本實(shí)用新型涉及一種用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備，屬于人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的基于慣性傳感器技術(shù)的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備，為了達(dá)到較小的延遲、較高的精度，都是采用多個(gè)MCU、多組慣性傳感器的方法，即每一組慣性傳感器都要配上一個(gè)MCU對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算處理，這樣所有的慣性傳感器單元（包括一個(gè)MCU和一組慣性傳感器）就可以并行地進(jìn)行運(yùn)算處理，從而達(dá)到較高的運(yùn)算速度。雖然這種方法在算法程序方面簡單易于處理，并且也可以取得較為理想的效果，但是會(huì)極大地增加MCU的數(shù)量、使硬件設(shè)計(jì)變得冗余復(fù)雜、設(shè)備體積極大地增加、增加了成本、降低了用戶體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供一種用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備，只用1個(gè)MCU對(duì)所有的慣性傳感器進(jìn)行統(tǒng)一地?cái)?shù)據(jù)融合處理，使硬件設(shè)計(jì)變得簡潔，設(shè)備體積減小，并保證較高的運(yùn)算速度、較小的延遲、較高的精度。

為了解決所述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是： 一種用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備，包括N組采集原始手勢(shì)動(dòng)態(tài)姿態(tài)數(shù)據(jù)的慣性傳感器、接收并處理原始手勢(shì)動(dòng)態(tài)姿態(tài)數(shù)據(jù)的1個(gè)MCU、傳輸數(shù)據(jù)的無線傳輸設(shè)備以及需要進(jìn)行交互的外部終端設(shè)備，慣性傳感器連接MCU的輸入端，無線傳輸設(shè)備連接與MCU的輸出端與外部終端設(shè)備之間。

本實(shí)用新型所述用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備，所述無線傳輸設(shè)備包括無線發(fā)送單元和無線接收單元，無線發(fā)送單元連接MCU，無線接收單元連接需要交互的外部終端設(shè)備。

本實(shí)用新型所述用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備，所述慣性傳感器分別設(shè)置于上臂、前臂、手掌和手指處，上臂、前臂、手掌上均設(shè)有1組慣性傳感器，手指的大拇指、食指、中指、無名指和小指上均設(shè)有1組以上的慣性傳感器。

本實(shí)用新型所述用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備，所述慣性傳感器包括陀螺儀、加速度計(jì)和磁力計(jì)。

本實(shí)用新型所述用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備，所述外部終端設(shè)備為電腦、手機(jī)、電視、機(jī)械臂或者虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示器。

本實(shí)用新型所述用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備，所述無線傳輸設(shè)備為藍(lán)牙無線傳輸設(shè)備或者wifi無線傳輸設(shè)備。

本實(shí)用新型所述用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備，還包括為整個(gè)設(shè)備供電的鋰電池。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型只采用一個(gè)MCU對(duì)所有的慣性傳感器進(jìn)行多傳感器深度數(shù)據(jù)融合及智能預(yù)測(cè)運(yùn)算處理，可以達(dá)到較小的延遲、較高的精度，并且極大地較少了MCU的數(shù)量、使硬件設(shè)計(jì)變得簡潔、設(shè)備體積極大地減小、降低了成本、提升了用戶體驗(yàn)，并且容易達(dá)到消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品。同時(shí)，對(duì)處理后的可用的手勢(shì)動(dòng)態(tài)姿態(tài)數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到終端設(shè)備，可以擺脫有線傳輸?shù)木€纜的束縛，極大地提升了用戶體驗(yàn)。

附圖說明

圖1為實(shí)施例2所述手勢(shì)識(shí)別設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例1所述手勢(shì)識(shí)別設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

如圖2所示，本實(shí)施例中公開了一種用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備20，所述包括N組采集原始手勢(shì)動(dòng)態(tài)姿態(tài)數(shù)據(jù)的慣性傳感器、接收并處理原始手勢(shì)動(dòng)態(tài)姿態(tài)數(shù)據(jù)的1個(gè)MCU 218、傳輸數(shù)據(jù)的無線傳輸設(shè)備以及需要進(jìn)行交互的外部終端設(shè)備，慣性傳感器連接MCU 218的輸入端，無線傳輸設(shè)備連接與MCU 218的輸出端與外部終端設(shè)備之間。

本實(shí)施例中，慣性傳感器可以采集手臂上各個(gè)關(guān)節(jié)的手勢(shì)數(shù)據(jù)，將其傳輸至MCU即可得到整條手臂所有關(guān)節(jié)的姿態(tài)。具體的，所述慣性傳感器包括上臂慣性傳感器201，放置在手臂前伸時(shí)候的上臂上側(cè)，用于采集上臂運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的上臂原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

