CN219039709U - 用于手势捕捉的肌电臂环 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于手势捕捉的肌电臂环第一结构件和若干个第二结构件沿环形方向间隔设置于环形带上；第一结构件和第二结构件均包括设置于环形带的外侧的第一部分和设置于环形带的内侧的第二部分；第一部分和第二部分之间具有相互固定的装配状态以及相互分离的拆开状态；在装配状态，环形带的带壁夹紧于第一部分和第二部分之间；第二部分上设有至少两个电极；电路板设置于第一结构件上；电路板上设有微控制器、陀螺仪、肌电信号采集模块、蓝牙模块。本实用新型基于采集的表面肌电信号数据以及陀螺仪的空间运动数据，能够有效完成手臂的手势动作的捕捉，且具有装配简单、携带方便、可拓展性强，抗干扰能力强等优点。

Description

用于手势捕捉的肌电臂环

技术领域

本实用新型涉及人机交互技术领域，特别是涉及一种用于手势捕捉的肌电臂环。

背景技术

表面肌电信号(SEMG)是浅层肌肉EMG和神经干上电活动在皮肤表面的综合效应，能在一定程度上反映神经肌肉的活动。表面肌电信号在测量上具有非侵入性、无创伤、操作简单等优点，在临床医学、人机功效学、康复医学以及体育科学等方面均有重要的实用价值。目前，随着科技的发展，在人体手势捕捉中，急需开发出一款能够基于表面肌电信号的手势捕捉产品。

实用新型内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型的目的是：提出了一种用于手势捕捉的肌电臂环，基于采集的表面肌电信号数据以及陀螺仪的空间运动数据，能够有效完成手臂的手势动作的捕捉，且具有装配简单、携带方便、可拓展性强，抗干扰能力强等优点。

本实用新型的技术解决方案是这样实现的：一种用于手势捕捉的肌电臂环，包括环形带、第一结构件、第二结构件、电路板；

所述第一结构件和若干个所述第二结构件沿环形方向间隔设置于环形带上；所述第一结构件和第二结构件均包括设置于环形带的外侧的第一部分和设置于环形带的内侧的第二部分；

所述第一部分和第二部分之间具有相互固定的装配状态以及相互分离的拆开状态；在所述装配状态，所述环形带的带壁夹紧于第一部分和第二部分之间；

所述第二部分上设有至少两个电极；每个所述电极具有面向环形带的内侧设置的接触面；

所述电路板设置于第一结构件上；所述电路板上设有微控制器、陀螺仪、肌电信号采集模块、蓝牙模块；每个所述电极通过连接线与电路板相连。

进一步的，所述环形带为由织物制成的松紧带。

进一步的，所述第二部分面向所述第一部分的表面上设有防滑结构；在所述装配状态，所述防滑结构与环形带相抵接。

进一步的，所述第一部分和第二部分之间通过螺栓相连。

进一步的，所述环形带的外侧面上设有穿线通道；所述穿线通道沿环形带的环形方向延伸；所述穿线通道上对应第一结构件设有第一穿线口以及对应每个所述第二结构件设有第二穿线口；所述第二结构件的第二部分面向所述第一部分的表面上设有避让空间；在所述装配状态，所述穿线通道容纳于所述避让空间中；对应所述第二结构件的电极的连接线穿插于穿线通道中，且一端经由第一穿线口与电路板相连，另一端经由第二穿线口与电极相连。

进一步的，所述连接线的一端通过插接件与电路板插接配合。

进一步的，所述肌电臂环包括与电路板相连的锂电池。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型的臂环能够穿戴在手臂上，通过第一结构件、第二结构件、微处理器等的配合使用，以能够完成对手臂各位置的表面肌电信号采集工作，并通过蓝牙模块将数据进行实时传输，具有结构简单，体积小，重量轻，成本低，功耗低，抗干扰能力强的优点。通过陀螺仪的配合使用，实时获取臂环的空间运动信息，以完成整个前臂的运动模态的捕捉，基于表面肌电信号信息与空间运动信息的多模态融合，实现手部细节动作与手臂大幅动作的手势捕捉。

