一種手指彎曲度avatar控制傳感器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種手指彎曲度avatar控制傳感器件，所述控制傳感器件由五個(gè)彈性測量傳感器和一個(gè)中央處理單元；其中中央處理單元包括中央處理器、陀螺傳感器、重力傳感器組成。實(shí)施本發(fā)明，讓看似高深的體感傳感器易于被普通大眾所接收，對體感游戲等設(shè)備產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。
【專利說明】一種手指彎曲度avatar控制傳感器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人機(jī)交互【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種手指彎曲度avatar控制傳感器件?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在當(dāng)代社會(huì)，人與機(jī)器之間的交互越來越頻繁?；谑髽?biāo)、鍵盤等傳統(tǒng)交互方式越來越凸顯出在交互過程中的不便性。觸摸控制、語音控制等現(xiàn)代的控制方式給我們的生活帶來了極大的變化，改變了人們傳統(tǒng)的交互方式，但是觸摸控制不可避免的要把用戶鎖定在顯示屏的前面，給人們的應(yīng)用帶來了很大的不便，同時(shí)語音控制在單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)目刂泼钣邢?，大大降低了智能終端的應(yīng)用效率，同時(shí)很難與智能終端進(jìn)行實(shí)時(shí)的交互操作。
[0003]基于計(jì)算機(jī)視覺和基于可穿戴傳感器的人體動(dòng)作識(shí)別為人機(jī)之間以手勢或動(dòng)作識(shí)別提出了新的解決方案，在家庭、公司、公共場所、工廠都有著廣泛的應(yīng)用前景。目前大部分人體動(dòng)作與計(jì)算機(jī)之間的交互都是基于計(jì)算機(jī)的視覺的，這很容易被限定在與攝像機(jī)之間沒有任何遮擋的范圍內(nèi)。而基于傳感器的控制設(shè)備卻完全不受此限制。
[0004]現(xiàn)在MEMS技術(shù)和工藝已經(jīng)有了很大的發(fā)展，為我們創(chuàng)造出可穿戴傳感器提供了硬件支持，另外，在語音控制領(lǐng)域獲得很大成功的隱馬爾科夫模型已經(jīng)開始被用到手勢識(shí)別模型上對動(dòng)作特征進(jìn)行訓(xùn)練和識(shí)別，為我們提供了技術(shù)參考。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)公開光反射式移動(dòng)手語識(shí)別系統(tǒng)及手指彎曲測量方法，它包含三塊(圖
O:手指彎曲數(shù)據(jù)手套、ARM7微處理器以及語音合成輸出模塊。手指彎曲數(shù)據(jù)手套的光電傳感器的電源輸入端通過供電導(dǎo)線與ARM7微處理器的電源端連接。其輸出端通過測量導(dǎo)線與ARM7微處理器的信號輸入端連接。語音合成輸出模塊由語音合成芯片以及功率放大器和揚(yáng)聲器組成。語音合成芯片的輸入端與ARM7微處理器的輸出端連接。輸出端通過功率放大器與揚(yáng)聲器連接。本發(fā)明的光反射式移動(dòng)手語識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，便于隨身攜帶，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。
[0006]在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中,用于檢測手指彎曲角度的設(shè)備。1987年由Zi_erman等人發(fā)明，在手套的每個(gè)手指上有光纖傳感器，用來測定手指主要關(guān)節(jié)的彎曲程度。數(shù)據(jù)手套本身配有一個(gè)叫“假手”的軟件，該軟件用來接收傳感器所獲取的數(shù)據(jù)。
[0007]光反射式移動(dòng)手語識(shí)別系統(tǒng)及手指彎曲測量方法:
[0008]缺點(diǎn)的話，因?yàn)槭峭ㄟ^光電傳感器來進(jìn)行光的數(shù)據(jù)的處理，而且采用反射光的技術(shù)，明顯這里收到的干擾會(huì)比較大，有時(shí)可能會(huì)有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)反饋吧。
[0009]光纖微彎曲傳感器:
