專利名稱：一種便攜實(shí)用型手語(yǔ)識(shí)別發(fā)聲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種便攜實(shí)用型手語(yǔ)識(shí)別發(fā)聲裝置。
背景技術(shù)：
手語(yǔ)是聾啞殘疾人使用的語(yǔ)言。它是由手形動(dòng)作輔之以表情姿勢(shì)而構(gòu)成的比較穩(wěn)定的表 達(dá)系統(tǒng)，是一種靠動(dòng)作和視覺進(jìn)行交際的特殊語(yǔ)言。然而，手語(yǔ)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的語(yǔ)言系 統(tǒng)，讓大多數(shù)正常人掌握并應(yīng)用手語(yǔ)直接與聾啞殘疾人進(jìn)行交流顯然是不現(xiàn)實(shí)的。目前聾觀 人與正常人之間的溝通僅僅限于以懂手語(yǔ)的正常人做翻譯等手段，在很大程度上限制了不懂 手語(yǔ)的正常人對(duì)聾啞殘疾人的理解，給聾啞殘疾人日常生活、工作和學(xué)習(xí)帶來極大的不便。
本發(fā)明將有助于改善和提高聾啞殘疾人的生活學(xué)習(xí)和工作條件，使正常人可以為他們提 供更好的服務(wù)，也能夠使得聾啞人，尤其是使得文化程度比較低的聾啞人，使用手語(yǔ)和正常 人交流。

發(fā)明內(nèi)容
為了幫助聾啞人和正常人之間更好地進(jìn)行交流，本發(fā)明提供一種便攜實(shí)用型手語(yǔ)識(shí)別發(fā) 聲裝置。
該裝置由手指彎曲度采集手套、單片機(jī)，語(yǔ)音電路三部分組成，其中手指彎曲度采集手 套的電壓信號(hào)連接單片機(jī)的模擬輸入端口，語(yǔ)音電路的SPI接口連接單片機(jī)的SPI接口。
手指彎曲度采集手套包括手套、第一環(huán)、第二環(huán)、金屬絲、滑動(dòng)變阻器、彈簧、套繩和 加速度傳感器，其中在手套的每個(gè)手指上面靠近手指尖部固定第一環(huán)，靠近手指根部固定第 二環(huán)， 一根金屬絲依次連接第一環(huán)、第二環(huán)、滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端子和彈簧，滑動(dòng)變阻器固定 在手套上，金屬絲外包裹套繩，套繩固定在第一環(huán)和第二環(huán)處，在手套的手背上安裝加速度 傳感器。
語(yǔ)音電路采用可以存儲(chǔ)多段事先錄制的語(yǔ)音片段的語(yǔ)音芯片電路。 單片機(jī)對(duì)采集到的每個(gè)手指的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字化的手指彎 曲信息，并通過對(duì)加速度模擬信號(hào)的模擬，在進(jìn)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換得到手運(yùn)動(dòng)的數(shù)字化加速 度信息，單片機(jī)對(duì)每個(gè)手指彎曲度采集信息和加速度變化信息進(jìn)行記錄，然后和預(yù)先定義手 指彎曲度采集的對(duì)應(yīng)信息進(jìn)行比較，找出和當(dāng)前手指彎曲度采集信號(hào)和加速度信號(hào)最相近的 預(yù)先定義的手勢(shì)種類，然后驅(qū)動(dòng)發(fā)音電路給出對(duì)應(yīng)聲音信號(hào)。單片機(jī)的控制方法按如下步驟進(jìn)行A、初始化語(yǔ)音電路和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；B、分別采集由大拇指、食指、中指、無名指、 小指的彎曲程度產(chǎn)生的電壓信號(hào)；C、采集手運(yùn)動(dòng)的加速度產(chǎn)生的電壓信號(hào)；D、將大拇指、 食指、中指、無名指、小指產(chǎn)生的電壓信號(hào)、手運(yùn)動(dòng)的加速度產(chǎn)生的電壓信號(hào)分別與預(yù)先定 義的手勢(shì)信號(hào)進(jìn)行作差然后將差值求平方和進(jìn)行比對(duì)；E、找出與大拇指、食指、中指、無名 指、小指產(chǎn)生的電壓信號(hào)、手運(yùn)動(dòng)的加速度產(chǎn)生的電壓信號(hào)相差的平方和的值最小的一個(gè)預(yù) 先定義的手勢(shì)信號(hào)；F、驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音電路，給出符合手勢(shì)種類的聲音。
本發(fā)明的工作原理是當(dāng)聾啞人帶上手套做手語(yǔ)手勢(shì)時(shí)，手指處于彎曲狀態(tài)，而此時(shí)由于 金屬絲在第一環(huán)處固定，同時(shí)金屬絲可在固定于手指中部關(guān)節(jié)和第二環(huán)處的套繩中自由移動(dòng)， 故此時(shí)第一環(huán)和第二環(huán)之間的金屬絲被拉長(zhǎng)，此時(shí)彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，只要手指處于彎曲狀 