TWM580450U - Hand motion sensing device for virtual reality and glove assembly thereof - Google Patents

Abstract

一種用於虛擬實境的動作感知裝置，包括一手套組件以及一動作響應模組，手套組件為可組拆的多層套件且包括一防滑包覆件、一套合件以及一防護件，套合件與防護件包含一手背部及自手背部向外延伸出五個半指套部以構成一五爪指套結構；動作響應模組包含一指部感應單元、一控制單元、一無線收發單元與一電力供給單元設於該些多層套件之間，用以追蹤用戶在一虛擬實境環境中的手部動作，指部感應單元包含多個慣性傳感器，該些慣性傳感器係根據用戶的手背、手背到各手指的連接位置以及每一手指關節位置來配置且其根據用戶的手部動作產生一動作訊息；控制單元接收動作信息並進行運算處理後產生一運動數據；無線收發單元通過無線網路與虛擬實境主機連接以進行資料傳輸；電力供給單元分別供電給動作響應模組中的該些電子元件。藉此，提升虛擬實境互動體驗中真實的觸控、搖擺、即時反饋等互動行為，來達到真實的手部融入該空間中的真實性。

Description

用於虛擬實境的手部動作感知裝置及其手套組件

本創作是關於一種虛擬實境技術領域，尤指一種穿戴於人體手部且於虛擬環境系統下，以仿真模擬並感知人體手指細微動作的動態數據捕捉裝置及其手套結構。

虛擬實境系統是近年來出現的圖形圖像領域的高新技術，也被稱為靈境技術或人工環境，虛擬實境是利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界，提供使用者關於視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物，一般來說，一個完整的虛擬實境系統由虛擬環境、以高性能電腦為核心的虛擬環境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺系統、以語音辨識、聲音合成與聲音定位為核心的聽覺系統、以方位跟蹤器、資料手套和資料衣為主體的身體方位姿態跟蹤設備，以及味覺、嗅覺、觸覺與力覺回饋系統等功能單元構成。

過往的VR體驗中絕大多數對於手部的互動方式，大多採用搖桿式的單點擊觸發與追蹤器的整合，來達到VR環境中的即時互動，本發明的實作效益即是；通常用於虛擬實境的資料手套包含多個安裝於手套內部的感測器，同時在手套中擁有資料獲取、發射及控制模組，而在智慧虛擬動捕手套中，通過配合VR眼睛使用，來實現虛擬實境，可是普通的智慧虛擬動捕手套需要安裝“燈塔”、攝像頭等雜亂部件來對手部進行定位，使得手套更加的笨重，並且手套的佩戴手感非常的不舒適。

再者，遊戲體驗者對虛擬物體的觸覺回饋大多藉由體感震動器或超音波震動器來模擬觸覺，但超音波產生的震波容易傷害人體且觸感微弱，而體感震動器僅能模擬觸碰時產生的震動，但無法模擬使用者以手握持虛擬物體時的力回饋。以至於使用者無法完全沉浸在虛擬遊戲當中，得到更多的樂趣。

有鑑於此，職是之故，創作人有鑑於習知技術中所產生之缺失，經過悉心試驗與研究，並一本鍥而不捨之精神，終構思出本創作以克服上述問題。

有鑑於此，本創作之目的在於提出一種用於虛擬實境的手部動作感知裝置及其手套組件，更擬真且高質感的手部套件且在各自的手指部擁有獨立的指端感測器、和數據接收模組，用於資料收發的控制主機板，且極大的縮小了傳統資料手套的體積，可完全替代VR設備的手柄，是實現電力等虛擬實境模擬培訓的理想外接裝置，補足手部對於該互動體驗中真實的觸控、搖擺、即時反饋等互動行為，來達到真實的手部融入該空間中的真實性。

