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一種智能交互手套及交互方法.pdf

關 鍵 詞:
一種 智能 交互 手套 方法
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摘要
申請專利號:

CN201310661035.5

申請日:

2013.12.09

公開號:

CN103677289A

公開日:

2014.03.26

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):G06F 3/02申請公布日:20140326|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 3/02申請日:20131209|||公開
IPC分類號: G06F3/02 主分類號: G06F3/02
申請人: 中國科學院深圳先進技術研究院
發明人: 王建軍; 樊建平; 岳冰心; 朱青松; 謝耀欽
地址: 518055 廣東省深圳市南山區西麗大學城學苑大道1068號
優先權:
專利代理機構: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316 代理人: 沈祖鋒;郝明琴
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310661035.5

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.08.10|||2014.04.23|||2014.03.26

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明屬于智能設備技術領域,尤其涉及一種智能交互手套及交互方法。所述智能交互手套包括手套主體和指套組,所述指套組設于所述手套主體的一端,所述手套主體包括動作傳感器和無線模塊,所述指套組包括彎曲傳感器,所述動作傳感器與彎曲傳感器分別與所述無線模塊信號連接,所述動作傳感器用于獲取人手位姿信息,所述彎曲傳感器用于實時感應手指彎曲動作信息,所述無線模塊用于與智能設備建立無線連接,并將人手位姿信息及手指彎曲動作信息傳送至智能設備,實現人手與智能設備的交互。本發明結構簡單,易于實現且成本較低,便于穿戴;本發明還設有脈搏傳感器,根據脈搏信息適時發出過度使用警告。

權利要求書

權利要求書
1.  一種智能交互手套,其特征在于,包括手套主體和指套組,所述指套組設于所述手套主體的一端,所述手套主體包括動作傳感器和無線模塊,所述指套組包括彎曲傳感器,所述動作傳感器與彎曲傳感器分別與所述無線模塊信號連接,所述動作傳感器用于獲取人手位姿信息,所述彎曲傳感器用于實時感應手指彎曲動作信息,所述無線模塊用于與智能設備建立無線連接,并將人手位姿信息及手指彎曲動作信息傳送至智能設備,實現人手與智能設備的交互。

2.  根據權利要求1所述的智能交互手套,其特征在于,所述手套主體為設于手背上方的殼體,所述動作傳感器和無線模塊設于殼體內,所述指套組設于殼體的一端,所述指套組還包括至少一個或以上的手指套,所述彎曲傳感器分別設于每一個手指套內。

3.  根據權利要求2所述的智能交互手套,其特征在于,還包括腕帶,所述腕帶設于所述殼體的另一端且可自由拆卸,所述腕帶包括緊固帶和脈搏傳感器,脈搏傳感器設于所述緊固帶內并與無線模塊信號連接,用于實時監測用戶的脈搏信息。

4.  根據權利要求3所述的智能交互手套,其特征在于,所述殼體還包括輸入模塊,所述輸入模塊設于殼體的外側,用于控制智能交互手套的開關,并設定交互信息,所述輸入模塊為按鍵組合式的輸入盤或觸屏式的輸入界面。

5.  根據權利要求2至4任一項所述的智能交互手套,其特征在于,所述殼體還包括供電模塊,所述供電模塊設于殼體內,并分別與所述指套組、腕帶、輸入模塊、無線模塊和動作傳感器電連接,用于向智能交互手套供電,所述供電方式包括獨立電源供電或使用外接電源供電。

6.  根據權利要求1所述的智能交互手套,其特征在于,所述動作傳感器為陀螺儀或方向傳感器和加速度傳感器的組合,所述彎曲傳感器為電容式彎曲傳感器或力學彎曲傳感器,所述無線模塊的連接方式包括WIFI或藍牙。

7.  一種智能交互方法,包括:
步驟a:佩戴智能交互手套,并通過無線模塊與智能設備建立無線連接;
步驟b:通過智能交互手套內的動作傳感器獲取人手位姿信息,并通過彎曲傳感器實時感應手指彎曲動作信息;
步驟c:通過無線模塊將人手位姿信息及手指彎曲動作信息傳送至智能設備,實現人手與智能設備的交互。

