智能手套的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種智能手套，包括基材，傳感器組件、電源與數(shù)據(jù)處理裝置，至少一組手指?jìng)鞲衅鹘M件設(shè)置在基材上，通過(guò)連接電路與數(shù)據(jù)處理裝置連通，電源負(fù)責(zé)供電，數(shù)據(jù)處理裝置負(fù)責(zé)處理傳感器組件信號(hào)，所述傳感器組件包括指尖壓力傳感器、手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器、手指彎曲度檢測(cè)傳感器與指間狀態(tài)檢測(cè)傳感器；可以檢測(cè)出指尖觸碰物體時(shí)受到的壓力數(shù)值、各手指的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度數(shù)值、各手指彎曲的程度以及手指與手指之間分開(kāi)或者并攏的狀態(tài)，通過(guò)對(duì)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析處理，本實(shí)用新型的智能手套不僅能識(shí)別靜態(tài)手勢(shì)，更可以識(shí)別動(dòng)態(tài)手勢(shì)，從而真正實(shí)現(xiàn)了“身教”的教學(xué)方式，高效地提高了教學(xué)質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】
智能手套
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及智能穿戴設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種智能手套。
【背景技術(shù)】
[0002]到目前為止，人類傳播知識(shí)的途徑主要還是通過(guò)文字、圖形和語(yǔ)言描述的方式來(lái)進(jìn)行，即所謂“言傳身教”中“言傳”的這一種方式。而另一種“身教”的方式卻沒(méi)有得到大力的推廣，究其緣由主要是教學(xué)資源的嚴(yán)重不足。例如一個(gè)鋼琴培訓(xùn)老師只能在同一時(shí)間段內(nèi)集中培訓(xùn)為數(shù)不多的學(xué)員，如果采用大范圍的集體教學(xué)模式，就會(huì)由于不能對(duì)每個(gè)學(xué)員都實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的講解指導(dǎo)而導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量的下降。試想如果采用一種裝置，可以實(shí)時(shí)的采集人類的肢體語(yǔ)言，并將其轉(zhuǎn)換成一種數(shù)據(jù)格式，然后把培訓(xùn)老師的數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)樣本，那么其他學(xué)員的肢體語(yǔ)言數(shù)據(jù)只要與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，就能通過(guò)數(shù)據(jù)的差異來(lái)表示出動(dòng)作的差異，最后通過(guò)消除差異來(lái)對(duì)自身進(jìn)行一種學(xué)習(xí)鍛煉，這樣的一種教學(xué)模式就能大范圍的推廣“身教”學(xué)習(xí)方式。
[0003]人類的肢體語(yǔ)言主要集中在手勢(shì)方面，因?yàn)槿祟愒谶M(jìn)化過(guò)程中解放并靈活的運(yùn)用了雙手，才將人類與其他動(dòng)物得以嚴(yán)格的區(qū)分并逐漸成為了高等智商的物種。在日常生活中，人類的手勢(shì)涵蓋了音樂(lè)、體育、娛樂(lè)等多方面的教學(xué)領(lǐng)域，如果可以通過(guò)特定設(shè)備將指導(dǎo)性的標(biāo)準(zhǔn)手勢(shì)姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將一系列的動(dòng)作轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)格式來(lái)存放，并建立起統(tǒng)一的手勢(shì)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而通過(guò)特定設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)，則可以大大推廣“身教”學(xué)習(xí)方式，節(jié)約教學(xué)資源，對(duì)人類的知識(shí)傳播和技能傳承有著劃時(shí)代的意義。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中也有對(duì)于智能手套的研究，中國(guó)專利“2014100611664手勢(shì)交流手套”公開(kāi)了一種包括手套本體、薄膜彎曲度傳感器、三軸陀螺儀、三維加速度傳感器、電源模塊、發(fā)聲裝置以及控制模塊的手勢(shì)交流手套，可以根據(jù)患者的手勢(shì)將患者的需求以聲音、圖像以及控制信號(hào)的方式表達(dá)出來(lái)，醫(yī)護(hù)人員以及家屬得以及時(shí)了解并且滿足患者的需求。