[實用新型]用于檢測細微的手和手指運動的裝置和用戶能穿戴的服裝

有效

• 申請號: 201520744561.2
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN205358354U
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: R·山卡爾;O·勒內爾
• 申請（專利權）人: 意法半導體有限公司
• 主分類號: A41D19/00
• 分類號: A41D19/00;A41D13/00;G01D5/24
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本公開涉及一種用于檢測細微的手和手指運動的裝置和一種用戶能穿戴的服裝，并且特別地涉及具有嵌入的電容微傳感器的虛擬現實手套。

背景技術

可穿戴電子技術是當前快速成長的領域。可穿戴技術的示例包括智能手表、持續醫療監測器、活動及健身監測器和帶有環境傳感器的服裝。高科技服裝包括虛擬現實服裝，如用于虛擬現實游戲的頭戴式平視顯示屏、計算機化眼鏡和有線智能手套。有些商用智能手套包括帶有光學輸入/輸出器件的運動傳感器、微機電系統(MEMS)傳感器或微型陀螺儀。然而，商用智能手套存在厚重、龐大、用戶的手部難以穿戴和脫下等缺點。此外，由于手的運動范圍大，耐用性和可靠性特別是智能手套設計者面臨的挑戰。

實用新型內容

本實用新型的目的之一是提供一種裝置，能夠檢測細微的手和手指運動，同時允許穿戴者自由靈活地作出各種手勢。

根據本公開的一個方面，該裝置包括：能夠適合人手的指狀的共形手套，所述共形手套具有由允許全范圍手部運動的薄彈性材料制成的手掌側和頂側；多個電容微傳感器，在對應于指關節的部位處被嵌入所述共形手套中，所述電容微傳感器包括：多個壓力微傳感器，被嵌入所述手掌側，每個壓力微傳感器具有由可壓縮介電材料層分隔的第一金屬板和第二金屬板，以及多個彎曲微傳感器，被嵌入所述頂側，所述彎曲微傳感器具有叉指梳形結構，所述多個電容微傳感器中的每個被安裝到柔性襯底；無線發送器，被配置為使電容微傳感器采集的手部運動數據通信到遠程目的地；以及導線，使所述電容微傳感器耦合到所述無線發送器。

優選的，還包括與所述電容微傳感器中的至少一些毗鄰的電阻式溫度微傳感器。

優選的，所述彈性材料的厚度小于2mm。

優選的，所述可壓縮介電材料是聚酰亞胺。

優選的，還包括在對應于腕關節的部位處嵌入所述手套中的電容微傳感器。

優選的，還包括在對應于腕關節的部位處嵌入所述手套中的電容微傳感器。所述無線發送器是響應于傳入的無線電信號發送由所述微傳感器采集的所述手部運動數據的無源RFID發送器。

優選的，所述無線發送器是被編程為將所述微傳感器采集的所述手部運動數據發送到遠程計算設備的有源發送器。

本實用新型的目的還在于提供一種用戶能穿戴的服裝，包括：彈性材料，以及嵌入的微電子傳感器器件，包括：柔性襯底；形成在所述柔性襯底上部的平行板電容器，所述平行板電容器包括形成在第一金屬層中的第一金屬板和形成在第二金屬層中的第二金屬板，所述第一金屬板和所述第二金屬板由可壓縮介電材料層分隔；與所述金屬層中的一個接觸的電阻器；形成在所述金屬層中的至少一個中的叉指電容器；與所述電容器和所述電阻器耦合的接觸焊盤，所述接觸焊盤允許從所述微電子傳感器器件采集電信號；以及保護層。

優選的，所述叉指電容器具有隨著橫向作用力變化的邊緣電容。

優選的，所述平行板電容器具有隨著作用于上金屬線和下金屬線中的任意一個或兩個的壓力變化的電容。

優選的，所述上金屬線和所述下金屬線通過不包含過孔的直接金屬到金屬的互連而耦合到所述接觸焊盤。

優選的，所述柔性襯底、所述可壓縮介電材料和所述保護層都由聚酰亞胺制成。

優選的，所述電阻器是具有隨著溫度變化的電阻的金屬蜿蜒形電阻器。

所述柔性智能手套包含電容微傳感器，其在對應于手關節的部位處放置在手套中。所述電容微傳感器是薄膜器件，其構建在由柔性材料例如聚酰亞胺制成的柔性襯底上。所述柔性襯底允許所述微傳感器響應手和手指運動彎曲而不會破裂。所述電容微傳感器包括由可壓縮的聚酰亞胺介電材料分隔的金屬特性。不同類型的電容結構可以用于感應手的不同部位。例如，叉指梳形結構可以更有效地用于監測手背的彎曲。當佩戴者彎曲他們的手關節時，手指的張力將拉伸彈性手套材料，從而使所述叉指結構相對于彼此改變形狀或物理部位，進而影響所述梳狀結構的金屬條之間的邊緣電容量。同時，平行板電容器可以更有效地監測手手掌側的接觸壓力。對電容器板施加壓力的手掌運動將促使所述電容器板彼此接近。所述電容器板的位移會表現為電容量變化而被感應。因而，所述智能手套電響應各種手部運動。此外，金屬薄膜電阻器形式的溫度微傳感器響應環境變化或穿戴者的體溫變化。