8.  根據權利要求7所述的智能交互方法,其特征在于,在所述步驟a中,所述佩戴智能交互手套的佩戴方式為:將腕帶戴在手腕上,將手套主體一端的指套組佩戴在手指指根處,并將手套主體的另一端與腕帶進行連接,通過腕帶對智能交互手套進行固定。

9.  根據權利要求8所述的智能交互方法,其特征在于,所述步驟b還包括:通過腕帶內的脈搏傳感器實時監測用戶的脈搏信息;所述步驟c還包括:通過無線模塊將脈搏信息傳輸至智能設備。

10.  根據權利要求7或9所述的智能交互方法,其特征在于,所述步驟c后還包括:通過智能設備接收人手位姿信息、手指彎曲動作及脈搏信息,通過分析人手位姿信息識別用戶的手勢動作,通過分析手指彎曲信息獲取用戶手指動作信息,通過手勢動作和手指動作信息實現人手與智能設備的交互;并通過分析脈搏信息判斷用戶的身體狀態,對于過度使用或身體興奮度過高的情況激發警報。

說明書

說明書一種智能交互手套及交互方法
技術領域
本發明屬于智能設備技術領域,尤其涉及一種智能交互手套及交互方法。
背景技術
隨著計算機設備融入人類生活環境的方方面面,真實世界、電子世界和作為主體的人成為一個有機整體。人與環境的無縫溝通和自由互動的需求促使了人們動作識別成為未來多通道多模態交互研究的熱點。人體動作識別是指計算機自動檢測、分析和理解人體各類運動和行為,如手指、手腕、手臂、頭部、面部或者身體姿態以及運動模式等,以判斷人的意圖并提供相應服務的過程。動作識別是“體感操作”的前提,引領著新一代的自然人機交互技術。其中,手作為豐富的運動載體在人機交互中占據了極為重要的位置,手指的運動是人手進行交互運動的主要方式,因此如何實時獲取人手運動尤其是手指運動信息尤為重要。
現有的人體動作識別技術主要包括計算機視覺技術、運動測量技術和基于肌電信號的人體動作識別技術。計算機視覺技術,采用視覺設備和圖像處理技術持續捕捉人體動作,具有追蹤全身或局部肢體運動,并獲取表情或手勢等動作在攝像機平面投影的形狀信息的功能。該技術的缺點是所獲取信息容易受到攝像機視角和復雜的背景及光照等環境因素的影像,受限于圖像精度和處理技術的準確性,很難察覺精細的人體動作,不僅如此,動作分割也是該技術的一大難點,第三方視角的信息捕獲方式在某種程度上限制了該技術的易用性。基于運動測量的技術通過在用戶身上安置各類傳感器設備,例 如加速計、磁力計、陀螺儀或數據手套等,通過各類傳感器設備測量用戶執行動作時產生的物理量,例如位移、角度、加速度或角加速度等,傳感器與用戶合為一體,無需借助外接設備。人的手作為豐富的運動載體在人機交互中占據了極為重要的位置,而數據手套是該技術中用于檢測手勢動作的典型設備,它利用位置、方向和彎曲傳感器等檢測手指與手的運動模式,可以有效反應手的姿態信息而具有較高的識別精度。現有的基于數據手套的識別技術的缺點在于:①較為笨重,不利于進行簡約化的交互操作;②需要傳感器的數量較多,成本較高;③頻繁使用時,需要不停穿上脫下,較為繁瑣。基于肌電信號的人體動作識別技術,通過測量控制肌肉活動的電信號來判斷人的相應肌肉收縮情況,并推算出人體相應的肢體運動,進而進行人的動作識別。例如加拿大創業公司Thalmic Labs推出的MYO臂環,該臂環通過低功率的藍牙設備與其他電子產品進行無線連接,可以佩戴在任何一條胳膊的肘關節上方,即可探測用戶的肌肉產生的電活動,佩戴它的任何人只要動動手指或者手,就能操作科技產品,與之發生互動。現有基于肌電信號的人體動作識別技術的缺點在于:①精確度較低,只能產生定性的識別;②有效信號過于微弱,交互質量不易穩定;③環境適應性較差,如果在較強背景的電磁干擾下,系統可能不能有效工作。
發明內容