前臂慣性傳感器202，放置在手臂前伸時(shí)候的前臂上側(cè)，用于采集前臂運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的前臂原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

手掌慣性傳感器203，放置在手臂前伸時(shí)候的手掌上側(cè)，用于采集手掌運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的手掌原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

大拇指第一指節(jié)慣性傳感器204，放置在手臂前伸時(shí)候的大拇指第一指節(jié)上側(cè)，用于采集大拇指第一指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的大拇指第一指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

大拇指第二指節(jié)慣性傳感器205，放置在手臂前伸時(shí)候的大拇指第二指節(jié)上側(cè)，用于采集大拇指第二指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的大拇指第二指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

食指第一指節(jié)慣性傳感器206，放置在手臂前伸時(shí)候的食指第一指節(jié)上側(cè)，用于采集食指第一指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的食指第一指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

食指第二指節(jié)慣性傳感器207，放置在手臂前伸時(shí)候的食指第二指節(jié)上側(cè)，用于采集食指第二指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的食指第二指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

食指第三指節(jié)慣性傳感器208，放置在手臂前伸時(shí)候的食指第三指節(jié)上側(cè)，用于采集食指第三指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的食指第三指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

中指第一指節(jié)慣性傳感器209，放置在手臂前伸時(shí)候的中指第一指節(jié)上側(cè)，用于采集中指第一指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的中指第一指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

中指第二指節(jié)慣性傳感器210，放置在手臂前伸時(shí)候的中指第二指節(jié)上側(cè)，用于采集中指第二指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的中指第二指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

中指第三指節(jié)慣性傳感器211，放置在手臂前伸時(shí)候的中指第三指節(jié)上側(cè)，用于采集中指第三指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的中指第三指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

無名指第一指節(jié)慣性傳感器212，放置在手臂前伸時(shí)候的無名指第一指節(jié)上側(cè)，用于采集無名指第一指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的無名指第一指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

無名指第二指節(jié)慣性傳感器213，放置在手臂前伸時(shí)候的無名指第二指節(jié)上側(cè)，用于采集無名指第二指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的無名指第二指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

無名指第三指節(jié)慣性傳感器214，放置在手臂前伸時(shí)候的無名指第三指節(jié)上側(cè)，用于采集無名指第三指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的無名指第三指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

小拇指第一指節(jié)慣性傳感器215，放置在手臂前伸時(shí)候的小拇指第一指節(jié)上側(cè)，用于采集小拇指第一指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的小拇指第一指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

小拇指第二指節(jié)慣性傳感器216，放置在手臂前伸時(shí)候的小拇指第二指節(jié)上側(cè)，用于采集小拇指第二指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的小拇指第二指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

小拇指第三指節(jié)慣性傳感器217，放置在手臂前伸時(shí)候的小拇指第三指節(jié)上側(cè)，用于采集小拇指第三指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，然后將采集到的小拇指第三指節(jié)原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

本實(shí)施例中，所述慣性傳感器包括陀螺儀、加速度計(jì)和磁力計(jì)。陀螺儀，用于檢測(cè)載體的三軸角速度。加速度計(jì)，用于檢測(cè)載體的三軸加速度。磁力計(jì)，用于檢測(cè)載體的所處狀態(tài)的三軸磁力。

本實(shí)施例中，所述無線傳輸設(shè)備為藍(lán)牙無線傳輸設(shè)備，包括藍(lán)牙無線發(fā)送單元219和藍(lán)牙無線接收單元221，藍(lán)牙無線發(fā)送單元219連接MCU218，藍(lán)牙無線接收單元221連接需要交互的外部終端設(shè)備。所述無線傳輸設(shè)備也可以是WiFi無線傳輸設(shè)備。

本實(shí)施例中，所述外部終端設(shè)備為電腦、手機(jī)、電視、機(jī)械臂或者虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示器。還包括為整個(gè)設(shè)備供電的鋰電池220。

實(shí)施例3

如圖1所示，本實(shí)施例公開了一種用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備10，本實(shí)施例中，采用11組慣性傳感器，分別為：上臂慣性傳感器101，放置在手臂前伸時(shí)候的上臂上側(cè)，用于采集上臂運(yùn)動(dòng)的原始姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后將采集到的上臂原始姿態(tài)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

前臂慣性傳感器102，放置在手臂前伸時(shí)候的前臂上側(cè)，用于采集前臂運(yùn)動(dòng)的原始姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后將采集到的前臂原始姿態(tài)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