2、本实用新型通过能够相互拆分的第一部分和第二部分的配合使用，以使得第一结构件和第二结构件通过夹紧的方式安装在环形带上，装配简单，有效提高臂环整体结构的装配效率，且能够根据实际需要拓展第二结构件的数量，实用性强。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1为本实用新型的整体结构的三维结构示意图；

图2为图1的剖视图结构示意图；

图3为图2中的A处放大图；

图4为本实用新型的环形带的三维结构示意图；

图5为本实用新型的第二结构件的三维结构示意图；

图6为本实用新型的第一结构件和电路板的装配结构示意图；

图7为本实用新型的第一结构件的爆炸视图；

其中：1、第一结构件；2、第二结构件；3、环形带；31、穿线通道；32、第一穿线口；33、第二穿线口；4、电路板；5、第一部分；51、防滑结构；6、第二部分；7、电极；8、避让空间；9、连接线；91、锂电池。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1-7所示为本实施例所述的一种用于手势捕捉的肌电臂环，该肌电臂环可以穿戴在人体手臂上，以进行手臂的手势动作的捕捉。具体的，该臂环包括环形带3、第一结构件1、第二结构件2、电路板4等部件，环形带3具有环形方向，第一结构件1和若干个第二结构件2沿环形方向间隔布置于环形带3上，当将环形带3套于手臂上的预定位置时，第一结构件1和第二结构件2能够紧贴手臂皮肤。第一结构件1和第二结构件2均包括布置于环形带3的外侧的第一部分5和布置于环形带3的内侧的第二部分6。第一部分5和第二部分6之间通过螺栓相互连接，通过拆装螺栓，以使得第一部分和第二部分之间具有相互固定的装配状态以及相互分离的拆开状态。在前述的装配状态，环形带3的带壁夹紧于第一部分5和第二部分6之间，从而能够将第一结构件1和第二结构件2固定在环形带3上的预定位置。

本实施例中的第一部分5和第二部分6的具体结构根据实际需要而设计，其材料可以是塑料或金属。

本实施例中，环形带3为由织物制成的松紧带，其口径能够根据手臂粗细而调节，从而能够调节臂环在手臂上的摆放位置。

前述的第二部分6上布置有至少两个电极7。每个电极7具有面向环形带3的内侧布置的接触面。当将环形带3套在手臂上时，该电极7的接触面与手臂的皮肤相接触，以能够采集手臂的表面肌电信号。每个第二部分6的电极7中至少具有正电极和负电极。正电极和负电极相互配合实现心电信号的采集。本实施例中，第一结构件1的第二部分6上布置有三个电极7，该三个电极7分别为正电极、负电极、人体驱动电极。人体驱动电极又称右腿驱动电极，其起到人体信号的参考基准的作用。

前述的电路板4安装于第一结构件1的第一部分5上。电路板4上布置有微控制器、陀螺仪、肌电信号采集模块、蓝牙模块。上述的位于电路板4上的各元器件均为现有部件，且各元器件在电路板4上的布置方式以及功能均为现有技术。前述的每个电极7通过连接线9与电路板4相连。电极7采集的表面肌电信号通过该连接线9传输至电路板4。

本实施例中，为使得第一部分5和第二部分6在环形带3上夹紧稳定可靠，在第二部分6面向第一部分5的表面上加工有防滑结构51。该防滑结构5优选为阵列分布的锯齿结构。在前述的装配状态，防滑结构51与环形带3相抵接，以使得环形带3在夹紧时不会滑动。

本实施例中，前述的环形带3的外侧面上加工有穿线通道31。该穿线通道31可以与环形带3一体成型，也可以通过织物与环形带3缝纫拼接而成。穿线通道31沿环形带3的环形方向延伸。穿线通道31上对应第一结构件1加工有第一穿线口32以及对应每个第二结构件2加工有第二穿线口33。第二结构件2的第二部分6面向第一部分5的表面上加工有避让空间8。该避让空间件8沿第二结构件2的宽度方向贯穿第二部分6。在前述的装配状态，穿线通道31容纳于避让空间8中。环形带3在夹紧过程中，穿线通道31位于该避让空间8中，从而能够防止穿线通道31被截断。对应第二结构件2的电极7的连接线9穿插于穿线通道31中，且一端经由第一穿线口32与电路板4相连，另一端经由第二穿线口33与电极7相连。本实施例的连接线9的一端通过插接件与电路板4上的接线端口插接配合，以使得该连接线9能够从电路板上拆卸下来。本实施例中，对应第一结构件1的电极7的连接线9可以不穿插入穿线通道31中，可以直接与电路板4相连。