本發明提供了一種智能交互手套及交互方法,旨在解決現有的人體動作識別技術中計算機視覺技術很難察覺精細的人體動作且不利于動作分割、數據手套成本高昂且較為笨重、肌電信號識別技術精確度低、環境適應性差及交互質量不穩定的技術問題。
本發明提供的技術方案為:一種智能交互手套,包括手套主體和指套組,所述指套組設于所述手套主體的一端,所述手套主體包括動作傳感器和無線模塊,所述指套組包括彎曲傳感器,所述動作傳感器與彎曲傳感器分別 與所述無線模塊信號連接,所述動作傳感器用于獲取人手位姿信息,所述彎曲傳感器用于實時感應手指彎曲動作信息,所述無線模塊用于與智能設備建立無線連接,并將人手位姿信息及手指彎曲動作信息傳送至智能設備,實現人手與智能設備的交互。
本發明的技術方案還包括:所述手套主體為設于手背上方的殼體,所述動作傳感器和無線模塊設于殼體內,所述指套組設于殼體的一端,所述指套組還包括至少一個或以上的手指套,所述彎曲傳感器分別設于每一個手指套內。
本發明的技術方案還包括:還包括腕帶,所述腕帶設于所述殼體的另一端且可自由拆卸,所述腕帶包括緊固帶和脈搏傳感器,脈搏傳感器設于所述緊固帶內并與無線模塊信號連接,用于實時監測用戶的脈搏信息。
本發明的技術方案還包括:所述殼體還包括輸入模塊,所述輸入模塊設于殼體的外側,用于控制智能交互手套的開關,并設定交互信息,所述輸入模塊為按鍵組合式的輸入盤或觸屏式的輸入界面。
本發明的技術方案還包括:所述殼體還包括供電模塊,所述供電模塊設于殼體內,并分別與所述指套組、腕帶、輸入模塊、無線模塊和動作傳感器電連接,用于向智能交互手套供電,所述供電方式包括獨立電源供電或使用外接電源供電。
本發明的技術方案還包括:所述動作傳感器為陀螺儀或方向傳感器和加速度傳感器的組合,彎曲傳感器為電容式彎曲傳感器或力學彎曲傳感器,所述無線模塊的連接方式包括WIFI或藍牙。
本發明提供的另一技術方案為:一種智能交互方法,包括:
步驟a:佩戴智能交互手套,并通過無線模塊與智能設備建立無線連接;
步驟b:通過智能交互手套內的動作傳感器獲取人手位姿信息,并通過彎曲傳感器實時感應手指彎曲動作信息;
步驟c:通過無線模塊將人手位姿信息及手指彎曲動作信息傳送至智能設備,實現人手與智能設備的交互。
本發明的技術方案還包括:在所述步驟a中,所述佩戴智能交互手套的佩戴方式為:將腕帶戴在手腕上,將手套主體一端的指套組佩戴在手指指根處,并將手套主體的另一端與腕帶進行連接,通過腕帶對智能交互手套進行固定。
本發明的技術方案還包括:所述步驟b還包括:通過腕帶內的脈搏傳感器實時監測用戶的脈搏信息;所述步驟c還包括:通過無線模塊將脈搏信息傳輸至智能設備。
本發明的技術方案還包括:所述步驟c后還包括:通過智能設備接收人手位姿信息、手指彎曲動作及脈搏信息,通過分析人手位姿信息識別用戶的手勢動作,通過分析手指彎曲信息獲取用戶手指動作信息,通過手勢動作和手指動作信息實現人手與智能設備的交互;并通過分析脈搏信息判斷用戶的身體狀態,對于過度使用或身體興奮度過高的情況激發警報。
本發明的技術方案具有如下優點或有益效果:本發明實施例的智能交互手套及交互方法通過在手套主體內設置動作傳感器實時獲取人手位姿信息,在手指套內設置彎曲傳感器實時感應手指彎曲動作,智能設備通過分析人手位姿信息手指彎曲動作識別用戶手勢動作及手指動作,從而實現人手與智能設備的交互;本發明系統結構簡單,易于實現且成本較低,便于穿戴且不會對其他工作造成影響;傳感器數據可直接使用而無需復雜化處理,實現方式更為簡單;另外,本發明設有脈搏傳感器,根據脈搏信息對用戶適時發出過度使用警告,使用更加人性化;同時,本發明系統穩定性強,并可自定義交互功能,有利于提升用戶體驗。
附圖說明
附圖1是本發明實施例的智能交互手套的結構示意圖;
