[發明專利]基于傳感器接口多樣化的數據手套

在審

• 申請號: 201711344920.5
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108062163A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 高鵬翔;金夢雪
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發明公開了一種傳感器接口多樣化的數據手套，包括電源模塊、主控模塊、無線模塊、角度采集模塊、彎曲度采集模塊；電源模塊給主控模塊、無線模塊、角度采集模塊、彎曲度采集模塊供電，主控模塊分別連接無線模塊、角度采集模塊、彎曲度采集模塊。本發明的有益效果是采用模塊化結構設計，具有較高通用性、易操作、實時傳輸參數、便攜等特點。

技術領域

本發明屬于姿態控制技術領域，涉及一種傳感器接口多樣化的數據手套。

背景技術

如今虛擬現實技術在各個領域已經廣泛應用，數據手套的出現，為虛擬現實系統提供了一種全新的交互手段，目前的產品已經能夠檢測手指的彎曲，這種結合手指彎曲度測試的數據手套被稱為“真實手套”，可以為用戶提供一種非常真實自然的三維交互手段。各類數據手套的代表品牌主要有5DT、CyberGlove、Measurand、DGTech、Fakespace、ShadowHand等等。

數據手套是虛擬現實應用主要交互設備,它作為一只虛擬的手或控件用于3D虛擬現實場景的模擬交互,可進行物體抓取、移動、裝配、操縱、控制，還有有線、無線、左手、右手之分，可用于WTK、Vega等3D虛擬現實或場景仿真軟件中。數據手套也可同時用于控制機器手臂。在附加了觸覺元件和機械機構后可以給予使用者觸覺和力學上的反饋。數據手套設有彎曲傳感器，彎曲傳感器由柔性電路板、力敏元件、彈性封裝材料組成，通過導線連接至信號處理電路；在柔性電路板上設有至少兩根導線，以力敏材料包覆于柔性電路板大部，再在力敏材料上包覆一層彈性封裝材料，柔性電路板留一端在外，以導線與外電路連接。把人手姿態準確實時地傳遞給虛擬環境，而且能夠把與虛擬物體的接觸信息反饋給操作者。使操作者以更加直接，更加自然，更加有效的方式與虛擬世界進行交互，大大增強了互動性和沉浸感。并為操作者提供了一種通用、直接的人機交互方式，特別適用于需要多自由度手模型對虛擬物體進行復雜操作的虛擬現實系統。

現有技術中的數據手套大都存在以下缺點：

(1)實用經濟性方面：市面上大部分數據手套采用封裝好的的傳感器，雖然性能和穩定性很好，但是使用數據的多樣性上受到極大地限制，后續升級困難。對于需要使用數據手套的各種數據的操作人員來說，購買這種數據手套獲取有效數據的種類單一，并且售價過于昂貴，在預算上不太合算。

(2)結構方面:市面上的數據手套功能非常齊全，但結構復雜，制作成本較高。但對于普通的操作來說基本的彎曲和角度采集已經足夠，所以設計這種相對簡單的數據手套是比較實用的，而且在電路設計的難度上和制作成本上都有所下降。

發明內容

本發明的目的在于提供一種傳感器接口多樣化的數據手套，解決了目前的數據手套結構復雜，制作成本較高、后續升級困難的問題。

本發明所采用的技術方案是包括電源模塊、主控模塊、無線模塊、角度采集模塊、彎曲度采集模塊；電源模塊給主控模塊、無線模塊、角度采集模塊、彎曲度采集模塊供電，主控模塊分別連接無線模塊、角度采集模塊、彎曲度采集模塊。

進一步，主控模塊采用32位單片機STM32F103作為主控核心，STM32F103單片機為意法半導體公司所生產，采用模塊化的結構設計模式，各個組成模塊功能獨立，分工協作，保證了工作的穩定性和高效性，預留程序下載接口，方便以后對程序算法進行升級和調試；預留若干未定義按鍵，方便功能擴展；預留未定義I/O接口，方便添加外設。

進一步，電源模塊采用外接+5V電源作為系統主電源，然后通過LM1117-3.3V降壓芯片將+5V的電壓轉換為+3.3V電壓，用來給各個模塊供電，在轉換芯片的輸入和輸出端與地之間并聯去耦電容來減少輸入電壓的波紋，電源模塊分離出整個系統，當系統電源電量不足時，可以隨時更換電電池。

進一步，無線模塊型號為NRF24L01，進行無線數據傳輸，在數據手套的接口端預留出每一種通信手段的接口，二次開發者可以選擇自己熟悉的通信模式進行二次開發。