[發(fā)明專利]基于加速度傳感器和ZigBee的數(shù)據(jù)手套

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110226604.4
• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN102323856A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫炎輝;丁紀峰
• 申請（專利權(quán)）人: 大連民族學院
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/033;H04W84/18
• 代理公司: 大連非凡專利事務(wù)所 21220
• 代理人: 閃紅霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)手套，尤其是一種低成本、低功耗、穩(wěn)定性好、效率高、便于移植、可多手套協(xié)同操作的基于加速度傳感器和ZigBee的數(shù)據(jù)手套。

背景技術(shù)

近年來，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)及機器人技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)手套得到了快速的普及與發(fā)展。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)手套是基于應(yīng)變片或者圖像傳感器，這種方式存在如下諸多缺點：成本高昂、維修難度大；只能單個手套動作，不能簡單地實現(xiàn)多人協(xié)同操作；更換地點或者人員時需要重新調(diào)教。

ZigBee是一種新興的基于IEEE802.15.4無線標準的近距離通信技術(shù)。工作于免執(zhí)照的2.4GHz頻段，網(wǎng)內(nèi)可容納多達65000個無線節(jié)點，點對點通信距離可從75米可擴展到幾百米甚至是幾千米，而且各節(jié)點之間可以通過接力傳輸?shù)姆绞绞莻鬏斁嚯x達到最遠。其優(yōu)勢在于低功耗、低復雜度、低成本、通信安全可靠、網(wǎng)絡(luò)容量大。同時其無線網(wǎng)絡(luò)支持星型網(wǎng)絡(luò)、樹狀網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。雖然，ZigBee技術(shù)為無線網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了一種更便捷、可靠的傳輸方式，已有較為廣泛的應(yīng)用前景，但是迄今為止還沒有在數(shù)據(jù)手套上得以應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，提供一種低成本、低功耗、穩(wěn)定性好、效率高、便于移植、可多手套協(xié)同操作的基于加速度傳感器和ZigBee的數(shù)據(jù)手套。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于加速度傳感器和ZigBee的數(shù)據(jù)手套，有五指手套，在所述五指手套的指肚處分別設(shè)置有大拇指三軸加速度傳感器、食指三軸加速度傳感器、中指三軸加速度傳感器、無名指三軸加速度傳感器及小拇指三軸加速度傳感器，在五指手套的手掌處設(shè)有手掌三軸加速度傳感器，所述大拇指三軸加速度傳感器與中指三軸加速度傳感器通過第一兩路三通選擇開關(guān)與ZigBee發(fā)射模塊相接，所述食指三軸加速度傳感器與小拇指三軸加速度傳感器通過第二兩路三通選擇開關(guān)與ZigBee發(fā)射模塊相接，所述無名指三軸加速度傳感器與手掌三軸加速度傳感器通過第三兩路三通選擇開關(guān)與ZigBee發(fā)射模塊相接。

本發(fā)明可通過分布在指肚和掌心的三軸加速度傳感器采集控制者的手勢信息，并通過ZigBee發(fā)射模塊、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給接收端控制器，接收端控制器通過USB端口與上位機相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交付，從而感知感知操作者的手部動作，完成相應(yīng)的控制。尤其是將大拇指三軸加速度傳感器與中指三軸加速度傳感器、食指三軸加速度傳感器與小拇指三軸加速度傳感器、無名指三軸加速度傳感器與手掌三軸加速度傳感器進行組合分別通過兩路三通選擇開關(guān)與ZigBee模塊通信，更能有效提高其數(shù)據(jù)傳輸速度及穩(wěn)定性，具有結(jié)構(gòu)簡單、低成本、低功耗、穩(wěn)定性好、效率高、便于移植、可多手套協(xié)同操作等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

?圖2是本發(fā)明實施例的電路原理框圖。

?圖3是與本發(fā)明實施例配套使用的接收器原理框圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。如圖1、2所示：有同現(xiàn)有數(shù)據(jù)手套相同的五指分離的五指手套1，與現(xiàn)有技術(shù)所不同的是在所述五指手套1的前端指肚處分別固定有大拇指三軸加速度傳感器2、食指三軸加速度傳感器3、中指三軸加速度傳感器4、無名指三軸加速度傳感器5及小拇指三軸加速度傳感器6，在五指手套1的手掌處設(shè)有手掌三軸加速度傳感器7，所有三軸加速度傳感器均采用現(xiàn)有的型號為MMA7361LC的三軸加速度傳感器。大拇指三軸加速度傳感器2與中指三軸加速度傳感器4通過第一兩路三通選擇開關(guān)8與ZigBee發(fā)射模塊9相接，所述食指三軸加速度傳感器3與小拇指三軸加速度傳感器6通過第二兩路三通選擇開關(guān)10與ZigBee發(fā)射模塊9接，所述無名指三軸加速度傳感器5與手掌三軸加速度傳感器7通過第三兩路三通選擇開關(guān)11與ZigBee發(fā)射模塊9相接。第一兩路三通選擇開關(guān)8、第二兩路三通選擇開關(guān)10、第三兩路三通選擇開關(guān)11均采用型號為MAX339的模擬開關(guān)，ZigBee發(fā)射模塊9采用TI公司的CC2430芯片。第一兩路三通選擇開關(guān)8、第二兩路三通選擇開關(guān)10、第三兩路三通選擇開關(guān)11及ZigBee發(fā)射模塊9可固定在手套的背面。

與本發(fā)明實施例配套使用的接收器可以是現(xiàn)有技術(shù)的任意一種，可如圖3所示：設(shè)有與ZigBee發(fā)射模塊9配套的ZigBee接收模塊（CC2430接收芯片），ZigBee接收模塊通過串口-USB轉(zhuǎn)換模塊（CP2103）與USB接口模塊相接。

工作原理：

本發(fā)明利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)采集及傳輸，當操作者戴上手套并作出動作時，安裝在五指指肚以及手掌上的X、Y、Z三軸加速度傳感器便會采集相應(yīng)的加速度信息，加速度信息通過ZigBee模塊進行相應(yīng)的A/D采集和預處理并通過射頻發(fā)射；接收端收到加速度信息后，通過USB端口將數(shù)據(jù)傳輸至上位機，上位機分析其動作、角度以及位移并進行相應(yīng)的控制；當多副數(shù)據(jù)手套協(xié)同操作時，只需打開相應(yīng)的電源開關(guān)便會自動加入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)協(xié)同操作的功能。