為達成本創作之一目的，本創作提出一種用於虛擬實境的手部動作感知裝置，其包括一手套組件以及一動作響應模組，手套組件包含可組拆的多層套件以構成一本體部與五個指套部以提供一用戶穿戴於手部；動作響應模組用以追蹤該用戶在一虛擬實境環境中的手部動作，動作響應模組埋設於該些套件之間且包含 一指部感應單元、一控制單元、一無線收發單元與一電力供給單元，指部感應單元包含分設於本體部與每一指套部的多個慣性傳感器，該些慣性傳感器係根據該用戶的手背、手背到各手指的連接位置以及每一手指關節位置來配置，而每一慣性傳感器下端分別設有一數據收集晶片且其根據該用戶的手部動作產生一動作訊息；控制單元以一軟性連接線材連接每一數據收集晶片以接收該動作信息，並進行運算處理後產生可由外部的一虛擬實境主機用來確定該手套組件在該虛擬實境環境的位置以及位置變化的一運動數據；無線收發單元通過無線網路與虛擬實境主機連接，以由該虛擬實境主機接收該運動數據並進行資料傳輸；電力供給單元分別連接該些慣性傳感器、該些數據收集晶片、控制單元與無線收發單元以對其供電。

為達成本創作之另一目的，本創作提出一種基於虛擬實境的手部動作感知裝置的手套組件，其為可組拆的多層套件且包括一套合件、一置物件以及一防護件，套合件包含一手背部及自該手背部向外延伸出五個半指套部以構成一五爪指套結構，手背部一側具有一凹槽且各該半指套部具有與該凹槽連通的一凹溝，凹溝係延伸至該半指套部的末端；置物件配置於手背部的凹槽中且用以置放動作響應模組中的控制單元與無線收發單元，該置物件設有一固定件與該控制單元連接固定；防護件包含一手背部及自手背部向外延伸出五個半指套部以構成該五爪指套結構，手背部於對應套合件的一側具有一凹槽且各該半指套部具有對應套合件的該些凹溝之一凸塊；其中置物件置放於套合件的凹槽與防護件的凹槽之間，指部感應單元置放於套合件的凹溝與防護件的凸塊之間以穩定該些慣性傳感器的位置，防護件包覆於套合件之外以形成可組拆的多層套件，從而構成本體部與五個指套部，以提供該用戶穿戴於手部。

根據本創作一實施例，其中更包含一震動反饋單元，用以識別該用戶在該虛擬實境環境中之一虛擬對象之間的交互，並根據該用戶與該虛擬對象之間的相關互動類型觸發所預設的力度數據發送至該控制單元。

根據本創作一實施例，其中震動反饋單元包含多個致動器，其分別配置於該手套組件之該些指套部中的姆指部位、食指部位與中指部位，以使該用戶與該虛擬對象之間因互動類型之觸發而由該虛擬實境主機發送該力度數據，且通過該控制單元傳輸該力度數據以反饋至該用戶。

根據本創作一實施例，其中更包括一視覺反饋單元，用以識別該用戶在該虛擬實境環境中之一虛擬對象之間的交互，並根據該用戶與該虛擬對象之間的相關互動類型觸發所預設的亮度數據發送至該控制單元。

根據本創作一實施例，其中視覺反饋單元包含多個LED發光元件且分別配置於該手套組件之該些指套部的指尖位置，以使該用戶與該虛擬對象之間因互動類型之觸發而由該虛擬實境主機發送該亮度數據，且通過該控制單元傳輸該亮度數據以使該用戶通過視覺了解在互動狀態下所觸發的階段性情況。

根據本創作一實施例，其中虛擬實境的手部動作感知裝置通過近端區域網路(WLAN)架構以形成資料傳輸。

根據本創作一實施例，其中指部感應單元更包含多個磁簧開關元件且其連接控制單元，各該磁簧開關元件配置於各該指套部之指尖位置，以使該用戶於不同手指在接觸時觸發一接觸訊號，控制單元根據接觸訊號進行運算產生一預設手勢數據且由虛擬實境主機接收預設手勢數據。

