211-上导电层，212-多孔压缩层，213-下导电层，214-电机，22-点接触压力传感器；3-信号采集器；4-执行机构，41-中央处理器，42-机械手，421-压力传感器，422-驱动装置。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1至图5所示，本实用新型提供的用于人机交互的智能手套100，包括手套本体1、柔性压力传感器2以及与柔性压力传感器2连接的信号采集器3；手套本体1包括中间层11、贴合设置于中间层11两侧的两层外层12，柔性压力传感器2置于中间层11上，柔性压力传感器2通过缝纫、刺绣、双面胶或热熔胶的方式集成在手套本体1的腕骨间关节、腕掌关节、掌骨间关节、掌指关节以及指关节处；柔性压力传感器2与信号采集器3电连接，信号采集器3设于手套本体1的手背处；用于人机交互的智能手套100还包括执行机构4，执行机构4包括通过有线或者无线方式连接的中央处理器41和机械手42，信号采集器3与中央处理器41通过有线或者无线的方式信号连接，机械手42上设有驱动装置422，驱动装置422呈与人类手指类似结构设置，驱动装置422能够驱使机械手42按照中央处理器41的指令模仿手套本体1的行为动作；中央处理器41能够实时记录并保存用于人机交互的智能手套100的运动信息，机械手42能够根据中央处理器41输入的信息执行相应的指令。如此设置，通过用于人机交互的智能手套100的实时信息采集，可以记录有关的手部运动信息，从而中央处理器41能够利用这些信息建立机械手42的运动模型，由此可实现机械手42代替人类去完成人类不能完成的工作或者难度较高的工作。

特别地，机械手42还设有压力传感器421，压力传感器421的位置与手套本体1中的柔性压力传感器2的位置相对应，以使机械手42的运动信息能够反馈至中央处理器41，从而中央处理器41可以根据机械手42的反馈信息并综合手套本体1的运行信息，优化机械手41的运行结构。

特别地，中央处理器41设有行为识别系统，手套本体1的行为动作输入至中央处理器41后，中央处理器41可以识别相应的行为特征并可用如手语等形式保存下来，在中央处理器41识别后，控制机械手42以行为目的运行，其形式可能与手套本体1略有差别。

特别地，中间层12还包括包裹着柔性压力传感器2的绝缘层121，绝缘层121采用透气性好的绝缘材料。

特别地，柔性压力传感器2还设于手套本体1的桡腕关节，以使信号收集器3能够收集到手部的转动信息。

柔性压力传感器2为织物压力传感器21或点接触压力传感器22。

请参阅图4并结合图3和图1所示，织物压力传感器21包括上导电层211、下导电层213以及置于上导电层和下导电层之间的多孔压缩层212，各层的边沿采用绝缘胶带贴合或纱线缝合，并分别从上导电层211和下导电层213的边缘引出一个电极214，电极214的导线沿手指指向设置，且与信号采集器3连接。如此设置，当手指弯曲时，用于人机交互的智能手套100通过将织物压力传感器21监测到的指间关节、掌指关节以及腕掌关节的弯曲程度信息和手腕的转动信息输入至中央处理器41，中央处理器41进而控制机械手42按照手套本体1的运动信息运动，以此实现人机交互。

请参阅图6并结合图5和图1所示，点接触式压力传感器22包括相互交叉分布的第一导电纱线221、第二导电纱线222以及用于采集第一导电纱线221和第二导电纱线222的交叉点223处电信号的采集电路，其中，交叉点223沿手指方向设有若干个，置于手套本体1对应的桡腕关节、指间关节处、掌指关节处和腕掌关节处，且交叉点223还设于手套本体1的指尖位置和掌心位置，指尖位置的交叉点223沿手指方向包络指尖，以实现接触交互。如此设置，以使点接触式压力传感器42能够监测指间关节、掌指关节及腕掌关节的弯曲程度，并将指间关节、掌指关节及腕掌关节的弯曲程度信息反馈至机器4，实现远程操控的人机交互。

下面对该用于人机交互的智能手套100的工作原理进行说明：

本实用新型提供的用于人机交互的智能手套100包括手套本体1，手套本体1集成有柔性压力传感器2和与柔性压力传感器2连接的信号采集器3，柔性压力传感器2能够监测手套本体1的各关节处的压力信息，信号采集器3将这些信息收集处理上传至中央处理器41，中央处理器41根据该部分信息识别手套本体1的行为动作，并根据行为动作输出相应指令给机械手42，机械手42的驱动装置422驱动机械手42模仿手套本体1的行为动作，以此完成人机交互。同时机械手42还设有压力传感器421，压力传感器421的位置与手套本体1中的柔性压力传感器2的位置相对应，以使机械手42的运动信息能够反馈至中央处理器41，中央处理器41可以根据机械手42的反馈信息并综合手套本体1的运行信息，优化机械手42的运行结构。

