[發明專利]用于控制電子受控設備的手勢識別系統

在審

• 申請號: 201580066375.0
• 申請日: 2015-05-06
• 公開（公告）號: CN107003751A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 賴慶賢
• 申請（專利權）人: 馬月有限公司
• 主分類號: G06F3/0346
• 分類號: G06F3/0346
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 戚傳江,金潔

技術領域

本發明一般地涉及運動控制輸入設備，更具體地，涉及用于控制具有電子受控運動的受電設備的移動的手持運動控制設備。

背景技術

來自和的現有手持運動控制器被眾所周知為虛擬現實輸入裝置，包括使用多個傳感器來檢測手指和手的精細移動的虛擬現實手套。然而，VR輸入設備必須包括偏航旋轉以模擬用戶的手或身體在二維電視屏幕上的虛擬移動。因此，它們不能被“重新利用”來控制三維空間中的物理對象(WII是美國華盛頓州雷德蒙德市的美國任天堂股份有限公司(Nintendo of America,Inc)的注冊商標；XBOX是華盛頓州雷德蒙德市的微軟公司(Microsoft Corporation)的注冊商標；PLAYSTATION是日本東京的Kabushiki Kaisha Sony Computer Entertainment TA Sony Computer Entertainment Inc.的注冊商標。

來自Leap Motion的流行的運動控制器補充了鼠標和鍵盤輸入，并且消除了物理接觸計算機輸入設備的需要，但是它要求用戶的手和手指緊鄰(非穿戴式)運動跟蹤器，使得可以檢測到運動。它未實現用戶在附近自由移動來控制物理運行對象。

簡而言之，市場上和已公開的技術中的已知遠程控制器通過手指和手掌移動來控制。所需要的是免提(hands free)運動控制器，其不需要手指或手掌移動來在三維空間(例如，左、右、向前和向后的方向)中控制移動對象。本發明提供這樣的解決方案，

上述專利反映了本發明人知道的現有技術的現狀。這些專利的提及和討論旨在幫助免除申請人在公開可能與本發明的權利要求的審查相關的信息方面公認的坦白義務。然而，恭敬地表示上述專利中沒有一個單獨地或視為組合時公開、教導、建議、示出或以其他方式呈現明顯的本文描述的和要求保護的本發明。

發明內容

本發明是一種用于遠程控制受控設備的手勢運動控制系統。在其最重要的方面，本發明的遠程控制系統包括并入到腕帶中的感測設備，諸如手表或手鐲。感測設備包括傳感器，所述傳感器提供與用戶的手腕分別關于X、Y和Z軸的俯仰、翻滾和偏航移動有關的傳感器信號輸入。該系統接下來包括具有漂移檢測器的連續反饋回路，以接收傳感器信號輸入以及旋轉矩陣輸入，然后使用傳感器信號輸入來計算數值誤差。它還包括：比例積分控制器，用于接收來自漂移檢測器的計算的數值誤差輸出，并將控制輸出輸出到漂移調節器；以及至少一個陀螺儀，其向漂移調節器提供輸入以校正儀器漂移，并提供輸出以進行運動學和歸一化計算，并輸出旋轉矩陣。反饋回路采用旋轉矩陣的上界和下界，以消除傳感器設備輸入中由于俯仰、翻滾或偏航中的突然角度變化引起的嚴重異常反饋數值誤差。

附圖說明

當考慮到以下詳細描述時，本發明將被更好地理解，并且除上述內容之外的目的將變得顯而易見。這樣的描述參考附圖，其中：

圖1是示出并入到腕帶或手鐲中的本發明的手勢識別設備以及在手勢識別設備控制下的設備的高度示意圖。

圖2是圖示手勢識別設備的三個旋轉元素(即，翻滾、俯仰和偏航)的示意圖，三個旋轉元素與前臂和手的移動(諸如如旋前、旋后、升高(例如屈曲)和降低(例如伸展))相對應并被識別為通過所述前臂和手的移動來實現；

圖3圖示了涉及關于Y軸的俯仰旋轉以控制電子受控設備的前進和后退方向的手勢；

圖4圖示了涉及關于X軸的翻滾旋轉以控制電子設備的左右方向的手勢控制；以及

圖5是圖示來自各種運動傳感器的輸入和用于校正系統運動算法中的反饋數值誤差的裝置的高度示意性框圖。

具體實施方式

在其最重要的方面，本發明的手勢運動控制系統包括并入到和/或嵌入在手鐲或腕帶(諸如手表10，諸如圖1中示意性地示出的手表或腕帶)內的感測設備。(如本文所使用的，術語“腕帶”應被認為是指包括腕帶、手表、手鐲等。)腕帶中的運動傳感器檢測用戶的手旋轉(翻滾和俯仰)以控制物理對象12，諸如被遠程控制的轎車、卡車、飛機、船、直升機、多旋翼(四軸飛行器)、機器人等，的移動的方向，或者替選地，服從于涉及來自兩個或三個正交傳感器的輸入變化的遠程控制輸入的房間或任何其它物理裝置的環境條件。

如圖2所示，旋轉具有三個元素(俯仰14，翻滾16和偏航18)。偏航旋轉跟隨用戶的身體轉動移動或任何改變控制器的基本方向(羅盤朝向)的手和手臂的獨立移動。不使用偏航旋轉，手鐲使用戶能夠自由移動、跑步和轉動，以及僅使用手勢來跟隨和控制物理移動對象。