根據本創作一實施例，其中更包含一防滑包覆件，用以提供該用戶穿戴於手部且該用戶配合套合件、置物件及防護件依序套覆於手部，防滑包覆件採用彈性纖維布料材質製成，防滑包覆件於對應套合件的外層面採用刷毛纖維布料，以使套合件、置物件及防護件構成的多層套件以防滑包覆件與該用戶手部形成防滑固定。

根據本創作一實施例，其中套合件以及防護件分別採用軟性橡膠材質製成，以對動作響應模組中的各元件形成防護，套合件對應該防滑包覆件的一側設有魔鬼氈，以使該套合件以該魔鬼氈與該防滑包覆件的刷毛纖維布料形成防滑固定。

根據本創作一實施例，其中該置物件採用光固化樹脂材料製成的一中空殼體，中空殼體的內部用以安置控制單元且以固定件固定控制單元，固定件為在該中空殼體上開設有螺紋且通過螺絲與該控制單元鎖和固定。

根據本創作一實施例，其中該套合件以及該防護件的每一該半指套部分別為套覆該用戶各手指的指尖到第一指關節的部分，而該套合件之各該半指套部的各該凹溝延伸到該手指指腹的位置，以用來安置一震動反饋單元，該套合件之各該半指套部的各該凹溝位於指尖位置用來安置一視覺反饋單元，該防護件在指尖位置可開設有孔洞以露出該視覺反饋單元。

有關本創作之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。以下結合附圖對本創作的各種實施例進行詳細描述，但本創作並不僅僅限於這些實施例。本創作涵蓋任何在本創作的精髓和範圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本創作有徹底的瞭解，在以下本創作優選實施例中詳細說明了具體的細節，而對本領域技術人員來說沒有這些細節的描述也可以完全理解本創作。

以下配合圖式及本創作之較佳實施例，進一步闡述本創作為達成欲定創作目的所採取得技術手段，有關本創作之詳細說明及技術內容，所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。在本創作下述的說明中，術語“上”、“下”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本創作簡化說明，而不是指示的文中各裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本創作的限制。

請參閱圖1以及圖2所示，其分別繪製具有本創作之用於虛擬實境的手部動作感知裝置的外觀示意圖以及作動方塊圖。本創作所述之用於虛擬實境的手部動作感知裝置包括一手套組件10以及一動作響應模組20；先行說明本創作所述之手套組件的技術特徵，爾後再詳細說明手部動作感知裝置的整體配置與作動方式。本創作之用於虛擬實境的手套組件包含可組拆的多層套件，以構成一本體部11與五個指套部12，以提供一用戶穿戴於手部；在此說明，本創作所述之手套組件可以為單件穿戴於為左手或右手的手套配件，亦可為為一對左手及右手的手套配件，以下將以單手配件作說明。

該些多層套件包含一防滑包覆件101、一套合件102、一置物件103以及一防護件104；動作響應模組20，用以追蹤該用戶在一虛擬實境環境中的手部動作，該動作響應模組20埋設於該些套件之間且包含一指部感應單元21、一控制單元22以及一無線收發單元23；以下先行說明手套組件的結構。

套合件102，包含一手背部102a及自該手背部向外延伸出五個半指套部102b以構成一五爪指套結構，該手背部102a一側具有一凹槽1021且各該半指套部102b具有與該凹槽1021連通的一凹溝1022，該凹溝1022係延伸至該半指套部的末端。置物件103，配置於該手背部的該凹槽1021中且用以置放該動作響應模組20中的該控制單元22與該無線收發單元23，該置物件103設有一固定件1031與該控制單元22連接固定；防護件104包含一手背部104a及自該手背部104a向外延伸出五個半指套部104b以構成該五爪指套結構；在此說明，套合件102與防護件104的五指指套結構基本上整體結構輪廓近似，但不依此為限。防護件104的手背部104a於對應該套合件102的一側具有一凹槽1041且各該半指套部104b具有對應該套合件102的該些凹溝1022之一凸塊1042。防滑包覆件101用以提供該用戶穿戴於手部且該用戶配合該套合件102、該置物件103及該防護件104依序穿套於手部。