中國(guó)專利“2010101318954—游戲手套”公開(kāi)了一種包括手套本體以及微機(jī)電壓力感測(cè)模組的游戲手套。該手套本體包括手腕部、掌心部以及手指部。該微機(jī)電壓力感測(cè)模組包括手指壓力感應(yīng)囊、第一微機(jī)電壓力傳感器、處理單元以及為該處理單元供電的供電單元。該手指壓力感應(yīng)囊設(shè)置在該手指部，該手指壓力感應(yīng)囊在該手指部彎曲時(shí)承受相應(yīng)的壓力。該第一微機(jī)電壓力傳感器與該手指壓力感應(yīng)囊相連以感測(cè)該手指壓力感應(yīng)囊承受的壓力并將該壓力轉(zhuǎn)換成壓力感測(cè)信號(hào)。該處理單元與該第一微機(jī)電壓力傳感器相連以獲取該壓力感測(cè)信號(hào)。這些設(shè)備雖然在手套上設(shè)置了一些傳感器，可以識(shí)別基本手勢(shì)，但是不能識(shí)別多種靜態(tài)手勢(shì)，尤其是位置比較精確的手勢(shì);更難以對(duì)動(dòng)態(tài)手勢(shì)進(jìn)行記錄。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本
【申請(qǐng)人】針對(duì)上述現(xiàn)有智能手套無(wú)法識(shí)別精確手勢(shì)等缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)合理的智能手套，從而可以識(shí)別多種靜態(tài)域動(dòng)態(tài)的手勢(shì)。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種智能手套，包括基材，傳感器組件、電源與數(shù)據(jù)處理裝置，至少一組手指?jìng)鞲衅鹘M件設(shè)置在基材上，通過(guò)連接電路與數(shù)據(jù)處理裝置連通，電源負(fù)責(zé)供電，數(shù)據(jù)處理裝置負(fù)責(zé)處理傳感器組件信號(hào)，所述傳感器組件包括指尖壓力傳感器、手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器、手指彎曲度檢測(cè)傳感器與指間狀態(tài)檢測(cè)傳感器。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
[0009]所述手指?jìng)鞲衅鹘M件設(shè)置有五組，分別分布在每個(gè)手指上或相鄰手指之間。
[0010]所述指尖壓力傳感器設(shè)置在手指指尖內(nèi)側(cè)，以實(shí)時(shí)檢測(cè)出指尖觸碰物體時(shí)受到的壓力數(shù)值。
[0011]所述手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器設(shè)置在手指指尖，以實(shí)時(shí)檢測(cè)出手指的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度數(shù)值，優(yōu)選為六軸陀螺儀傳感器。
[0012]所述手指彎曲度檢測(cè)傳感器設(shè)置在手指指背位置，在食指、中指、無(wú)名指、小指處覆蓋遠(yuǎn)節(jié)指骨、中節(jié)指骨、近節(jié)指骨與掌骨之間的三個(gè)關(guān)節(jié)上方，在大拇指處覆蓋遠(yuǎn)節(jié)指骨、近節(jié)指骨與掌骨之間的兩處關(guān)節(jié)，以實(shí)時(shí)檢測(cè)出手指彎曲的程度。
[0013]所述指間狀態(tài)檢測(cè)傳感器設(shè)置在相鄰的兩指之間，采用磁性傳感元件。
[0014]還設(shè)置有反饋部件，包括一個(gè)或多個(gè)指示燈或馬達(dá)振子。
[0015]還包括通信裝置，所述通信裝置采用無(wú)線或有線通信，可以為獨(dú)立部件，也可以為數(shù)據(jù)處理裝置內(nèi)的集成功能。
[0016]為一體式結(jié)構(gòu)，傳感器組件、電源與數(shù)據(jù)處理裝置均設(shè)置在手套基材上。
[0017]為分體式結(jié)構(gòu)，傳感器組件設(shè)置在手套基材上，電源等其他硬件設(shè)置在腕帶上，手套基材與腕帶之間通過(guò)端口電氣連接。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0019]本實(shí)用新型的智能手套通過(guò)設(shè)置多種傳感器，可以檢測(cè)出指尖觸碰物體時(shí)受到的壓力數(shù)值、各手指的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度數(shù)值、各手指彎曲的程度以及手指與手指之間分開(kāi)或者并攏的狀態(tài)，通過(guò)對(duì)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析處理，可以對(duì)多種手勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。