態(tài)，第一環(huán)和第二環(huán)之間的金屬絲長(zhǎng)度就不會(huì)恢復(fù)到自然狀態(tài)，而此時(shí)由于金屬絲被拉長(zhǎng)， 滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端子亦同時(shí)沿著金屬絲伸長(zhǎng)的方向滑動(dòng)，改變了滑動(dòng)變阻器的阻值，從而 滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端子和滑動(dòng)變阻器一端之間的電壓也出現(xiàn)了變化，再將此電壓信號(hào)輸入單 片機(jī)，單片機(jī)對(duì)采集到的每個(gè)手指的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字化的手指 彎曲信息，并通過對(duì)加速度傳感器輸出的模擬信號(hào)的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換得到手運(yùn)動(dòng)的數(shù)字化加 速度信息，單片機(jī)對(duì)每個(gè)手指彎曲度采集的信息和加速度變化信息進(jìn)行記錄，然后和預(yù)先定 義的手勢(shì)的對(duì)應(yīng)信息進(jìn)行比較，找出和當(dāng)前手指彎曲度采集最相近的預(yù)先定義手指彎曲度采 集，然后驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音電路給出對(duì)應(yīng)聲音信號(hào)。
本發(fā)明將有助于改善和提高聾啞殘疾人的生活學(xué)習(xí)和工作條件，使正常人可以為他們提 供更好的服務(wù)，也能夠使得聾啞人，尤其是使得文化程度比較低的聾啞人，使用手語(yǔ)和正常 人交流。


圖l是手指處于自然狀態(tài)示意圖； 圖2是手指處于彎曲狀態(tài)示意圖3是手指彎曲度采集手套及加速度傳感器的示意圖4是單片機(jī)電路原理圖5是手指彎曲度采集手套電路圖6是語(yǔ)音電路圖。
圖l中l(wèi)第一環(huán)，2第二環(huán)，3金屬絲，4滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端子，5滑動(dòng)變阻器，6套
繩，7彈簧；圖3中8加速度傳感器、9手套。
具體實(shí)施例方式
該裝置由手指彎曲度采集手套、單片機(jī)C8051F026，語(yǔ)音電路ISD4004三都分組成，其 中手指彎曲度采集手套的電壓信號(hào)連接單片機(jī)的模擬輸入端口，語(yǔ)音電路的SPI接口連接單 片機(jī)的SPI接口。
手指彎曲度采集手套如圖l、圖2和圖3所示在手指彎曲度采集手套包括手套9、第一環(huán) 1、第二環(huán)2、金屬絲3、滑動(dòng)變阻器5、彈簧7、套繩6和加速度傳感器8，其中在手套9的 每個(gè)手指上面靠近手指尖部固定第一環(huán)l，靠近手指根部固定第二環(huán)2， 一根金屬絲依次連接 第一環(huán)l、第二環(huán)2、滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端子4和彈簧7，滑動(dòng)變阻器5固定在手套9上，金屬 絲3外包裹套繩6，套繩6固定在第一環(huán)1和第二環(huán)2處，在手套9的手背上安裝加速度傳 感器8。加速度傳感器8的型號(hào)為MMA7260QT。
單片機(jī)電路和手指彎曲度采集手套電路的連接如圖4、圖5所示手指彎曲度采集手套電路 的THUMB接口和單片機(jī)電路的THUMB接口相連，手指彎曲度采集手套電路的FOREFINGER接口 和單片機(jī)電路的FOREFINGER接口相連，手指彎曲度采集手套電路的MIDDLEFINGEK接口和單 片機(jī)電路的MIDDLEFINGER接口相連，手指彎曲度采集手套電路的RINGFINGER接口和單片機(jī) 電路的RINGFINGER接口相連，手指彎曲度采集手套電路的LITTLEFINGER接口和單片機(jī)電路 的LITTLEFINGER接口相連，手指彎曲度采集手套電路的ACCERLATE—X接口和單片機(jī)電路的 ACCERLATE_X接口相連，手指彎曲度采集手套電路的ACCERLATE—Y接口和單片機(jī)電路的 ACCERLATE一Y接口相連，手指彎曲度采集手套電路的ACCERLATE—Z接口和單片機(jī)電路的 ACCERLATE一Z接口相連
單片機(jī)電路和語(yǔ)音電路的連接如圖4、圖6所示單片機(jī)電路的SPI_SCK接口和語(yǔ)音電路的 SCLK接口相連，單片機(jī)電路的MISO接口和語(yǔ)音電路的MISO接口相連，單片機(jī)電路的MOSI 接口和語(yǔ)音電路的MOSI接口相連，單片機(jī)電路的NSS接口和語(yǔ)音電路的CS接口相連。單片 機(jī)電路中芯片U2的20腳連接到語(yǔ)音電路的INT端口。
程序流程如下
1、 初始化ISD4004語(yǔ)音電路；
2、 初始化模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；
3、 采集大拇指彎曲度的電壓信號(hào)；
4、 采集食指彎曲度的電壓信號(hào)；
5、 采集中指彎曲度的電壓信號(hào)； .6、 釆集無名指彎曲度的電壓信號(hào)；
7、 采集小指彎曲度的電壓信號(hào)；
8、 采集手運(yùn)動(dòng)的加速度的電壓信號(hào)；
9、 將大拇指、食指、中指、無名指、小指產(chǎn)生的電壓信號(hào)、手運(yùn)動(dòng)的加速度產(chǎn)生的電
