[發明專利]一種基于紅外超聲三維定位體感交互裝置

在審

• 申請號: 201711040157.7
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107728788A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 梁宇銘;孫銘會;劉正凱;高磊
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/0346;G06F3/038
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司11616
• 代理人: 戴翔

1.一種基于紅外超聲三維定位體感交互裝置，其特征在于，包括三維信號發射端、穿戴式信號接收端，所述三維信號發射端包括紅外發射模塊、超聲波發射模塊、九軸姿態識別模塊、2.4G無線模塊；

所述信號接收端包括超聲波接收模塊、紅外接收模塊、九軸姿態模塊、肌電傳感器、2.4G無線模塊、藍牙模塊；

九軸姿態識別模塊通過九軸姿態模塊識別到信號發射端的實時定位，超聲波發送模塊采用壓電超聲波薄膜，發射定位所需超聲波信號，紅外發射模塊發射超聲波定位所需的同步信號，超聲波接收模塊用于接收超聲波信號，紅外接收模塊用于接收紅外信號，信號接收端微處理器將九軸姿態傳感器數據處理后，自動識別信號接收器的佩戴方式：識別為胸針式佩戴模式下，紅外超聲波信號進行數字化處理得到超聲波三維定位坐標，并將數據通過2.4G無線模塊傳遞給信號發射端，用于對九軸姿態識別模塊識別的實時定位坐標實時校準，信號發射端的微處理器將得到的修正后的九軸姿態識別模塊識別的空間姿態及用戶操作信息，再通過2.4G無線模塊傳遞給信號接收端，信號接收端通過TDOA交叉融合發射端九軸數據算法解算出發射端三維坐標，再結合接收端九軸姿態交叉融合解算出發射端的絕對坐標，再通過藍牙將信號端的空間信息及用戶操作信息回傳到上位機；

識別為手臂佩戴模式下，微處理器將啟動肌電信號讀取及處理，配合信號接收器的姿態識別完成手臂及手掌部分的簡單動作識別，通過藍牙將信號接收端的空間信息及佩戴者的手部動作操作信息回傳到上位機；

識別為桌面放置式將比胸針式佩戴模式多一個二維定位選擇，可以在二維平面寫字、畫線；

所述上位機是以Unity3D為開發引擎的PC端上位機或手機上位機，PC端或手機上位機系統包括三維書畫場景系統、三維生物解剖場景系統、三維機械裝配場景系統、三維化學實驗場景系統，所述PC端上位機通過WIFI連接手機客戶端，通過C#腳本調用PC藍牙或手機藍牙，能將信號發射端的空間狀態信息與用戶動作信息及操作信息通過數據處理結合到三維場景。

2.根據權利要1所述的一種基于紅外超聲三維定位體感交互裝置，其特征在于，所述超聲波接收模塊包括三個不在同一條直線上的超聲波接收模塊，所述紅外接收模塊包括三個不在同一條直線上的紅外接收模塊，紅外超聲與九軸姿態模塊交叉融合解算出發射端的空間三維坐標。

3.根據權利要1所述的一種基于紅外超聲三維定位體感交互裝置，其特征在于，所述藍牙模塊采用4.0藍牙模塊。

4.根據權利要1所述的一種基于紅外超聲三維定位體感交互裝置，其特征在于，所述九軸姿態模塊采用具有三軸加速度、三軸陀螺儀、三軸地磁場的九軸傳感器。

5.根據權利要1所述的一種基于紅外超聲三維定位體感交互裝置，其特征在于，所述肌電傳感器采用肌電圖信號采集模塊(EMG)，加深體感交互效果。

6.根據權利要1所述的一種基于紅外超聲三維定位體感交互裝置，其特征在于，所述超聲接收麥克風采用MEMS微型超聲麥克風。

7.根據權利要1所述的一種基于紅外超聲三維定位體感交互裝置，其特征在于，所述穿戴式信號接收端為無線胸針式、頭戴式、手佩戴式、桌面放置式自動識別接收器。