[發(fā)明專利]一種基于無(wú)線耦合諧振的手指姿態(tài)傳感裝置和方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111114872.7
• 申請(qǐng)日: 2021-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN113869180A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳周祎;皇甫江濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06F17/16;G01D5/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于無(wú)線耦合諧振的手指姿態(tài)傳感裝置，其特征在于：包括多個(gè)穿戴在手指指節(jié)上的無(wú)線耦合線圈組件(1)、安裝在手背上的信號(hào)激勵(lì)和信號(hào)接收線圈(2)以及固定在手臂上的高頻信號(hào)發(fā)生和反射信號(hào)測(cè)量模塊(3)；

高頻信號(hào)發(fā)生和反射信號(hào)測(cè)量模塊(3)與信號(hào)激勵(lì)和信號(hào)接收線圈(2)相連接；高頻信號(hào)發(fā)生和反射信號(hào)測(cè)量模塊(3)包括高頻信號(hào)發(fā)生部分和高頻反射測(cè)量部分，高頻信號(hào)發(fā)生部分通過(guò)信號(hào)激勵(lì)和信號(hào)接收線圈(2)發(fā)射頻段在MHz-GHz的高頻交流信號(hào)，高頻反射測(cè)量部分測(cè)量信號(hào)激勵(lì)和信號(hào)接收線圈(2)在MHz到GHz工作頻段內(nèi)接收到的反射信號(hào)的頻率和幅度；

多個(gè)無(wú)線耦合線圈組件(1)與信號(hào)激勵(lì)和信號(hào)接收線圈(2)無(wú)線耦合，多個(gè)無(wú)線耦合線圈(101)之間相互諧振耦合；每個(gè)無(wú)線耦合線圈組件(1)主要由無(wú)線耦合線圈(101)和固定帶(102)組成，無(wú)線耦合線圈(101)通過(guò)固定帶(102)固定在所追蹤手指的每個(gè)指節(jié)上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線耦合諧振的手指姿態(tài)傳感裝置，其特征在于：所述高頻信號(hào)發(fā)生和反射信號(hào)測(cè)量模塊(3)包括環(huán)形耦合器(301)、功率放大器(302)、上變頻混頻器(303)、下變頻混頻器(304)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(305)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(306)、控制單元(307)、數(shù)據(jù)輸出單元(308)、電池(309)、本地振蕩器(310)和射頻切換開關(guān)(311)；

在高頻信號(hào)發(fā)生部分，控制單元(307)輸出低頻信號(hào)，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(306)的低頻信號(hào)與本地振蕩器(310)產(chǎn)生的高頻信號(hào)通過(guò)上變頻混頻器(303)混頻，產(chǎn)生高頻交流信號(hào)；高頻交流信號(hào)經(jīng)第一功率放大器(302)放大后，再經(jīng)環(huán)形耦合器(301)和射頻切換開關(guān)(311)輸出至信號(hào)激勵(lì)和信號(hào)接收線圈(2)；高頻信號(hào)發(fā)生部分通過(guò)信號(hào)激勵(lì)和信號(hào)接收線圈(2)發(fā)射的高頻交流信號(hào)一部分與無(wú)線耦合線圈(101)耦合，一部分在各無(wú)線耦合線圈處被反射；

在高頻反射測(cè)量部分，信號(hào)激勵(lì)和信號(hào)接收線圈(2)接收到的反射信號(hào)經(jīng)射頻切換開關(guān)(311)和環(huán)形耦合器(301)后輸入第二功率放大器(302)，經(jīng)第二功率放大器(302)放大后，通過(guò)下變頻混頻器(304)下變頻至低頻信號(hào)，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(305)輸入控制單元(307)，最終通過(guò)數(shù)據(jù)輸出單元(308)輸出用于姿態(tài)分析的數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于無(wú)線耦合諧振的手指姿態(tài)傳感裝置，其特征在于：所述環(huán)形耦合器(301)用于高頻輸出信號(hào)和高頻反射信號(hào)之間的隔離；所述電池(309)為電路各部分提供電力。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線耦合諧振的手指姿態(tài)傳感裝置，其特征在于：每個(gè)指節(jié)上戴一個(gè)或兩個(gè)無(wú)線耦合線圈組件(1)；所述固定帶(102)套裝于手指的指節(jié)上，固定帶(102)材質(zhì)為非金屬；無(wú)線耦合線圈(101)固定于固定帶(102)上，且軸向平行于或垂直于指節(jié)。