[發明專利]一種手部動作捕捉系統及交互系統

在審

• 申請號: 201811173804.6
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN109407836A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 楊澤宇;郭儀;楊向興;廖方騏;黃亮;劉奎生;楊柏超
• 申請（專利權）人: 成都柔電云科科技有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 李正

1.一種手部動作捕捉系統，其特征在于，所述系統包括：手套本體、一個或者多個柔性應變傳感器、以及集成電路；

其中，所述手套本體設置為覆蓋至少一個手指的至少一個關節；所述柔性應變傳感器，固定在手套本體上覆蓋手指關節背面的位置處，以使柔性應變傳感器隨著手指關節的活動而改變長度并導致其等效電阻值的改變；

所述集成電路設置在手套本體上，并通過導線與柔性應變傳感器上的導線連接點連接，以獲取與柔性應變傳感器形變量相應的測量數據。

2.根據權利要求1所述的手部動作捕捉系統，其特征在于，所述柔性應變傳感器包括導電織物，以及分別覆蓋在導電織物的上、下表面的上固定層、下固定層；所述導電織物由彈性材料制成，而上固定層、下固定層由非彈性材料制成；上固定層、下固定層將導電織物固定于二者之間形成的非彈性固定容納空間內，以將導電織物的拉伸量與電阻變化特性的關系限制在線性可測范圍內。

3.根據權利要求2所述的手部動作捕捉系統，其特征在于，在室溫條件下，所述彈性材料的最大可拉伸量與初始長度之間的比值為0.1～2；所述非彈性材料的最大可拉伸量與初始長度之間的比值＜0.1。

4.根據權利要求3所述的手部動作捕捉系統，其特征在于，所述導電織物通過對織物鍍銀、鍍鎳、或鍍銅制成；或者通過銀纖維、鎳纖維、銅纖維、碳纖維、有機導電纖維中的一種或多種與氨綸、棉、錦綸中的一種或多種混紡制成。

5.根據權利要求4所述的手部動作捕捉系統，其特征在于，所述導電織物采用銀纖維44％，棉35％，錦綸18.4％，氨綸2.6％混紡制成的具有彈性的導電織物。

6.根據權利要求3所述的手部動作捕捉系統，其特征在于，所述上固定層、下固定層采用膠布、膠膜或膠帶實現。

7.根據權利要求2所述的手部動作捕捉系統，其特征在于，所述導電織物設置為兩個端部位于同一側，并具有導線連接點以與導線連接；并且采用具有凹槽的金屬片包裹導電織物的端部，該凹槽設置為覆蓋導電織物與導線的連接點。

8.根據權利要求1所述的手部動作捕捉系統，其特征在于，所述集成電路中包括測量電路、放大電路、模數轉換電路、控制電路、以及通信接口；

其中，所述測量電路，具有與柔性應變傳感器并聯的第一電阻，以及與柔性應變傳感器串聯的第二電阻，測量電路在電源施加的電壓作用下根據柔性應變傳感器的電阻值輸出相應的電壓信號；

所述放大電路，用于將電壓信號放大至模數轉換電路的輸入電壓范圍；模數轉換電路，用于將電壓信號轉換為數字信號；

所述控制電路，用于根據模數轉換電路輸出的數字信號計算柔性應變傳感器的等效電阻的阻值，根據等效電阻的阻值變化生成與柔性應變傳感器形變量相應的測量數據；通信接口，用于將測量數據發送給接收端設備；

所述集成電路設置為采用一個控制電路分別依次觸發測量電路對多個柔性應變傳感器依次進行測量數據的采集。

9.根據權利要求1所述的手部動作捕捉系統，其特征在于，所述系統還包括設置了控制、數據分析處理、存儲、顯示功能單元的外部終端；

其中，存儲單元，用于對各個手指各個關節進行編號，存儲各個編號對應的柔性應變傳感器的多個電阻值與對應的多個彎曲度的阻值-彎曲度數據對；控制單元在獲取測量數據中的電阻值后，通過查詢存儲單元中的阻值-彎曲度數據對，來獲取各個關節的彎曲度數據；

所述存儲單元用于存儲各個編號對應的柔性應變傳感器的多個彎曲度與手勢對應關系的彎曲度-手勢數據對；控制單元在獲取測量數據中的電阻值后，通過查詢存儲單元中的彎曲度-手勢數據對，來獲取手勢數據。

10.根據權利要求9所述的手部動作捕捉系統，其特征在于，所述外部終端中還包括了數據標定單元，用于獲取不同的用戶佩戴所述手套產生的柔性應變傳感器電阻值-彎曲情況數據曲線。