[發明專利]一種手勢控制玩具的方案

在審

• 申請號: 201410105770.2
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN103853333A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 上海威璞電子科技有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/0346;A63H30/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種采用自然手勢方式控制玩具的方法和裝置，?特別是通過手臂的表皮肌肉電流信號數據，配合運動傳感器數據來識別手勢的方法，使其達到無需借助物理開關按鈕或操縱桿，而只需要操作者的手勢動作就可以實現對玩具的控制。

背景技術

多年來玩具的控制方法普遍采用的是借助物理開關，?按鈕，?或操作桿來實現。此種傳統操作方式不自然，?樂趣也相應沒有發揮出玩具的潛力。隨著手勢識別技術的興起，?采用自然手勢動作控制玩具在技術上成為可能并成為一種趨勢。本發明提出的就是一種采用自然手勢和玩具進行控制交互的新型方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種手勢動作控制玩具的方法和具體的實施裝置，該方法和裝置可以增強玩具的可操控性，以及增強玩具的實用性和趣味性，為玩具行業提供一種全新的用戶體驗。

?本發明和裝置作為一種新型的玩具控制和交互方法，其特征在于：它的外形表現為類似手環或臂環，且在一定范圍內可以伸縮的環形電子裝置，其穿戴在用戶的手腕或手臂處，并通過伸縮設計緊貼用戶皮膚；此方法和裝置最顯著的特征是電子和電路部分設計有多路表皮肌肉電流信號采集探頭和相應的信號處理電路，采集探頭按照一定的規律分布在裝置的環中；此方法和裝置的電子和電路部分包含但不限于運動傳感器，例如加速度傳感器、角度傳感器、磁場傳感器等；電子和電路部分包含但不限于模擬信號到數字信號的轉換電路，用于控制和信號處理的中央控制器或者數據處理模塊，用于存放處理器代碼和用戶數據的數據存儲模塊，用于傳輸計算機數據和命令的數據傳輸模塊，用于信息顯示的顯示模塊，用于電源管理的電源模塊等。本發明和裝置在用戶將其佩戴在手腕或者手臂處后，通過運動傳感器單元的連續監測數據來計算和跟蹤用戶手臂的運動曲線，配合實時處理多路手臂肌肉的表皮肌肉電流信號檢測到的手腕、手掌和手指構成的手勢，通過提取特征參數來區分并解析，然后映射成各種計算機命令來實現對玩具的控制。本發明和裝置的特殊之處在于，用戶的操作指令輸入是通過自然的手勢來實現，而不依賴于物理按鈕、開關或者操作桿。相比較于其他基于機器視覺的手勢檢測方法，本發明和裝置對應用環境無限制，具有可移動性，低成本，低功耗等一系列優勢。

附圖說明

圖1：玩具手勢控制器的一種外觀示意。

圖2：玩具手勢控制器模塊間的可伸縮連接示意。

圖3：肌肉電流信號到手勢信息所經過的各個信號處理環節框架示意。

圖4：常用手勢動作示意。

圖5：手勢識別算法基本流程示意。

具體實施方式

本發明的核心是將一種全新的自然手勢和運動識別技術應用到玩具控制器中。此種自然手勢識別技術的核心為通過多路手臂表皮肌肉電流信號和運動傳感器數據做特征參數提取，并以此檢測出手勢和手臂的運動曲線以及兩者的結合，并以此映射成計算機命令，實現對玩具的控制。

本發明的具體技術實施為外形可伸縮的環形分段設計，可穿戴在用戶手腕或者前臂處的電子裝置。在環形裝置內側緊貼手臂皮膚處，按照前臂控制手指和手腕的主要肌肉位置特性放置多路表皮肌肉電流信號傳感器，傳感器可能但不限于采用單差分或者雙差分模式，拾取的信號通過相應的模擬信號濾波，放大，模擬信號數字化轉換等電路，變成信號處理器或者中央處理單元可見的連續的數字信號流，通過在處理器中實現手勢識別處理算法，提取各個手勢的特征參數，最終實現手勢區分和識別。手臂的移動則通過運動傳感器進行檢測和跟蹤。結合這兩種技術，最終實現手勢動作的精確區別和識別。

圖1是集成了肌肉電流信號和運動傳感器手勢識別技術的玩具控制器（100）的一種可能的外觀表現形式。玩具控制器（100）被劃分成多個模塊，其中主機模塊（106）包含但不限于以下部件：中央處理器、數據存儲、數據通訊、顯示屏（103）、按鈕開關（104）、運動傳感器、模數轉換器、電池和充電電路（105）等；玩具控制器（100）還包含多個肌電傳感器模塊（102），其包含單差分或者雙差分形式的表皮肌電探頭（101a，101b）、肌電信號預處理電路等。

圖2是展示的是玩具控制器（100）的各個模塊（102或106）間的可能連接方式。具有伸縮彈性的連接材料（201）被用于連接各個模塊。