[0010]缺點(diǎn)是，設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，技術(shù)要求比較高，造價(jià)也比較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明通過彈力(拉力)來測量手指的彎曲度。所面對的問題有，彈力的測量，因?yàn)?，本發(fā)明的表現(xiàn)形式是一雙傳感手套，考慮到用戶的體驗(yàn)問題，手指上的彈力測控設(shè)備必須能滿足微彈力測量。同時(shí)，我們也需要相應(yīng)的中央控制系統(tǒng)，把相應(yīng)的彈力轉(zhuǎn)換為測控信號，以便我們的計(jì)算機(jī)或者其他的電子設(shè)備接收。
[0012]相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種手指彎曲度avatar控制傳感器件，所述控制傳感器件由五個(gè)彈性測量傳感器和一個(gè)中央處理單元；其中中央處理單元包括中央處理器、陀螺傳感器、重力傳感器組成。
[0013]彈性測量傳感器通過手指彎曲過程中對彈繩的拉伸產(chǎn)生拉力，根據(jù)彈繩伸長的長度來間接判斷手指的彎曲程度，同時(shí)把彎曲程度轉(zhuǎn)換成電信號傳給中央控制單元。
[0014]中央處理單元包含了陀螺傳感器，方便用戶與計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備之間的涉及方向問題的交互；中央處理單元中還包含了重力傳感器，用來測控手的上下移動(dòng)，正常的上下移動(dòng)必然造成重力傳感器的變化。
[0015]中央處理單元中的中央處理器是整個(gè)體感手套的控制中心，負(fù)責(zé)各個(gè)傳感器信號的接收、分析、處理、轉(zhuǎn)換、分配；同時(shí)開放了對外的接口，方便計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備接收信號。
[0016]實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，本發(fā)明技術(shù)造價(jià)低廉、設(shè)計(jì)簡單，易于普及和推廣，讓看似高深的體感傳感器易于被普通大眾所接收，對體感游戲等設(shè)備產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。給人們帶來更美好的生活體驗(yàn)，適合各種消費(fèi)水平群體的人群，豐富了人們的生活，同時(shí)給商家提供了商機(jī)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的光反射式移動(dòng)手語識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的手指彎曲度avatar控制傳感器件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的中央處理單元結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]本發(fā)明通過彈力(拉力)來測量手指的彎曲度。所面對的問題有，彈力的測量，因?yàn)?，本發(fā)明的表現(xiàn)形式是一雙傳感手套，考慮到用戶的體驗(yàn)問題，手指上的彈力測控設(shè)備必須能滿足微彈力測量。同時(shí)，我們也需要相應(yīng)的中央控制系統(tǒng)，把相應(yīng)的彈力轉(zhuǎn)換為測控信號，以便我們的計(jì)算機(jī)或者其他的電子設(shè)備接收。
[0023]因?yàn)楸景l(fā)明最終的表現(xiàn)形式是手套，左右手設(shè)計(jì)方式相同。下面我們結(jié)合附圖(左手)來詳細(xì)說明本發(fā)明的原理及具體的實(shí)施過程:
[0024]本手指彎曲度avatar控制傳感器件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。該傳感器件采用的都是微型傳感器。該傳感器由5個(gè)彈性測量傳感器和一個(gè)中央處理單元。其中中央處理單元包括中央處理器、陀螺傳感器、重力傳感器組成。[0025]彈性測量傳感器的工作原理是:通過手指彎曲過程中對彈繩的拉伸產(chǎn)生拉力，我們通過計(jì)算拉力的大小(或者說是彈繩伸長的長度)來間接判斷手指的彎曲程度，同時(shí)把彎曲程度轉(zhuǎn)換成電信號傳給中央控制單元。如圖2所示:每個(gè)手指在設(shè)計(jì)的時(shí)候，都會(huì)有一條彈繩嵌入到手套中，鏈接著手指的頂端和彈性傳感器。因?yàn)槿说氖种搁L度不同，胖瘦不同，所以手指完全彎曲時(shí)彈繩的改變長度也不同，但根據(jù)我個(gè)人調(diào)查，我們手指第二個(gè)關(guān)節(jié)(從指尖往指根數(shù))的最大彎曲度大約是100度(從手指背面測量)，我們的系統(tǒng)設(shè)定手指的最大彎曲度為100度。