为便于臂环的携带，本实施例的臂环还具有锂电池91，该锂电池91与电路板4相连，以向电路板4供电。该锂电池91可以通过外接电源进行充电。在具体构思时，该锂电池91可以安装在第一结构件1上或者捆绑在其中一个第二结构件2上。

具体装配时，将连接线9通过第二穿线口33穿入穿线通道31中，在将第二结构件2的第一部分5和第二部分6摆放在环形带3的内外两侧，并通过螺栓锁紧，然后将连接线9插入电路板4上的接线端口。第一结构件1的安装方式同理。

具体使用时，通过环形带3将臂环整体穿戴在手臂上，第一结构件1、第二结构件2上的电极7与手臂皮肤相接触，以对手臂各位置的表面肌电信号采集。当手臂做动作时，电极7采集表面肌电信号并经由连接线9传输至电路板4。本实施例的肌电信号采集模块为高精度生物电采集芯片WLS128，微处理器为32位处理器。通过高精度生物电采集芯片WLS128和高性能的32位微处理器进行表面肌电信号采集和实时数字信号滤波，可实现500Hz的采样率(125hz～2000hz可自由配置)、8通道(8～64通道可自由配置)、24bit位宽的表面肌电信号采集，通过9轴陀螺仪实时获取臂环的空间运动信息，以完成了整个手臂的运动模态的捕捉，基于表面肌电信号信息与空间运动信息的多模态融合，实现手部细节动作与手臂大幅动作的手势捕捉。通过低功耗的蓝牙模块将数据进行实时传输。由于第一结构件1和第二结构件2采集的表面肌电信号通过连接线9进行传输，相较于无线传输的方式抗干扰能力更强。根据实际需要可以拓展第二结构件2的数量，以能够同时对手臂上的多个位置进行表面肌电信号采集。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于手势捕捉的肌电臂环，包括环形带、第一结构件、第二结构件、电路板；其特征在于：

所述第一结构件和若干个所述第二结构件沿环形方向间隔设置于环形带上；所述第一结构件和第二结构件均包括设置于环形带的外侧的第一部分和设置于环形带的内侧的第二部分；

所述第一部分和第二部分之间具有相互固定的装配状态以及相互分离的拆开状态；在所述装配状态，所述环形带的带壁夹紧于第一部分和第二部分之间；

所述第二部分上设有至少两个电极；每个所述电极具有面向环形带的内侧设置的接触面；

所述电路板设置于第一结构件上；所述电路板上设有微控制器、陀螺仪、肌电信号采集模块、蓝牙模块；每个所述电极通过连接线与电路板相连。

2.根据权利要求1所述的用于手势捕捉的肌电臂环，其特征在于：所述环形带为由织物制成的松紧带。

3.根据权利要求1所述的用于手势捕捉的肌电臂环，其特征在于：所述第二部分面向所述第一部分的表面上设有防滑结构；在所述装配状态，所述防滑结构与环形带相抵接。

4.根据权利要求1所述的用于手势捕捉的肌电臂环，其特征在于：所述第一部分和第二部分之间通过螺栓相连。

5.根据权利要求1所述的用于手势捕捉的肌电臂环，其特征在于：所述环形带的外侧面上设有穿线通道；所述穿线通道沿环形带的环形方向延伸；所述穿线通道上对应第一结构件设有第一穿线口以及对应每个所述第二结构件设有第二穿线口；所述第二结构件的第二部分面向所述第一部分的表面上设有避让空间；在所述装配状态，所述穿线通道容纳于所述避让空间中；对应所述第二结构件的电极的连接线穿插于穿线通道中，且一端经由第一穿线口与电路板相连，另一端经由第二穿线口与电极相连。

6.根据权利要求1所述的用于手势捕捉的肌电臂环，其特征在于：所述连接线的一端通过插接件与电路板插接配合。

7.根据权利要求1所述的用于手势捕捉的肌电臂环，其特征在于：所述肌电臂环包括与电路板相连的锂电池。

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