根據本創作一實施例，其中該防滑包覆件101採用彈性纖維布料材質製成，該防滑包覆件101於對應該套合件102的外層面採用刷毛纖維布料，以使該套合件102、該置物件103及該防護件104構成的多層套件以該防滑包覆件101與該用戶手部形成防滑固定。

根據本創作一實施例，其中該套合件102以及該防護件104分別採用軟性橡膠材質製成，以對該動作響應模組20中的各元件形成防護，該套合件102對應該防滑包覆件101的一側設有魔鬼氈(圖未示)，以使該套合件102以該魔鬼氈與該防滑包覆件101的刷毛纖維布料形成防滑固定。

根據本創作一實施例，其中該置物件103採用光固化樹脂材料製成的一中空殼體，該中空殼體的內部用以安置該控制單元22且以該固定件1031固定該控制單元22，該固定件1031為在該中空殼體上開設有螺紋且通過螺絲與該控制單元鎖和固定。

根據本創作一實施例，其中該套合件102以及該防護件104的每一該半指套部分別為套覆該用戶各手指的指尖到第一指關節的部分，主要提供該用戶在配戴時的舒適感以及較佳的操控感。

上述揭露本創作手套組件的整體結構設計，接者說明本創作所述之手部動作感知裝置，在手套組件10中的動作響應模組20，主要用以追蹤該用戶在該虛擬實境環境中的手部動作，而其中的指部感應單元21，包含分設於該本體部11與每一該指套部12的多個慣性傳感器211，該些慣性傳感器211係根據該用戶的手背(如本體部11)、手背到各手指(如指套部12)的連接位置以及每一手指關節位置(如指套部12)來配置，而每一該慣性傳感器211下端分別設有一數據收集晶片212且其根據該用戶的手部動作產生一動作訊息。控制單元22透過一軟性連接線材60(例如：軟性電路板(FPC))連接每一該數據收集晶片212以接收該動作信息，並進行運算處理後產生可由外部的一虛擬實境主機(圖未示)用來確定該手套組件10在該虛擬實境環境的位置以及位置變化的一運動數據。無線收發單元23通過無線網路與該虛擬實境主機連接，以由該虛擬實境主機接收該運動數據並進行資料傳輸。

根據本創作一實施例，其中該置物件103配置於該套合件102的該凹槽1021與該防護件104的該凹槽1041之間；該指部感應單元21配置於該套合件102的該凹溝1022與該防護件104的該凸塊1042之間，用以抵住並穩定該些慣性傳感器211的位置，該防護件104包覆於該套合件102之外以形成可組拆的多層套件，從而構成該本體部11與五個指套部12以提供該用戶穿戴於手部。

根據本創作一實施例，其中更包含一震動反饋單元30，用以識別該用戶在該虛擬實境環境中之一虛擬對象之間的交互，並根據該用戶與該虛擬對象之間的相關互動類型觸發所預設的力度數據發送至該控制單元22；其中該震動反饋單元30包含多個致動器(圖未示)，其分別配置於該手套組件10之該些指套部12中的姆指部位、食指部位與中指部位，以使該用戶與該虛擬對象之間因互動類型之觸發而由該虛擬實境主機發送該力度數據，且通過該控制單元傳輸該力度數據以反饋至該用戶。

根據本創作一實施例，其中更包括一視覺反饋單元40，用以識別該用戶在該虛擬實境環境中之一虛擬對象之間的交互，並根據該用戶與該虛擬對象之間的相關互動類型觸發所預設的亮度數據發送至該控制單元。其中該視覺反饋單元40包含多個LED發光元件且分別配置於該手套組件10之該些指套部12的指尖位置，例如：埋設在該套合件102的該凹溝1022接近指尖的位置，以使該用戶與該虛擬對象之間因互動類型之觸發，而由該虛擬實境主機發送該亮度數據，且通過該控制單元22傳輸該亮度數據以使該用戶通過視覺了解在互動狀態下所觸發的階段性情況。

