[發(fā)明專利]基于手掌部多模態(tài)信息的人手多運(yùn)動模式識別系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110270965.2
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112971772A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜力;姚皓寧
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/00;G06K9/62
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

1.一種基于手掌部多模態(tài)信息的人手多運(yùn)動模式識別系統(tǒng)，其特征在于所述人手多運(yùn)動模式識別系統(tǒng)包括傳感手套、信號采集電路、計算機(jī)和顯示器系統(tǒng)，其中：

所述傳感手套的手心布置有5個彎曲度傳感器，手背部分布置有3個壓力傳感器，每個彎曲度傳感器和每個壓力傳感器均通過導(dǎo)線與信號采集電路相連接；

所述信號采集電路與計算機(jī)相連接，計算機(jī)對信號采集電路的信號進(jìn)行信號的采集和處理，并在顯示器上顯示相關(guān)信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于手掌部多模態(tài)信息的人手多運(yùn)動模式識別系統(tǒng)，其特征在于所述彎曲度傳感器的布置方向是沿與手部動作相關(guān)的關(guān)鍵彎曲方向。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于手掌部多模態(tài)信息的人手多運(yùn)動模式識別系統(tǒng)，其特征在于所述彎曲度傳感器分別布置在小指、無名指、中指、無名指的手指根部和相連手掌部以及與第一掌骨和第二掌骨垂直的方向。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于手掌部多模態(tài)信息的人手多運(yùn)動模式識別系統(tǒng)，其特征在于所述壓力傳感器貼于手背處，三個分布點(diǎn)分別在食指、中指、無名指對應(yīng)的掌骨上，位置靠近近節(jié)指骨相接關(guān)節(jié)附近。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于手掌部多模態(tài)信息的人手多運(yùn)動模式識別系統(tǒng)，其特征在于所述信號采集電路由電源、分壓電阻、電位限制電阻、多路復(fù)用器、可編程增益放大器、A/D轉(zhuǎn)化器、緩存器構(gòu)成，彎曲度傳感器的一個引腳與電源負(fù)極連接，彎曲度傳感器的另一引腳與彎曲度傳感器對應(yīng)的分壓電阻的一端連接，彎曲度傳感器對應(yīng)的分壓電阻的另一端與電源正極連接；壓力傳感器的一個引腳與電源正極連接，壓力傳感器的另一引腳與壓力傳感器對應(yīng)的分壓電阻的一端連接，壓力傳感器對應(yīng)的分壓電阻的另一端與電源負(fù)極連接；彎曲度傳感器和彎曲度傳感器分對應(yīng)的壓電阻之間、壓力傳感器和壓力傳感器對應(yīng)的分壓電阻之間通過導(dǎo)線將電位信號引出，通過電位限制電阻對電位進(jìn)行限制；多路信號進(jìn)入后通過多路復(fù)用器多路復(fù)用至可編程增益放大器中，后再交于A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號經(jīng)緩存后交給計算機(jī)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于手掌部多模態(tài)信息的人手多運(yùn)動模式識別系統(tǒng)，其特征在于所述傳感手套分為手套基底和壓力傳感器基座兩個模塊，其中：彎曲度傳感器固定在手套基底上，壓力傳感器固定在壓力傳感器基座上，壓力傳感器基座通過綁帶固定在手套基底上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于手掌部多模態(tài)信息的人手多運(yùn)動模式識別系統(tǒng)，其特征在于所述壓力傳感器基座為硬質(zhì)材料，壓力傳感器附著于其上的活動凸點(diǎn)上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于手掌部多模態(tài)信息的人手多運(yùn)動模式識別系統(tǒng)，其特征在于所述計算機(jī)包括了訓(xùn)練樣本采集系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)、實(shí)時采集顯示系統(tǒng)，其中：訓(xùn)練樣本采集系統(tǒng)為機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)提供訓(xùn)練數(shù)據(jù)，機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)為實(shí)時采集顯示系統(tǒng)提供分類的計算服務(wù)，實(shí)時采集系統(tǒng)為機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)并將最終結(jié)果通過顯示器向操作者進(jìn)行顯示。

9.一種利用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述系統(tǒng)人手運(yùn)動模式識別進(jìn)行基于保護(hù)基于手掌彎曲信息的人手運(yùn)動模式識別方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

步驟一、設(shè)備連接：將各個設(shè)備通過接口進(jìn)行連接，檢查保證連接的正確和穩(wěn)固；

步驟二、佩戴手套基底：將手套佩戴于手掌上，調(diào)整手套位置使得彎曲度傳感器處于合適位置，并且佩戴舒適，完成后進(jìn)行嘗試性的動作，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整；

步驟三、安裝壓力傳感器：將壓力傳感器基座固定在已經(jīng)帶好手套基底的手掌上，使得位置合適并且佩戴舒適，完成后進(jìn)行嘗試性的動作，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，壓力傳感器的安裝步驟可能會對手套基底產(chǎn)生一定的影響，根據(jù)實(shí)際佩戴情況進(jìn)行調(diào)整；

步驟四、測試調(diào)整：打開訓(xùn)練樣本采集系統(tǒng)，利用系統(tǒng)中的顯示控件對傳感器的實(shí)時波形進(jìn)行監(jiān)測，以此判斷傳感器狀態(tài)是否合適，并且進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整；

步驟五、樣本采集：在步驟四的基礎(chǔ)之上開始進(jìn)行采集工作，在手部完全放松的情況下，對傳感器的初值進(jìn)行采集，初始值采集結(jié)束后對需要進(jìn)行識別的數(shù)個動作的對應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；

步驟六、動作識別：將步驟五中采取的數(shù)據(jù)交給機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)構(gòu)建訓(xùn)練集，打開實(shí)時采集顯示系統(tǒng)，首先進(jìn)行初值的采取，結(jié)束后自由活動手部，做出樣本集中的動作，通過機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行分類，并反饋出動作至顯示屏。