[0020]本實(shí)用新型的智能手套不僅能識(shí)別靜態(tài)手勢(shì)，更可以識(shí)別動(dòng)態(tài)手勢(shì)。先采集教師的示范彈奏數(shù)據(jù)，對(duì)培訓(xùn)根據(jù)時(shí)間記錄對(duì)應(yīng)的傳感器狀態(tài)數(shù)值，即可以生成手勢(shì)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。當(dāng)學(xué)生穿戴好智能手套后進(jìn)行訓(xùn)練，學(xué)生的手勢(shì)與運(yùn)動(dòng)被各個(gè)傳感器進(jìn)行采集，并與教師的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)超過(guò)規(guī)定閾值，反饋組件可以給學(xué)生進(jìn)行提醒，例如通過(guò)每個(gè)手指位置的LED指示燈點(diǎn)亮或者振動(dòng)反饋，使學(xué)生可以及時(shí)得到哪根手指的手勢(shì)錯(cuò)誤的提醒;從而真正實(shí)現(xiàn)了 “身教”的教學(xué)方式，高效地提高了教學(xué)質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1為本實(shí)用新型的傳感器組件在單指上的排布示意圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型的一體式的智能手套。
[0023]圖3為本實(shí)用新型的分體式的智能手套。
[0024]圖4為對(duì)通用的OK手勢(shì)的識(shí)別示意圖。
[0025]圖中:1、基材;2、壓力傳感器;3、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器;4、彎曲度檢測(cè)傳感器;5、指間狀態(tài)檢測(cè)傳感器;6、連接電路;7、指示燈;8、馬達(dá)振子;9、數(shù)據(jù)處理裝置；10、通信裝置；11、電源;12、腕帶；13、端口。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，說(shuō)明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0027]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型所述的智能手套包括指套或手套基材1，傳感器組件、電源11、數(shù)據(jù)處理裝置9和通信裝置10，至少一組手指?jìng)鞲衅鹘M件設(shè)置在指套基材I上，通過(guò)連接電路6與數(shù)據(jù)處理裝置9連通，電源11包括了電池、電池充放電和電源管理及保護(hù)電路，電池可以采用鋰電池，負(fù)責(zé)給整個(gè)裝置提供穩(wěn)定可靠的工作電源。數(shù)據(jù)處理裝置9包括傳感器信號(hào)調(diào)理電路和處理器電路，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)將傳感器裝置中各類傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，然后通過(guò)通信裝置10將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給外部設(shè)備中定制的應(yīng)用軟件，應(yīng)用軟件根據(jù)需要進(jìn)一步對(duì)采集到的數(shù)據(jù)作相關(guān)處理和應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理裝置9也會(huì)通過(guò)反饋部件，如一個(gè)或多個(gè)指示燈7或馬達(dá)振子8來(lái)反饋外部應(yīng)用軟件傳回的信息。通信裝置10采用無(wú)線或有線通信，通信裝置10并不一定為物理上獨(dú)立的部件，數(shù)據(jù)處理裝置9內(nèi)集成通信功能也可理解為通信裝置10。
[0028]如圖1所示，手指?jìng)鞲衅鹘M件包括了指尖壓力傳感器2、手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器3、手指彎曲度檢測(cè)傳感器4和指間狀態(tài)檢測(cè)傳感器5。指尖壓力傳感器2設(shè)置在手指指尖內(nèi)側(cè)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)出指尖觸碰物體時(shí)受到的壓力數(shù)值，壓力傳感器檢測(cè)范圍0.2N~20N，精度為