根據本創作一實施例，其中該虛擬實境的手部動作感知裝置通過近端區域網路(WLAN)架構以形成資料傳輸。

根據本創作一實施例，其中該指部感應單元21更包含多個磁簧開關元件70且其分別連接該控制單元22，各該磁簧開關元件配置於各該指套部之指尖位置，以使該用戶於不同手指在接觸時觸發一接觸訊號，該控制單元根據該接觸訊號進行運算產生一預設手勢數據且由該虛擬實境主機接收該預設手勢數據。

根據本創作一實施例，其中該套合件102之各該半指套部102b的各該凹溝1022則可延伸到該手指指腹的位置，以用來安置該震動反饋單元(例如致動器)，該套合件102之各該半指套部102b的各該凹溝1022位於指尖位置用來安置該視覺反饋單元(例如LED發光元件)，而在該防護件104在指尖位置可開設有孔洞(圖未示)以露出該視覺反饋單元，以使該用戶可以清楚觀察。

根據本創作一實施例，其中該動作響應模組20更包含一電力供給單元24，其分別連接該些慣性傳感器211、該些數據收集晶片212、該控制單元22與該無線收發單元23以對該些元件供應所需電力，該電力供給單元24可以為電池或者是可外接其他電源，在此不限定。

本創作所述之手部動作感知裝置通過配置於各個指套的慣性傳感器211以及數據收集晶片212，且該些慣性傳感器以及數據收集晶片212分別設置於每一個指套的每一個指關節位置，發送自身的運動資訊(包括姿態、速度、加速度、時序等資訊)，以供虛擬實境主機確定佩戴在手指部位中手指(拇指、食指、中指、無名指與小指)的運動訊息。例如：慣性傳感器101可通過感測器基座設置於第一指套10的第二指節處，而慣性傳感器通過無線的方式發送運動資訊直接發送至虛擬實境主機。再者，本體部11的慣性傳感器211設置於手背處且通過無線的方式發送所採集到的運動資訊直接發送至虛擬實境主機。例如，控制單元22通過慣性傳感器採集到的拇指的運動訊息、食指的運動訊息、中指的運動訊息、無名指的運動訊息、小指的運動訊息以及手腕運動資訊並且對該些運動訊息進行整合運算，在通過無線收發單元24發送給虛擬實境主機以進行相應的處理。

進一步說明，本創作所述之手部動作感知裝置的運作狀態，以HTC VIVE為例作說明。通過在wifi無線通訊環境下，虛擬實境主機接收穿戴於用戶的手套組件10(例如：左手以及右手)的該些慣性傳感器採集的運動資訊，並根據所接收的運動資訊確定佩戴該手套組件10的拇指、食指、中指、無名指、小指以及手腕的肢體運動資訊，根據所確定的肢體運動資訊生成虛擬物件的姿態、位置和手勢資訊；頭戴式顯示器(圖未示)用以接收並顯示虛擬實境主機生成的虛擬物件的姿態、位置和手勢資訊。在虛擬實境環境中，對該手部動作感知裝置的校準的原則是使運動測量模組安裝部位處於一個已知的姿態，然後根據測得的運動測量模組的姿態與已知的身體部位姿態對比確定運動測量模組安裝方位的偏差。例如對於手腕處慣性傳感器的校準動作的情況，可能是手朝前平舉手心朝下作為標準校準動作。例如，將該手部動作感知裝置按照預定方式穿戴之後，需要對各個慣性傳感器的安裝誤差進行校準。

承上所述，校準可以根據系統軟體上現有的人體校準動作進行校準；校準時，測量物件需要按照軟體介面的姿勢做出相應的校準動作。例如手指伸直、手臂下垂，或手指伸直、手臂平舉。接收處理器根據人體生物力學約束及外界約束對計算生成的運動資訊進行校準。完成校準後，即可開始對運動捕捉物件(待測物件)的運動進行捕捉。例如：將該手部動作感知裝置依照預定方式穿戴之後，然後開啟虛擬實境主機上相應的軟體。根據運動捕捉物件資訊以及運動捕捉物件上的各個慣性傳感器的安裝位置在虛擬實境主機軟體介面上選擇運動捕捉物件的模型，若軟體中不包含相應物件的模型，則可以手動創建或者輸入物件的模型，物件的模型包括物件各個部分的連接關係、各個部分的尺寸以及初始位置等等。