手指的第一個(gè)關(guān)節(jié)和第二個(gè)關(guān)節(jié)是聯(lián)動(dòng)的，所以我們無需直接測量第一個(gè)手指關(guān)節(jié)的彎曲度，如有需要，可以通過第二個(gè)手指關(guān)節(jié)的彎曲度推算出來。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，我們有一個(gè)初始化的過程，即我們要用戶的每個(gè)手指的彎曲度都達(dá)到最大，記錄手指上的彈繩的最大變化程度，由之前我們得到的最大變化100度，算出用戶手指彎曲度隨彈繩長度變化的平均值。
[0026]中央處理單元(圖3)中包含了陀螺傳感器，這是方便用戶與計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備之間的涉及方向問題的交互。同時(shí)，中央處理單元中還包含了重力傳感器，主要是用來測控手的上下移動(dòng)，因?yàn)檎５纳舷乱苿?dòng)必然造成重力傳感器的變化。
[0027]中央處理單元中的中央處理器是整個(gè)體感手套的控制中心，負(fù)責(zé)各個(gè)傳感器信號的接收、分析、處理、轉(zhuǎn)換、分配。同時(shí)開放了對外的接口，方便計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備接收信號。
[0028]手指彎曲度信號，經(jīng)中央處理器的處理，可分為不同的信號等級出送出去，比如，用戶可能要求食指每三十度范圍表示一個(gè)信號輸出，亦或者用戶要求更精確的輸出，但是，本發(fā)明在采用彈性來間接測量手指彎曲度的測量上采用的均值測量法是存在誤差的，如果更精確的測量需要根據(jù)更多的實(shí)際調(diào)研得出更精確的計(jì)算方法。中央處理器同時(shí)公開自己的端口，方便用戶根據(jù)自己的實(shí)際需要來選擇和編輯。
[0029]綜上,本發(fā)明技術(shù)造價(jià)低廉、設(shè)計(jì)簡單,易于普及和推廣，讓看似高深的體感傳感器易于被普通大眾所接收，對體感游戲等設(shè)備產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。給人們帶來更美好的生活體驗(yàn)，適合各種消費(fèi)水平群體的人群，豐富了人們的生活，同時(shí)給商家提供了商機(jī)。
[0030]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括:只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盤或光盤等。
[0031]以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種手指彎曲度avatar控制傳感器件進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種手指彎曲度avatar控制傳感器件，其特征在于，所述控制傳感器件由五個(gè)彈性測量傳感器和一個(gè)中央處理單元；其中中央處理單元包括中央處理器、陀螺傳感器、重力傳感器組成。
2.如權(quán)利要求1所述的手指彎曲度avatar控制傳感器件，其特征在于，彈性測量傳感器通過手指彎曲過程中對彈繩的拉伸產(chǎn)生拉力，根據(jù)彈繩伸長的長度來間接判斷手指的彎曲程度，同時(shí)把彎曲程度轉(zhuǎn)換成電信號傳給中央控制單元。
3.如權(quán)利要求2所述的手指彎曲度avatar控制傳感器件，其特征在于，中央處理單元包含了陀螺傳感器，方便用戶與計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備之間的涉及方向問題的交互；中央處理單元中還包含了重力傳感器，用來測控手的上下移動(dòng)，正常的上下移動(dòng)必然造成重力傳感器的變化。
4.如權(quán)利要求3所述的手指彎曲度avatar控制傳感器件，其特征在于，中央處理單元中的中央處理器是整個(gè)體感手套的控制中心，負(fù)責(zé)各個(gè)傳感器信號的接收、分析、處理、轉(zhuǎn)換、分配；同時(shí)開放了對外的接口，方便計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備接收信號。
【文檔編號】G06F3/01GK103760967SQ201310461897
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】翟振明, 李占世, 羅笑南, 林格, 林謀廣 申請人:中山大學(xué)