壓信號(hào)分別與預(yù)先定義的手勢(shì)信號(hào)進(jìn)行作差然后將差值求平方和進(jìn)行比對(duì)；
10、 找出與大拇指、食指、中指、無名指、小指產(chǎn)生的電壓信號(hào)、手運(yùn)動(dòng)的加速度產(chǎn)生 的電壓信號(hào)相差的平方和的值最小的一個(gè)預(yù)先定義的手勢(shì)信號(hào)；
11、 驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音電路，給出符合手勢(shì)種類的聲音；
12、 轉(zhuǎn)步驟3。
權(quán)利要求
1、一種便攜實(shí)用型手語(yǔ)識(shí)別發(fā)聲裝置，包括語(yǔ)音電路、單片機(jī)和手指彎曲度采集手套，其特征在于手指彎曲度采集手套根據(jù)手指的動(dòng)作將由手指彎曲程度產(chǎn)生的電壓信號(hào)和手運(yùn)動(dòng)的加速度產(chǎn)生的電壓信號(hào)傳送給單片機(jī)的模擬輸入端口，單片機(jī)將由手指彎曲程度產(chǎn)生的電壓信號(hào)和手運(yùn)動(dòng)的加速度產(chǎn)生的電壓信號(hào)進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，對(duì)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，給出當(dāng)前手語(yǔ)種類信息，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音電路進(jìn)行發(fā)聲。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜實(shí)用型手語(yǔ)識(shí)別發(fā)聲裝置，其特征在于手指彎曲度采 集手套包括手套、第一環(huán)、第二環(huán)、金屬絲、滑動(dòng)變阻器、彈簧、套繩和加速度傳感器，其 中在手套的每個(gè)手指上面靠近手指尖部固定第一環(huán)，靠近手指根部固定第二環(huán)， 一根金屬絲 依次連接第一環(huán)、第二環(huán)、滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端子和彈簧，滑動(dòng)變阻器固定在手套上，金屬絲 外包裹套繩，套繩固定在第一環(huán)和第二環(huán)處，在手套的手背上安裝加速度傳感器。
3、 權(quán)利要求1所述的便攜實(shí)用型手語(yǔ)識(shí)別發(fā)聲裝置的控制方法，其特征在于按如下步 驟進(jìn)療A、初始化語(yǔ)音電路和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；B、分別采集由大拇指、食指、中指、無名指、 小指的彎曲程度產(chǎn)生的電壓信號(hào)；C、采集手運(yùn)動(dòng)的加速度產(chǎn)生的電壓信號(hào)；D、將大拇指、 食指、中指、無名指、小指產(chǎn)生的電壓信號(hào)、手運(yùn)動(dòng)的加速度產(chǎn)生的電壓信號(hào)分別與預(yù)先定 義的手勢(shì)信號(hào)進(jìn)行作差然后將差值求平方和進(jìn)行比對(duì)；E、找出與大拇指、食指、中指、無名 指、小指產(chǎn)生的電壓信號(hào)、手運(yùn)動(dòng)的加速度產(chǎn)生的電壓信號(hào)相差的平方和的值最小的一個(gè)預(yù) 先定義的手勢(shì)信號(hào)；F、驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音電路，給出符合手勢(shì)種類的聲音。
全文摘要
一種便攜實(shí)用型手語(yǔ)識(shí)別發(fā)聲裝置，由手指彎曲度采集手套、單片機(jī)，語(yǔ)音電路三部分組成，其中手指彎曲度采集手套根據(jù)手指的動(dòng)作將由手指彎曲程度產(chǎn)生的電壓信號(hào)和手運(yùn)動(dòng)的加速度產(chǎn)生的電壓信號(hào)傳送給單片機(jī)的模擬輸入端口，單片機(jī)將由手指彎曲程度產(chǎn)生的電壓信號(hào)和手運(yùn)動(dòng)的加速度產(chǎn)生的電壓信號(hào)進(jìn)行處理模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，對(duì)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，給出當(dāng)前手語(yǔ)種類信息，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音電路進(jìn)行發(fā)聲。本發(fā)明將有助于改善和提高聾啞殘疾人的生活學(xué)習(xí)和工作條件，使正常人可以為他們提供更好的服務(wù)，也能夠使得聾啞人，尤其是使得文化程度比較低的聾啞人，使用手語(yǔ)和正常人交流。
文檔編號(hào)G06F3/01GK101430603SQ20081022904
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者興 何, 潔 吳, 斐 王, 謝志勇, 聞時(shí)光 申請(qǐng)人:東北大學(xué)