承上所述，對於物件模型還可以設置或者修改各個部分之間的約束和限制，比如允許的關節活動角度等；在確定物件模型後，根據實際的慣性傳感器的安裝位置，在虛擬實境主機的軟體介面上指定各個感測器的安裝位置，指定的位置需要與實際位置一致。確定了慣性傳感器的安裝位置後，需要對各個慣性傳感器的安裝誤差進行校準。校準可以按照軟體上現有的人體校準動作進行校準，也可以由用戶指定和設計校準姿態。校準時，測量物件需要按照軟體介面的姿勢做出相應的校準動作。接收處理器根據已知的姿態以及慣性傳感器測量到的運動資訊，確定慣性傳感器的安裝誤差。完成慣性傳感器的校準後，即可開始對運動捕捉物件的動作進行捕捉。

進行運動捕捉時，假設肩部相對頭部位置固定，虛擬實境主機將根據配置於本體部1(手背位置)的該慣性傳感器212傳送的運動資訊以及校準得到的該慣性傳感器與配置於指套部12(手指位置)的該些慣性傳感器之間的相對姿態確定手腕的運動資訊(包括速度、加速度、時序、姿態等)，以使虛擬實境主機基於預設的上臂長度和肩部位置得到肘部相對頭部的位置。爾後，虛擬實境主機根據分別配置於指套部12的五根指套(手指各關節位置)的每一慣性傳感器傳送的運動資訊以及校準得到的該些慣性傳感器與每一根手指之間的相對姿態確定每個手指關節的運動資訊(包括速度、加速度、時序、姿態等)；虛擬實境主機基於預設的手掌長度和得到的腕部位置得到各個手指各關節的相對位置。

承上所述，虛擬實境主機根據配置於本體部11(如手背位置)的慣性傳感器傳送的運動資訊以及校準得到的慣性傳感器，對應配置於指套部12(例如拇指位置)的慣性傳感器傳送的運動資訊以及校準得到的慣性傳感器之間的相對姿態確定拇指的運動資訊(包括速度、加速度、時序、姿態等)；虛擬實境主機基於預設的拇指的指節長度和得到的拇指根部位置得到拇指的各個指節位置和姿態。同理，基於相同的運算處理方式得到其他各手指(例如食指、中指、無名指或小指)的各個指節的位置和姿態。

經由上述的手部動作感知裝置及其手套組件獲取的五根手指的運動資訊(拇指、食指、中指、無名指與小指的運動資訊)，如此，通過上述的動作捕捉手套可即時獲取所有手指以及手腕的運動資訊即可完成大多數虛擬實境系統中所需要的動作，例如，點選操作、長按操作、抓握操作、捏合操作等。再者，運用磁簧開關設計，針對個手指間目前碰觸狀況進行判斷，可有效判別OK手勢或是手指更細部相關手部姿態動作，進而反映在虛擬實境中可以使用戶通過顯示器看到手部的各種細部動作，從而提升用戶體驗。

