[發(fā)明專利]基于Leap Motion的單指令式追蹤機械筆系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN109840020B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設計）人: 江連會;龐嘉鴻;馬方粲;胡雨杭
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F3/02
• 分類號: G06F3/02;B43L13/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;孫方旭

本發(fā)明公開了一種基于Leap Motion的單指令式追蹤機械筆系統(tǒng)，筆芯固定在筆芯切換機構的直角盲孔管上，筆芯切換機構固定在橫向進給機構靠近方形底座的一端，縱向進給機構固定在方形底座上，方形底座下方設置錐形腳支座，在筆芯切換機構下方、方形底座上的一端設置夾紙板，縱向進給機構設置在方形底座上的另一端。Leap Motion傳感器將操作者的手指動作數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器進行處理并發(fā)出指令使橫向進給機構、縱向進給機構、高度調節(jié)機構移動，對筆芯切換機構及筆芯的位置進行控制。本發(fā)明單指令式追蹤機械筆系統(tǒng)使用Leap Motion傳感器，無需在用戶手上安裝額外輔助工具，解決殘疾人群及握筆困難群體寫字問題。

技術領域

本發(fā)明屬于自動追蹤技術領域，尤其涉及一種基于Leap Motion的單指令式追蹤機械筆系統(tǒng)。

背景技術

殘疾人克服寫字的困難需要長時間的改變和適應，甚至存在無法正常寫字的現(xiàn)象。市面上雖然殘疾人輔助器具種類繁多，如殘疾人升降機、殘疾人坐便椅、殘疾人助聽器和殘疾人扶手，但缺少輔助殘疾人人群寫字的器具。除此之外，年紀高的老人由于生理等原因導致握筆困難，無法現(xiàn)實寫字。不僅如此，大部分殘疾人輔助器具都存在傳感器落后，操作困難，使用不便等問題。

現(xiàn)有技術中的“基于彎曲與組合MEMS傳感器的數(shù)據(jù)手套”，該設計利用數(shù)據(jù)手套上的傳感器系統(tǒng)，可以跟蹤操作者靈活多變的手勢及空間方位。將操作者的手勢和方向數(shù)據(jù)輸入計算機，可以很好地還原手部運動情況。該設計主要作為虛擬現(xiàn)實技術主要部件之一，使輔助的手部動作偵測設備能夠實時、精確地捕捉和還原操作人員的手部動作變化過程。

上述設計使用彎曲傳感器和組合MEMS傳感器，為手套造型，需用戶佩戴使用，主要用于測量模擬用戶手部動作變化過程，用于還原用戶手部動作，達到遠程控制的作用。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種基于Leap Motion的單指令式追蹤機械筆系統(tǒng)，無需在用戶手上安裝額外輔助工具，解決殘疾人群及握筆困難群體寫字問題。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種基于Leap Motion的單指令式追蹤機械筆系統(tǒng)，包括筆芯切換機構、橫向進給機構、縱向進給機構、高度調節(jié)機構、LeapMotion傳感器、控制器、筆芯、錐形腳支座、方形底座、夾紙板，其中筆芯切換機構由筆芯切換支撐外殼、三柱圓盤、直角實心管、直角盲孔管、筆芯切換舵機以及三孔圓盤構成，直角盲孔管與直角實心管的通孔分別與三柱圓盤呈三角分布的圓柱進行同軸配合(旋轉三孔圓盤可使直角實心管升至最高點)，直角盲孔管與直角實心管平行，直角盲孔管的通孔與直角實心管的通孔均與三孔圓盤水平平行，三孔圓盤垂直于三柱圓盤(并分別與直角盲孔管和直角實心管同軸配合)，筆芯切換支撐外殼的階梯面與三孔圓盤的底面配合，筆芯切換支撐外殼的垂直面與三柱圓盤表面配合，筆芯切換支撐外殼與三柱圓盤的通孔通過光桿實現(xiàn)同軸配合，筆芯固定在筆芯切換機構的直角盲孔管上，筆芯切換機構固定在橫向進給機構靠近方形底座的一端，縱向進給機構固定在方形底座上，方形底座下方設置錐形腳支座，在筆芯切換機構下方、方形底座上的一端設置夾紙板，縱向進給機構設置在方形底座上的另一端，高度調節(jié)機構的下端設置在縱向進給機構的縱向導軌上，橫向進給機構設置在高度調節(jié)機構的高度導軌上，Leap Motion傳感器將操作者的手指動作數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器進行處理并發(fā)出指令使橫向進給機構、縱向進給機構、高度調節(jié)機構移動，對筆芯切換機構及筆芯的位置進行控制。當筆芯切換舵機通電轉動，帶動三柱圓盤進行同步轉動，通過兩條直角盲孔管與一條直角實心管的約束，三孔圓盤隨之轉動，帶動直角盲孔管和筆芯轉動與升降，并且直角盲孔管與直角實心管限制了三柱圓盤轉動的幅度，實現(xiàn)筆芯的轉換和定位。

按上述技術方案，橫向進給機構由橫向導軌、橫向導軌滑塊以及橫向絲桿電機構成，橫向絲桿電機的絲桿與橫向導軌固定連接，橫向導軌可通過絲桿帶動在橫向導軌滑塊中平移。當橫向絲桿電機被驅動時，其絲桿進行轉動，帶動橫向導軌，通過絲桿在橫向導軌滑塊中平移，實現(xiàn)橫向導軌與橫向絲桿電機橫軸方向(X軸方向)進行平移。