0.2N，反應(yīng)時(shí)間小于3毫秒;手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器3設(shè)置在手指指尖外側(cè)即指甲位置，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)出手指的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度數(shù)值，手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器優(yōu)選為六軸陀螺儀傳感器，角速度測(cè)量范圍±250dps?±2000dps(度每秒)，加速度測(cè)量范圍±2g?±16g。手指彎曲度檢測(cè)傳感器4設(shè)置在手指指背位置，至少覆蓋遠(yuǎn)節(jié)指骨、中節(jié)指骨、近節(jié)指骨與掌骨之間的三個(gè)關(guān)節(jié)上方(大拇指處僅有兩處關(guān)節(jié))，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)出手指彎曲的程度，由于該傳感器放置的位置已經(jīng)涵蓋了手指與手背連接的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，所以同樣可以實(shí)時(shí)檢測(cè)出手指與手背之間呈現(xiàn)的狀態(tài)，手指彎曲度檢測(cè)傳感器4可以檢測(cè)O?360度的自由彎曲；指間狀態(tài)檢測(cè)傳感器5設(shè)置在相鄰的兩指之間，可以采用磁性傳感元件，分辨率為lmT，通常成對(duì)設(shè)置，用以實(shí)時(shí)檢測(cè)手指與手指之間分開(kāi)或者并攏的狀態(tài)。連接電路6用于連接各種傳感器，采用連接導(dǎo)線或柔性電路板，設(shè)置有與各部件的電氣接口。
[0029]智能手套可以是全包裹形式，也可以是半包裹半開(kāi)放或局部包裹形式，手套或指套的基材I可以使用但不限于紡織品或者橡塑材質(zhì)，所有傳感器組件、連接電路6、電源11、數(shù)據(jù)處理裝置9和通信裝置10等可以全部設(shè)置在手套基材I上或者包裹在多層基材I之間，電源11與數(shù)據(jù)處理裝置9等較大的硬件可以設(shè)置在手背處的較大空間，指示燈7或馬達(dá)振子8可以設(shè)置在使用者可以方便觀察或者及時(shí)感知的位置，例如指示燈7可以設(shè)置在指尖或者近節(jié)指骨與掌骨之間的指關(guān)節(jié)上。這樣的智能手套結(jié)構(gòu)緊湊且可以獨(dú)立使用。如圖3所示，也可以僅在手套基材I上設(shè)置傳感器組件與反饋部件，而將電源11與數(shù)據(jù)處理裝置9等較大的硬件設(shè)置在手套腕部或者獨(dú)立的腕帶12上，手套與腕帶12通過(guò)連接端口 13電氣連接，這種分體式的智能手套一方面可以給穿戴者更舒適的穿戴體驗(yàn)效果，另一方面腕帶12可以做成標(biāo)準(zhǔn)部件，從而與各種大小不同尺寸的手套相配套使用，提高了手套的適用性，降低制造與使用成本。
[0030]本實(shí)用新型的智能手套通過(guò)對(duì)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析處理，可以對(duì)多種手勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。例如圖2的全掌張開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)分布在五指上方的手指彎曲度檢測(cè)傳感器4全部為伸直狀態(tài)，指間狀態(tài)檢測(cè)傳感器5分開(kāi)一定距離，磁性傳感器發(fā)出分開(kāi)狀態(tài)信號(hào)，此時(shí)根據(jù)傳感器信號(hào)，系統(tǒng)可以正確識(shí)別此全掌張開(kāi)狀態(tài)。例如圖4所示的通用的OK手勢(shì)，此時(shí)大拇指與食指的手指彎曲度檢測(cè)傳感器4為彎曲狀態(tài)，而中指、無(wú)名指與小指的手指彎曲度檢測(cè)傳感器4為近似伸直狀態(tài)，指間狀態(tài)檢測(cè)傳感器5分開(kāi)一定距離，磁性傳感器發(fā)出分開(kāi)狀態(tài)信號(hào)，且大拇指、食指的指尖內(nèi)側(cè)的壓力傳感器2受力觸發(fā)，此時(shí)根據(jù)傳感器信號(hào)，系統(tǒng)可以正確識(shí)別此OK手勢(shì)。