綜所上述，本創作所述之用於虛擬實境的手部動作感知裝置及其手套組件，作為為提供沉浸式VR互動體驗之手部互動感測之用途，至少具有以下優點：

1.本創作提供用戶更能靈活將手部姿態狀況與虛擬實境之內容進行互動整合。

2. 本創作之傳輸模式採用近端WLAN架構傳輸，主要媒介通訊方式為WiFi，可將封包數據資料一次傳送給多個虛擬實境主機主機，節省傳輸時間。

3. 本創作之手套組件於機構設計上，採用快拆式之魔鬼氈型態進行黏著包覆，提供用戶相當程度便利性。

4. 本創作之手部動作感知裝置於手套前端設計LED與震動模組，提供用戶處在虛擬環境中接觸或是觸發相關實體內容/情境項目時，可以獲得即時反饋體驗。

5. 本創作之手部動作感知裝置於手指各部位偵測模式採用彎曲模組進行偵測，可依照參數變化進行手指彎曲程度判別，達成高靈敏性與絕佳之手部型態判別。

6. 本創作之手部動作感知裝置對於手部偵測情形上，運用磁簧開關設計，針對個手指間目前碰觸狀況進行判斷，可有效判別OK或是握拳等相關手部姿態動作。

雖然本創作以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習相像技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本創作之特點及功效，而非用於限定本創作之可實施範疇，於未脫離本創作上揭之精神與技術範疇下，任何運用本創作所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

10‧‧‧手套組件

101‧‧‧ 防滑包覆件

102‧‧‧套合件

102a‧‧‧手背部

102b‧‧‧半指套部

1021‧‧‧凹槽

1022‧‧‧凹溝

103‧‧‧置物件

1031‧‧‧固定件

104‧‧‧防護件

104a‧‧‧手背部

104b‧‧‧半指套部

1041‧‧‧凹槽

1042‧‧‧凸塊

11‧‧‧本體部

12‧‧‧指套部

20‧‧‧動作響應模組

21‧‧‧指部感應單元

211‧‧‧慣性傳感器

212‧‧‧數據收集晶片

22‧‧‧控制單元

23‧‧‧無線收發單元

24‧‧‧電力供給單元

30‧‧‧震動反饋單元

40‧‧‧視覺反饋單元

60‧‧‧軟性連接材

70‧‧‧磁簧開關元件

圖1係繪製本創作之手部動作感知裝置的外觀示意圖。 圖2係繪製本創作之手套組件的一側分解示意圖。 圖3係繪製本創作之手套組件的另一側分解示意圖。 圖4係繪製本創作之手套組件的組合示意圖。 圖5係繪製本創作之手套組件的透過魔鬼氈撕離示意圖。 圖6係繪製本創作之手套組件的應用示意圖(分解狀態)。 圖7係繪製本創作之手套組件的應用示意圖(結合狀態)。

Claims (10)