附圖2是本發明實施例的智能交互方法的流程圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白,以下結合附圖及實施例,對本發明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明,并不用于限定本發明。
請參閱圖1,為本發明實施例的智能交互手套的結構示意圖。本發明實施例的智能交互手套包括手套主體、腕帶和指套組,其中,手套主體為設于手背上方的殼體,指套組設于殼體的一端,腕帶設于殼體的另一端且可自由拆卸;腕帶包括緊固帶和脈搏傳感器,脈搏傳感器設于緊固帶內,在使用智能交互手套時,將緊固帶穿戴在手腕上,通過緊固帶內的脈搏傳感器實時監測用戶的脈搏信息;其中,腕帶可獨立穿戴,并可根據用戶的腕部大小調節腕帶的長度;指套組包括至少一個或以上的手指套和彎曲傳感器,彎曲傳感器分別設于每一個手指套內,在使用智能交互手套時,將手指套佩戴在手指指根處,通過手指套內的彎曲傳感器實時感應對應手指的彎曲動作;手指套的數量可根據實際需求進行設置,在本發明實施例中,手指套的數量為4個,可以理解,手指套的數量也可以為一個或多個,彎曲傳感器為電容式彎曲傳感器或力學彎曲傳感器。
殼體還包括輸入模塊、供電模塊、無線模塊和動作傳感器,輸入模塊設于殼體的外側,用于控制智能交互手套的開關,并設定或輸入交互信息;其中,輸入模塊為硬質輸入盤,其可以是按鍵組合式的輸入盤或觸屏式的輸入界面,用戶可通過輸入模塊自定義各個手指或手勢對應的交互功能,交互更為靈活;供電模塊、無線模塊和動作傳感器分別設于殼體內,供電模塊分別與指套組、腕帶、輸入模塊、無線模塊和動作傳感器電連接,用于向智能交互手套供電,其供電方式包括獨立電源供電或使用外接電源供電;彎曲傳感器、脈搏傳感器、輸入模塊及動作傳感器分別與無線模塊信號連接,無線模 塊與智能設備無線連接,用于傳輸交互信號,其連接方式包括WIFI或藍牙等;動作傳感器用于獲取人手位姿信息,并實時追蹤人手動作;其中,動作傳感器為陀螺儀或方向傳感器和加速度傳感器的組合;殼體的內側為軟襯設計,用戶在穿戴時更加舒適。
本發明實施例的智能交互手套的工作方式為:開始使用前,先將腕帶戴在手腕上,根據手腕大小調節腕帶的長度,便于脈搏傳感器能夠準確獲取用戶的脈搏信息;將指套組佩戴在手指指根處,并將手套主體的另一端與腕帶進行連接,通過腕帶對手套主體進行固定;通過輸入模塊上的開關按鍵開啟交互功能,并通過無線模塊與智能設備建立無線連接;其中,智能設備包括個人計算機、平板電腦、智能眼鏡、智能手機、智能頭盔或智能手表等;開始使用時,通過動作傳感器獲取人手位姿信息,實時追蹤人手動作,并將人手位姿信息傳輸至無線模塊;通過彎曲傳感器實時感應手指彎曲動作,并將手指彎曲信息傳輸至無線模塊;通過脈搏傳感器實時監測用戶的脈搏信息,并將脈搏信息數據傳輸至無線模塊;通過無線模塊實時接收動作傳感器、彎曲傳感器及脈搏傳感器傳輸的數據,并將人手位姿信息、手指彎曲信息及脈搏信息實時傳輸至智能設備,智能設備通過分析人手位姿信息的變化可以感知人手的實時動作,從而識別用戶的手勢動作,通過分析手指彎曲信息可以獲知用戶手指動作信息,通過手勢動作和手指動作信息實現人手與智能設備的交互;由于用戶在交互操作過程中通常會有大量或較為劇烈的交互動作,可能會導致用戶的興奮度逐漸增加,通過脈搏傳感器感應到的脈搏信息判斷用戶的身體狀態,對于過度使用或身體興奮度過高的情況激發警報,在本發明另一實施例中,還可通過輸入模塊對操作時間進行定時,如果超過該定時時間則激發警報對用戶進行提醒,從而提醒用戶合理使用交互設備。
