[發明專利]基于多傳感器融合的人機交互裝置及系統

在審

• 申請號: 201611262508.4
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN108268122A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 鐘鴻飛;覃爭鳴;楊旭
• 申請（專利權）人: 廣州映博智能科技有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種基于多傳感器融合的人機交互裝置及系統，系統包括：基于多傳感器的人機交互裝置、上位機和交互控制程序，所述交互控制程序位于上位機中，所述基于多傳感器的人機交互裝置通過藍牙傳輸協議與上位機中的交互控制程序相連；所述基于多傳感器的人機交互裝置包括表面肌電傳感器、加速度傳感器、固定帶以及單片機，所述單片機包括信號放大器、濾波器、A/D轉換器、電源控制模塊、藍牙傳輸模塊、數據存儲模塊、數據計算模塊；所述交互控制程序包括藍牙接口模塊、手勢識別模塊和執行模塊。

技術領域

本發明涉及人機交互領域，具體涉及一種基于多傳感器融合的人機交互裝置及系統。

背景技術

為了幫助殘疾人/老年人保持與外界的交流、溝通，提高他們的獨立生活能力，減輕家庭、社會的負擔，世界各地許多科學家們開始探索研究新型的人機交互方式。所謂交互技術包括人與執行機構(如機器人等)的交互和執行機構與環境的交互。前者的意義在于可由人去實現執行機構在未知或非確定環境中難以做到的規劃和決策；而后者的意義在于可由機器人去完成人所不能達到的惡劣環境或遠距離環境中的作業任務。

傳統的人機交互設備主要有鍵盤、鼠標、手寫板、觸摸屏、游戲控制器等，這些設備利用使用者的手部運動來實現人機交互的功能。手勢交互支持更多更自然的交互方式，提供了以人為中心而不是以設備為中心的交互技術，從而使用戶將注意力集中在本來該做的事情以及內容上而不是集中在設備上。

常見的手勢交互技術分為基于數據手套傳感器的手勢交互技術和基于計算機視覺的手勢交互技術兩種。

基于計算機視覺的手勢交互技術通過機器視覺對攝像頭采集到的手勢圖像序列處理識別，從而和計算機進行交互，這種方法使用攝像頭采集手勢信息，然后利用膚色模型對人手部分進行分割，從而實現手勢檢測和識別，最后使用幀間差法實現運動手勢的跟蹤。該方法的效果取決于膚色模型的準確率，然而人的皮膚顏色不一，難以得到通用、高效的膚色模型；此外，當人手運動速度不均勻時，采用幀間差法跟蹤手勢會出現中斷現象，從而丟失被跟蹤手勢。

基于數據手套傳感器的手勢交互技術，需要用戶佩戴數據手套或者位置傳感器等硬件設備，利用傳感器采集手指狀態及運動軌跡等信息，從而進行運算處理讓計算機識別手勢動作，實現各種交互控制。此方式優點在于識別精準魯棒性能好、算法相對簡單、運算數據少且快速、可以精準獲取手的立體空間動作，完全沒有視覺系統的環境光照變化和背景復雜等問題干擾。缺點在于設備穿戴復雜、成本高、用戶操作使用不便且手勢動作受一定約束限制，因此難以大量投入實際生產使用。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的不足，尤其解決現有基于數據手套傳感器的手勢交互技術中，設備穿戴復雜、成本高、用戶操作使用不便的問題。

為解決上述技術問題，本發明提出一種基于多傳感器融合的人機交互裝置及系統，所述系統包括：基于多傳感器的人機交互裝置、上位機和交互控制程序，所述交互控制程序位于上位機中，所述基于多傳感器的人機交互裝置通過藍牙傳輸協議與上位機中的交互控制程序相連，其中：

所述基于多傳感器的人機交互裝置包括表面肌電傳感器、加速度傳感器、固定帶以及單片機，所述單片機包括信號放大器、濾波器、A/D轉換器、電源控制模塊、藍牙傳輸模塊、數據存儲模塊、數據計算模塊；所述表面肌電傳感器和加速度傳感器通過固定帶連接并固定于用戶手臂上，所述表面肌電傳感器依次連接于所述單片機的信號放大器、濾波器、A/D轉換器、數據存儲模塊，用于將采集的模擬信號經過放大、濾波后轉換為數字信號存儲在數據存儲模塊；所述加速度傳感器依次連接于所述A/D轉換器、數據存儲模塊；所述電源模塊連接于藍牙傳輸模塊、數據存儲模塊、數據計算模塊；所述數據計算模塊連接于數據存儲模塊，用于計算采集的肌電信號和加速度信號；