1. 一種用於虛擬實境的手部動作感知裝置，包括： 一手套組件，包含可組拆的多層套件以構成一本體部與五個指套部，以提供一用戶穿戴於手部； 一動作響應模組，用以追蹤該用戶在一虛擬實境環境中的手部動作，該動作響應模組埋設於該些套件之間且包含： 一指部感應單元，包含分設於該本體部與每一該指套部的多個慣性傳感器，該些慣性傳感器係根據該用戶的手背、手背到各手指的連接位置以及每一手指關節位置來配置，而每一該慣性傳感器下端分別設有一數據收集晶片且其根據該用戶的手部動作產生一動作訊息； 一控制單元，其以一軟性連接線材連接每一該數據收集晶片以接收該動作信息，並進行運算處理後產生可由外部一虛擬實境主機用來確定該手套組件在該虛擬實境環境的位置以及位置變化的一運動數據； 一無線收發單元，通過無線網路與該虛擬實境主機連接，以由該虛擬實境主機接收該運動數據並進行資料傳輸；以及 一電力供給單元，其分別連接該些慣性傳感器、該些數據收集晶片、該控制單元與該無線收發單元以對其供電。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用於虛擬實境的手部動作感知裝置，更包含一震動反饋單元，用以識別該用戶在該虛擬實境環境中之一虛擬對象之間的交互，並根據該用戶與該虛擬對象之間的相關互動類型觸發所預設的力度數據發送至該控制單元，該震動反饋單元包含多個致動器，其分別配置於該手套組件之該些指套部中的姆指部位、食指部位與中指部位，以使該用戶與該虛擬對象之間因互動類型之觸發而由該虛擬實境主機發送該力度數據，且通過該控制單元傳輸該力度數據以反饋至該用戶。
3. 如申請專利範圍第1項所述之用於虛擬實境的手部動作感知裝置，更包括一視覺反饋單元，用以識別該用戶在該虛擬實境環境中之一虛擬對象之間的交互，並根據該用戶與該虛擬對象之間的相關互動類型觸發所預設的亮度數據發送至該控制單元，該視覺反饋單元包含多個LED發光元件且分別配置於該手套組件之該些指套部的指尖位置，以使該用戶與該虛擬對象之間因互動類型之觸發而由該虛擬實境主機發送該亮度數據，且通過該控制單元傳輸該亮度數據以使該用戶通過視覺了解在互動狀態下所觸發的階段性情況。
4. 如申請專利範圍第1項所述之用於虛擬實境的手部動作感知裝置，其中該虛擬實境的手部動作感知裝置通過近端區域網路(WLAN)架構以形成資料傳輸。
5. 如申請專利範圍第1項所述之用於虛擬實境的手部動作感知裝置，其中該指部感應單元更包含多個磁簧開關元件且其連接該控制單元，各該磁簧開關元件配置於各該指套部之指尖位置，以使該用戶於不同手指在接觸時觸發一接觸訊號，該控制單元根據該接觸訊號進行運算產生一預設手勢數據且由該虛擬實境主機接收該預設手勢數據。
6. 一種基於申請專利範圍第1-5任一項所述之用於虛擬實境的手套組件，其為可組拆的多層套件且包括： 一套合件，包含一手背部及自該手背部向外延伸出五個半指套部以構成一五爪指套結構，該手背部一側具有一凹槽且各該半指套部具有與該凹槽連通的一凹溝，該凹溝係延伸至該半指套部的末端； 一置物件，配置於該手背部的該凹槽中且用以置放該動作響應模組中的該控制單元與該無線收發單元，該置物件設有一固定件與該控制單元連接固定；以及 一防護件，包含一手背部及自該手背部向外延伸出五個半指套部以構成該五爪指套結構，該手背部於對應該套合件的一側具有一凹槽且各該半指套部具有對應該套合件的該些凹溝之一凸塊； 其中該置物件置放於該套合件的該凹槽與該防護件的該凹槽之間，該指部感應單元置放於該套合件的該凹溝與該防護件的該凸塊之間以穩定該些慣性傳感器的位置，該防護件包覆於該套合件之外以形成可組拆的多層套件，從而構成該本體部與五個指套部，以提供該用戶穿戴於手部。
7. 如申請專利範圍第6項所述之用於虛擬實境的手套組件，更包含一防滑包覆件，用以提供該用戶穿戴於手部且該用戶配合該套合件、該置物件及該防護件依序套覆於手部，該防滑包覆件採用彈性纖維布料材質製成，該防滑包覆件於對應該套合件的外層面採用刷毛纖維布料，以使該套合件、該置物件及該防護件構成的多層套件以該防滑包覆件與該用戶手部形成防滑固定。
8. 如申請專利範圍第7項所述之用於虛擬實境的手套組件，其中該套合件以及該防護件分別採用軟性橡膠材質製成，以對該動作響應模組中的各元件形成防護，該套合件對應該防滑包覆件的一側設有魔鬼氈，以使該套合件以該魔鬼氈與該防滑包覆件的刷毛纖維布料形成防滑固定。
9. 如申請專利範圍第6項所述之用於虛擬實境的手套組件，其中該置物件採用光固化樹脂材料製成的一中空殼體，該中空殼體的內部用以安置該控制單元且以該固定件固定該控制單元，該固定件為在該中空殼體上開設有螺紋且通過螺絲與該控制單元鎖和固定。
10. 如申請專利範圍第6項所述之用於虛擬實境的手套組件，其中該套合件以及該防護件的每一該半指套部分別為套覆該用戶各手指的指尖到第一指關節的部分，而該套合件之各該半指套部的各該凹溝延伸到該手指指腹的位置，以用來安置一震動反饋單元，該套合件之各該半指套部的各該凹溝位於指尖位置用來安置一視覺反饋單元，該防護件在指尖位置可開設有孔洞以露出該視覺反饋單元。