手掌慣性傳感器103，放置在手臂前伸時(shí)候的手掌上側(cè)，用于采集手掌運(yùn)動(dòng)的原始姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后將采集到的手掌原始姿態(tài)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

大拇指第一指節(jié)慣性傳感器104，放置在手臂前伸時(shí)候的大拇指第一指節(jié)上側(cè)，用于采集大拇指第一指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后將采集到的大拇指第一指節(jié)原始姿態(tài)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

大拇指第二指節(jié)慣性傳感器105，放置在手臂前伸時(shí)候的大拇指第二指節(jié)上側(cè)，用于采集大拇指第二指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后將采集到的大拇指第二指節(jié)原始姿態(tài)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

食指第一指節(jié)慣性傳感器106，放置在手臂前伸時(shí)候的食指第一指節(jié)上側(cè)，用于采集食指第一指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后將采集到的食指第一指節(jié)原始姿態(tài)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

食指第二指節(jié)慣性傳感器107，放置在手臂前伸時(shí)候的食指第二指節(jié)上側(cè)，用于采集食指第二指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后將采集到的食指第二指節(jié)原始姿態(tài)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

中指第一指節(jié)慣性傳感器108，放置在手臂前伸時(shí)候的中指第一指節(jié)上側(cè)，用于采集中指第一指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后將采集到的中指第一指節(jié)原始姿態(tài)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

中指第二指節(jié)慣性傳感器109，放置在手臂前伸時(shí)候的中指第二指節(jié)上側(cè)，用于采集中指第二指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后將采集到的中指第二指節(jié)原始姿態(tài)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

無名指第二指節(jié)慣性傳感器110，放置在手臂前伸時(shí)候的無名指第二指節(jié)上側(cè)，用于采集無名指第二指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后將采集到的無名指第二指節(jié)原始姿態(tài)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

小拇指第二指節(jié)慣性傳感器111，放置在手臂前伸時(shí)候的小拇指第二指節(jié)上側(cè)，用于采集小拇指第二指節(jié)運(yùn)動(dòng)的原始姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后將采集到的小拇指第二指節(jié)原始姿態(tài)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)組CU。

本實(shí)施例中，加入上臂、前臂、手掌的慣性傳感器，可以精確地識(shí)別出上臂、前臂、手掌的姿態(tài)，這樣可以讓手部的操作空間全方位無死角；由于手指的絕大多數(shù)動(dòng)作對(duì)大拇指、食指、中指要求精度較高，并且這三根手指也更加靈活，所以在布局方面，大拇指、食指、中指的第一指節(jié)和第二指節(jié)處分別放置一組慣性傳感器，這樣可以精確地識(shí)別出大拇指、食指、中指的第一指節(jié)和第二指節(jié)的姿態(tài)，而大拇指、食指、中指的第三指節(jié)可以根據(jù)人體動(dòng)力學(xué)較為準(zhǔn)確地推算出其姿態(tài)；而對(duì)無名指、小拇指精度要求偏低，所以在布局方面，只需在無名指、小拇指的第二指節(jié)處分別放置一組慣性傳感器，這樣可以精確地識(shí)別出無名指、小拇指的第二指節(jié)的姿態(tài)，而無名指、小拇指的第一指節(jié)和第三指節(jié)可以根據(jù)人體動(dòng)力學(xué)近似地推算出其姿態(tài)。如此用11組慣性傳感器對(duì)整條手臂進(jìn)行布局，可以盡可能地減少慣性傳感器的數(shù)量，同時(shí)可以盡可能精確地對(duì)整條手臂包括所有手指進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別。其他同實(shí)施例2相同。

本實(shí)用新型中，可以在手臂的所有關(guān)節(jié)位置設(shè)有慣性傳感器，也可以對(duì)某些位置的慣性傳感器進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰟h組合。例如，如果手臂上所有關(guān)節(jié)全部設(shè)置慣性傳感器，那么手臂的所有關(guān)節(jié)位置的姿態(tài)都可以精確地計(jì)算出來；如果上臂和前臂位置的慣性傳感器單元?jiǎng)h減掉，那么可以只是精確地計(jì)算手掌和五指的姿態(tài)；如果刪減掉手指的第三指節(jié)處的慣性傳感器單元，那么可以根據(jù)其他位置處的慣性傳感器單元的數(shù)據(jù)近似推算出手指的第三指節(jié)處的姿態(tài)。這種慣性傳感器的增刪組合包括但不限于上述的例子。

以上描述的僅是本實(shí)用新型的基本原理和優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型做的改進(jìn)和替換，屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。