[0031]本實(shí)用新型的智能手套不僅能識(shí)別靜態(tài)手勢(shì)，更可以識(shí)別動(dòng)態(tài)手勢(shì)。如本實(shí)用新型應(yīng)用于彈奏鋼琴的教學(xué)時(shí)，先采集教師的示范彈奏數(shù)據(jù)，教師穿戴好本實(shí)用新型的智能手套，手掌各指彎曲，每個(gè)手指指尖敲擊琴鍵，此時(shí)手指彎曲度檢測(cè)傳感器4對(duì)手型進(jìn)行識(shí)別記錄，指尖內(nèi)側(cè)的壓力傳感器2在敲擊琴鍵時(shí)受力，記錄相應(yīng)力量數(shù)值，手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器3記錄手指運(yùn)動(dòng)軌跡與擊鍵頻率，根據(jù)時(shí)間記錄對(duì)應(yīng)的傳感器狀態(tài)數(shù)值，即可以生成手勢(shì)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。當(dāng)學(xué)生穿戴好智能手套后進(jìn)行訓(xùn)練，學(xué)生的手勢(shì)與運(yùn)動(dòng)被各個(gè)傳感器進(jìn)行采集，并與教師的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)超過(guò)規(guī)定閾值，反饋組件可以給學(xué)生進(jìn)行提醒，例如通過(guò)每個(gè)手指位置的LED指示燈7點(diǎn)亮或者馬達(dá)振子8振動(dòng)反饋，使學(xué)生可以及時(shí)得到哪根手指的手勢(shì)錯(cuò)誤的提醒。
[0032]本實(shí)用新型的智能手套不限于在上述位置固定上述傳感器，也可以在其他位置固定其他傳感器以適應(yīng)各種需要，例如，可以在掌心位于大拇指下方設(shè)置有壓力傳感器，該壓力傳感器可以感知該部位受壓的情況，在鼓樂(lè)教學(xué)中可以檢測(cè)手掌擊鼓的動(dòng)作與力度。
[0033]以上描述是對(duì)本實(shí)用新型的解釋，不是對(duì)實(shí)用新型的限定，在不違背本實(shí)用新型精神的情況下，本實(shí)用新型可以作任何形式的修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能手套，其特征在于:包括基材(I)，傳感器組件、電源(11)與數(shù)據(jù)處理裝置(9)，至少一組手指?jìng)鞲衅鹘M件設(shè)置在基材(I)上，通過(guò)連接電路(6)與數(shù)據(jù)處理裝置(9)連通，電源(11)負(fù)責(zé)供電，數(shù)據(jù)處理裝置(9)負(fù)責(zé)處理傳感器組件信號(hào)，所述傳感器組件包括指尖壓力傳感器(2)、手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器(3)、手指彎曲度檢測(cè)傳感器(4)與指間狀態(tài)檢測(cè)傳感器(5)。2.按照權(quán)利要求1所述的智能手套，其特征在于:所述手指?jìng)鞲衅鹘M件設(shè)置有五組，分別分布在每個(gè)手指上或相鄰手指之間。3.按照權(quán)利要求1所述的智能手套，其特征在于:所述指尖壓力傳感器(2)設(shè)置在手指指尖內(nèi)側(cè)，以實(shí)時(shí)檢測(cè)出指尖觸碰物體時(shí)受到的壓力數(shù)值。4.按照權(quán)利要求1所述的智能手套，其特征在于:所述手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器(3)設(shè)置在手指指尖，以實(shí)時(shí)檢測(cè)出手指的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度數(shù)值，優(yōu)選為六軸陀螺儀傳感器。5.按照權(quán)利要求1所述的智能手套，其特征在于:所述手指彎曲度檢測(cè)傳感器(4)設(shè)置在手指指背位置，在食指、中指、無(wú)名指、小指處覆蓋遠(yuǎn)節(jié)指骨、中節(jié)指骨、近節(jié)指骨與掌骨之間的三個(gè)關(guān)節(jié)上方，在大拇指處覆蓋遠(yuǎn)節(jié)指骨、近節(jié)指骨與掌骨之間的兩處關(guān)節(jié)，以實(shí)時(shí)檢測(cè)出手指彎曲的程度。6.按照權(quán)利要求1所述的智能手套，其特征在于:所述指間狀態(tài)檢測(cè)傳感器(5)設(shè)置在相鄰的兩指之間，采用磁性傳感元件。7.按照權(quán)利要求1所述的智能手套，其特征在于:還設(shè)置有反饋部件，包括一個(gè)或多個(gè)指示燈(7)或馬達(dá)振子(8)。8.按照權(quán)利要求1所述的智能手套，其特征在于:還包括通信裝置(10)，所述通信裝置(10)采用無(wú)線或有線通信，可以為獨(dú)立部件，也可以為數(shù)據(jù)處理裝置(9)內(nèi)的集成功能。9.按照權(quán)利要求1所述的智能手套，其特征在于:為一體式結(jié)構(gòu)，傳感器組件、電源(11)與數(shù)據(jù)處理裝置(9)均設(shè)置在手套基材(I)上。10.按照權(quán)利要求1所述的智能手套，其特征在于:為分體式結(jié)構(gòu)，傳感器組件設(shè)置在手套基材(I)上，電源(11)等其他硬件設(shè)置在腕帶(12)上，手套基材(I)與腕帶(12)之間通過(guò)端口(13)電氣連接。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK205508194SQ201620171313
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月7日
【發(fā)明人】欽賽勇
【申請(qǐng)人】欽賽勇