[發(fā)明專利]基于光纖光柵的數(shù)據(jù)手套及交互系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710227469.2
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN107015653A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 楊玉志;胡寧;徐昇;徐燕;張新華
• 申請（專利權）人: 南京鼓樓醫(yī)院
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G01D5/353;G01D5/38
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明涉及光纖傳感，尤其涉及一種基于光纖光柵的數(shù)據(jù)手套及交互系統(tǒng)，能夠?qū)崟r準確獲得手部姿態(tài)，從而實現(xiàn)與計算機高效交互的數(shù)據(jù)手套。

背景技術

隨著虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的人機交互設備，如鍵盤、鼠標、操縱桿等，由于缺乏操作靈活性，并且真實感不強，已經(jīng)漸漸不能滿足操作者的需求。數(shù)據(jù)手套為人機交互提供了一種新的方式，通過數(shù)據(jù)手套，操作者可以把手勢輸入給計算機，從而可以自然地、靈活地操縱計算機所生成的虛擬物體。目前數(shù)據(jù)手套常用的傳感器有：光纖傳感器、磁力計、加速度計和力反饋等，這些傳感器都有一定的優(yōu)勢和局限性。光纖光柵作為一種新興的傳感器，具有體積小、質(zhì)量輕、抗電磁干擾、不受光強干擾、易于實現(xiàn)分布式傳感網(wǎng)絡、易植入等優(yōu)點，將其應用于數(shù)據(jù)手套中，將有望提高數(shù)據(jù)手套的性能，進一步改善人機交互的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種基于光纖光柵的數(shù)據(jù)手套及交互系統(tǒng)，用于準確實時捕獲手部運動姿態(tài)，從而操縱計算機生成的虛擬物體，實現(xiàn)方便快捷、真實感更強的人機交互。

技術方案：本發(fā)明所述的基于光纖光柵的彎曲傳感器，包括光纖光柵、記憶合金絲和金屬毛細管，所述光纖光柵粘貼于記憶合金絲上，記憶合金絲的一端設有固定端，用于固定在待檢測物體上，另一端置于金屬毛細管中，從而使記憶合金絲可以自由滑動。

進一步的，所述光纖光柵采用環(huán)氧樹脂膠粘貼于記憶合金絲上。所述固定端采用環(huán)氧樹脂膠固定。

本發(fā)明所述的基于光纖光柵的數(shù)據(jù)手套，包括上述的彎曲傳感器、手套本體、光纖和光纖接頭，所述彎曲傳感器通過固定端固定在手套本體的手指位置處，彎曲傳感器通過光纖連接至光纖接頭。

進一步的，所述彎曲傳感器具體布設于手套本體的手指關節(jié)范圍處，并使彎曲傳感器的光纖光柵正對手指關節(jié)。

進一步的，所述彎曲傳感器共布設有14個，光纖接頭共布設有5個，其中，在手套本體大拇指的兩個關節(jié)處上各布設有1個彎曲傳感器，在其余手指的三個關節(jié)處各布設有1個彎曲傳感器，一個手指上的彎曲傳感器通過一根光纖熔接光纖光柵方式串接起來，一根光纖末端熔接一個光纖接頭，從而形成分布式網(wǎng)絡。

進一步的，所述光纖接頭具體為FC/PC接頭。所述手套本體具體為尼龍手套。

本發(fā)明所述的基于光纖光柵的數(shù)據(jù)手套交互系統(tǒng)，包括上述的數(shù)據(jù)手套、多通道光纖光柵解調(diào)儀和計算機，多通道光纖光柵解調(diào)儀和數(shù)據(jù)手套之間通過光纖連接，計算機與多通道光纖光柵解調(diào)儀之間通過網(wǎng)線連接。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點是：本發(fā)明能夠準確實時捕獲手部運動姿態(tài)，從而操縱計算機生成的虛擬物體，實現(xiàn)方便快捷、真實感更強的人機交互，靈活性和舒適性更強。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的基于光纖光柵的彎曲傳感器的一個實施例的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的基于光纖光柵的數(shù)據(jù)手套的一個實施例的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的基于光纖光柵的數(shù)據(jù)手套交互系統(tǒng)的一個實施例的系統(tǒng)示意圖；

圖4是結構彎曲示意圖。

具體實施方式

實施例1

本實施例提供了一種基于光纖光柵的彎曲傳感器，如圖1所示，包括光纖光柵111、記憶合金絲112和金屬毛細管113，記憶合金絲直徑為1mm左右，光纖光柵111采用環(huán)氧樹脂膠粘貼于記憶合金絲112上，記憶合金絲發(fā)生形變時，光纖光柵的中心波長發(fā)生變化，根據(jù)此數(shù)據(jù)可計算出彎曲角度。記憶合金絲112的一端設有固定端114，具體為環(huán)氧樹脂膠，用于固定在待檢測物體(例如手套)上，另一端置于金屬毛細管113中，金屬毛細管的內(nèi)徑為3mm左右，長度為5mm左右，使記憶合金絲112可自由滑動。因為記憶合金絲具有超彈性，可以保證光纖光柵在非工作狀態(tài)下不受應力，避免其長期處于疲勞狀態(tài)下，延長了光纖光柵的使用壽命。同時記憶合金絲可以避免光纖光柵111在大角度彎曲的狀態(tài)下被拉斷，保證了傳感器的強度。記憶合金絲的直徑很小，同時采用一端固定、一端可自由滑動的方式可以減小傳感器對關節(jié)的阻力，使數(shù)據(jù)手套的靈活性和舒適性更強。因此該傳感器具有輕巧、柔性好、植入性好、可靠性性高、壽命長等特點。

實施例2