[發明專利]一種指環類可穿戴設備及人機交互方法

有效

• 申請號: 201710869345.4
• 申請日: 2017-09-23
• 公開（公告）號: CN107678542B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 陳沖;張力戈
• 申請（專利權）人: 武漢市燁震科技有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/0346;G06F3/041;G06F3/0484
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 常海濤

本發明提出了一種指環類可穿戴設備及人機交互方法，采用壓力觸控傳感器和慣性測量單元，檢測手指在其表面的按壓位置、力度以及滑動方向數據，以及線加速度和角速率變化數據，從而將手指位移、轉動、敲擊、特定手勢等各種運動狀態轉化為計算機輸入指令；將該設備佩戴在食指上，用拇指按壓壓力觸控傳感器表面實現控制指令的輸入，在二維環境下運作，能極大的降低使用計算完成常規任務時手在鍵盤和鼠標間的切換時間；設置有6自由度慣性測量單元和壓力觸控傳感器，能極大豐富人與計算機、3D設備的交互方式；同時，多個指環的配合操作能實現更加豐富的手勢和功能，為2D、3D場景下的交互提供了無限的可能。

技術領域

本發明涉及人機交互技術領域，尤其涉及一種指環類可穿戴設備及人機交互方法。

背景技術

目前，臺式計算機、平板電腦、2D、3D智能電視、虛擬現實設備(Virtual Reality)、甚至大型視覺平臺洞穴自動虛擬環境(CAVE Automatic Virtual Environment)等需要交互的智能設備和應用場景不斷增多，人與智能設備的交互方式從傳統的2D需求逐漸擴展到3D環境下的交互需求。

在2D交互的典型應用場景中，計算機在人們的工作和生活中的越來越重要，人們在計算機前消耗的時間也越來越多。傳統的鼠標作為必不能少的兩種輸入設備之一，它的發明對人與計算機交互的提高有重大意義。幾十年來，鼠標基本上沒什么改進，其只能單調的在二維的平面移動，嚴重危害手腕健康，讓人越來越無法忍受。在3D交互的應用場景中，如3D游戲、3D視頻編輯、3D圖形設計等，傳統的和正在發展的3D交互設備，如3D鼠標(3Dconnexion Space Navigator)，基于Kinect的圖像手勢識別，Leap Motion的紅外手勢識別以及Wiimote游戲手柄等，它們能在特定的應用場景中達到一定的交互目的，但總體上其存在應用場景單一、識別速度慢、容易出現錯誤等眾多缺陷。如基于攝像頭或紅外傳感器的手勢識別，識別速度較慢，在手被物體或自己遮擋時不能很好的識別。因此，隨著在2D交互領域從單一的桌面計算機轉向更為豐富的多樣化平面，傳統鼠標類交互設備在這些場景中應用時存在很大的局限性，無法滿足當前以及以后的發展需求。而在3D交互需求暴增的情況下，仍缺少一種便攜的，精確穩定，適合場景應用的交互設備。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種指環類可穿戴設備及人機交互方法，其能夠戴在食指上，通過檢測食指的位移、方位和旋轉以及拇指的按壓、滑動等操作，并映射到2D平面或3D空間，能改進人與計算機的2D交互方式與改善交互體驗，同時在3D交互場景中能提供功能豐富、穩定精確的交互手段。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一方面，本發明提供了一種指環類可穿戴設備，其包括指環狀外殼，還包括壓力觸控傳感器、慣性測量單元、無線通信單元、中央控制單元和電源，其中，壓力觸控傳感器鑲嵌在指環狀外殼表面，壓力觸控傳感器、慣性測量單元、無線通信單元分別與中央控制單元信號連接，壓力觸控傳感器、慣性測量單元、無線通信單元、中央控制單元和電源電性連接，其中，

壓力觸控傳感器，檢測手指在其表面的按壓位置、力度以及滑動方向數據；

慣性測量單元，檢測線加速度和角速率變化數據；

中央控制單元，接收壓力觸控傳感器和慣性測量單元反饋的數據，計算并輸出二維演示平面內的光標左鍵、右鍵、移動和拖拽指令，或者輸出三維演示空間內的選取、移動和旋轉指令；

無線通信單元，接收并發射中央控制單元輸出的指令信號。

在以上技術方案的基礎上，優選的，所述慣性測量單元包括3軸加速度傳感器和3軸陀螺儀。

在以上技術方案的基礎上，優選的，還包括USB接收器，所述無線通信單元為2.4G、藍牙或者Wi-Fi通信模塊，無線通信單元與USB接收器信號連接。