综上所述，本实用新型提供的用于人机交互的智能手套100，包括手套本体1、设于手套本体1对应的指间关节处、掌指关节处和腕掌关节处的柔性压力传感器2和与柔性压力传感器2连接的信号采集器3。本实用新型通过用于人机交互的智能手套100的实时信息采集，可以记录有关的手部运动信息，同时可保存相应的行为信息，从而可以利用这些信息建立机械手的运动模型，由此可实现机械手模仿人手的动作，从而让机器代替人类去完成人类不能完成的工作或者难度较高的工作。

需要说明的是，该用于人机交互的智能手套100还可以用于战术手势、智能手语、VR游戏等方面。

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者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于人机交互的智能手套，包括手套本体(1)，其特征在于：还包括柔性压力传感器(2)和与所述柔性压力传感器(2)连接的信号采集器(3)；所述手套本体(1)包括中间层(12)、贴合设置于所述中间层(12)两侧的两层外层(11)，所述柔性压力传感器(2)设置于所述中间层(12)上，所述柔性压力传感器(2)设于所述手套本体(1)的腕骨间关节、腕掌关节、掌骨间关节、掌指关节以及指关节处；所述柔性压力传感器(2)与所述信号采集器(3)电连接，所述柔性压力传感器(2)为织物压力传感器(21)或点接触压力传感器(22)；所述织物压力传感器(21)包括两层导电织物和设置于两层所述导电织物之间的弹性织物；所述点接触压力传感器(22)包括相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线以及设置于所述第一导电纱线与所述第二导电纱线之间并位于交叉点处的电介质层。

2.根据权利要求1所述的用于人机交互的智能手套，其特征在于：所述柔性压力传感器(2)通过缝纫或刺绣或双面胶或热熔胶的方式集成在所述手套本体(1)对应的关节处；所述中间层(12)还包括用于包裹所述柔性压力传感器(2)的绝缘层(121)，所述绝缘层(121)采用透气性好的绝缘材料。

3.根据权利要求1所述的用于人机交互的智能手套，其特征在于：所述柔性压力传感器(2)还设于所述手套本体(1)的桡腕关节处，以使所述信号采集器(3)能够收集到手部的转动信息。

4.根据权利要求1所述的用于人机交互的智能手套，其特征在于：所述织物压力传感器(21)的导电织物和弹性织物的边沿采用绝缘胶带贴合或纱线缝合，所述导电织物的边缘设有电极，所述电极与所述信号采集器(3)信号连接。

5.根据权利要求4所述的用于人机交互的智能手套，其特征在于：所述电极采用弹性好的导电材料，所述电极的导线沿手指指向设置，所述信号采集器(3)设于所述手套本体(1)的手背处。

6.根据权利要求1所述的用于人机交互的智能手套，其特征在于：所述点接触压力传感器(22)的交叉点均布在所述手套本体(1)的桡腕关节、腕骨间关节、腕掌关节、掌骨间关节、掌指关节以及指关节处。

7.根据权利要求6所述的用于人机交互的智能手套，其特征在于：所述交叉点还设于所述手套本体(1)的指尖位置和掌心位置，且指尖位置的所述交叉点能够包络指尖，以实现接触交互。

8.根据权利要求1所述的用于人机交互的智能手套，其特征在于：所述用于人机交互的智能手套还包括执行机构(4)，所述执行机构(4)包括中央处理器(41)和机械手(42)；所述信号采集器(3)通过有线或无线的方式与所述执行机构(4)连接，所述中央处理器(41)与所述机械手(42)通过有线或无线的方式电连接。

9.根据权利要求8所述的用于人机交互的智能手套，其特征在于：所述机械手(42)设有驱动装置(422)，所述驱动装置(422)能够驱使所述机械手(42)按照中央处理器(41)的指令模仿所述手套本体(1)的行为动作。

10.根据权利要求9所述的用于人机交互的智能手套，其特征在于：所述机械手(42)上还设有压力传感器(421)，所述压力传感器(421)的位置与所述手套本体(1)中的所述柔性压力传感器(2)的位置相对应，以使所述机械手(42)的运动信息能够反馈至所述中央处理器(41)。

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