本發明實施例的智能交互手套還可用于智能設備的鼠標類的交互工具,通過輸入模塊將智能設備上的鼠標光標與人手位姿信息以及手指彎曲信息進行關聯,通過手的位姿移動對應智能設備上光標的移動,而手指的彎曲則對 應于鼠標的點擊操作,還可通過輸入模塊對不同的手指彎曲動作對應的交互功能進行自定義設置,以實現更為復雜的鼠標操作;同時,還可以通過兩只智能交互手套的配合使用達到更為高級的交互方式,例如,可通過手部動作對應智能設備模擬鍵盤上的虛擬手操作,通過手部的移動對應虛擬手的移動,通過手指彎曲對應相應虛擬手指的敲擊等,進行基本的鍵盤式輸入,在游戲過程中,還可通過自定義手勢實現各種復雜的游戲操作,有利于提升用戶交互體驗。
請參閱圖2,是本發明實施例的智能交互方法的流程圖。本發明實施例的智能交互方法包括以下步驟:
步驟100:將腕帶戴在手腕上,根據手腕大小調節腕帶的長度;
步驟200:將手套主體一端的指套組佩戴在手指指根處,并將手套主體的另一端與腕帶進行連接,通過腕帶對智能交互手套進行固定;
步驟300:通過輸入模塊設定交互信息、開啟交互功能,并通過無線模塊與智能設備建立無線連接;
在步驟300中,無線連接包括WIFI或藍牙等,智能設備包括個人計算機、平板電腦、智能眼鏡、智能手機、智能頭盔或智能手表等。
步驟400:通過動作傳感器獲取人手位姿信息,實時追蹤人手動作,通過彎曲傳感器實時感應手指彎曲動作,通過脈搏傳感器實時監測用戶的脈搏信息,并通過無線模塊將人手位姿信息、手指彎曲動作及脈搏信息傳輸至智能設備;
步驟500:通過智能設備接收人手位姿信息、手指彎曲動作及脈搏信息,通過分析人手位姿信息識別用戶的手勢動作,通過分析手指彎曲信息獲取用戶手指動作信息,通過手勢動作和手指動作信息實現人手與智能設備的交互;
在步驟500中,智能交互手套還可用于智能設備的鼠標類的交互工具,通過輸入模塊將智能設備上的鼠標光標與人手位姿信息以及手指彎曲信息進 行關聯,通過手的位姿移動對應智能設備上光標的移動,而手指的彎曲則對應于鼠標的點擊操作,還可通過輸入模塊對不同的手指彎曲動作進行自定義,以實現更為復雜的鼠標操作;同時,還可以通過兩只智能交互手套的配合使用達到更為高級的交互方式,例如,可通過手部動作對應智能設備模擬鍵盤上的虛擬手操作,通過手部的移動對應虛擬手的移動,通過手指彎曲對應相應虛擬手指的敲擊等,進行基本的鍵盤式輸入,在游戲過程中,還可通過自定義手勢實現各種復雜的游戲操作,有利于提升用戶交互體驗。
步驟600:通過分析脈搏傳感器感應到的脈搏信息判斷用戶的身體狀態,對于過度使用或身體興奮度過高的情況激發警報。
在步驟600中,還可通過輸入模塊對操作時間進行定時,如果超過該定時時間則激發警報對用戶進行提醒,從而提醒用戶合理使用交互設備。
本發明的技術方案具有如下優點或有益效果:本發明實施例的智能交互手套及交互方法通過在手套主體內設置動作傳感器實時獲取人手位姿信息,在手指套內設置彎曲傳感器實時感應手指彎曲動作,智能設備通過分析人手位姿信息手指彎曲動作識別用戶手勢動作及手指動作,從而實現人手與智能設備的交互;本發明系統結構簡單,易于實現且成本較低,便于穿戴且不會對其他工作造成影響;傳感器數據可直接使用而無需復雜化處理,實現方式更為簡單;另外,本發明設有脈搏傳感器,根據脈搏信息對用戶適時發出過度使用警告,使用更加人性化;同時,本發明系統穩定性強,并可自定義交互功能,有利于提升用戶體驗。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已,并不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。

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