一種基于光電感應(yīng)的手勢識別裝置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)設(shè)計一種基于光電感應(yīng)的手勢識別裝置及方法，包括手指機(jī)構(gòu)與手背機(jī)構(gòu)，所述手指機(jī)構(gòu)穿戴在手指上，所述的手背機(jī)構(gòu)穿戴在手背上，所述的手背機(jī)構(gòu)包括手背基座、以及設(shè)置在手背基座上的彈性松緊帶，所述的手背基座通過彈性松緊帶固定在手背上，所述的手指機(jī)構(gòu)包括光柵基座、光柵、光柵導(dǎo)管、光電傳感器、固定扣環(huán)、定位卡扣，本發(fā)明專利技術(shù)具有設(shè)計合理、實用性強(qiáng)，體積小、精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，通過使用光柵，通過檢測光柵的位移來檢測彎曲角度，并且光柵在關(guān)節(jié)位置不易斷裂，裝配結(jié)構(gòu)簡單，光電傳感器不受電磁干擾、成本低、檢測過程數(shù)據(jù)處理量小，并且解決了慣性傳感器所固有的漂移問題，測量精度高。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種基于光電感應(yīng)的手勢識別裝置及方法
本專利技術(shù)涉及一種手勢識別
，尤其是一種基于光電感應(yīng)的手勢識別裝置及方法。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有的手勢識別技術(shù)主要是通過測量手指關(guān)節(jié)的彎曲角度來實現(xiàn)，其主要利用不同類型的傳感器，如電阻柔性傳感器、磁感應(yīng)線圈、印刷導(dǎo)電混合物、光纖傳感器、雙目視覺圖像處理、慣性傳感器等等。電阻柔性傳感器和印刷導(dǎo)電混合物存在阻值隨使用時間會發(fā)生疲勞損耗變化以及容易在關(guān)節(jié)位置彎曲斷裂的情況；磁感應(yīng)技術(shù)受外部電磁干擾影響大；光纖傳感器排除了電磁干擾，但是同樣存在容易彎曲斷裂的問題；雙目視覺圖像處理測量彎曲較大存在外圍設(shè)備多，數(shù)據(jù)處理量大的問題；慣性傳感器主要是三軸加速度計、三軸陀螺儀和三軸磁力計，此方式目前存在一個重大缺陷就是漂移問題，這是一個從傳感器廠家到終端應(yīng)用都沒有很好解決的問題，同時以上測量彎曲角度的方案均還存在一個成本高的共性問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供一種基于光電感應(yīng)的手勢識別裝置及方法。本專利技術(shù)的技術(shù)方案為：一種基于光電感應(yīng)的手勢識別裝置，包括手指機(jī)構(gòu)與手背機(jī)構(gòu)，所述手指機(jī)構(gòu)可根據(jù)需要穿戴在拇指、食指、中指、無名指、小指中的一個或幾個上，所述的手背機(jī)構(gòu)穿戴在手背上，所述的手背機(jī)構(gòu)包括手背基座、以及設(shè)置在手背基座上的彈性松緊帶，所述的手背基座通過彈性松緊帶固定在手背上，所述的手指機(jī)構(gòu)包括光柵基座、光柵、光柵導(dǎo)管、光電傳感器、固定扣環(huán)、定位卡扣，所述的光柵基座靠近指尖的一端通過固定扣環(huán)穿戴在手指背部上，所述的光柵基座靠近手背的一端與手背基座連接，所述光柵基座上設(shè)置有若干光柵導(dǎo)管，并且，所述的光柵導(dǎo)管間隔設(shè)置在手指關(guān)節(jié)兩側(cè)，所述的光柵基座靠近指尖一端上還設(shè)置有向上凸起的定位卡扣，所述光柵的一端與設(shè)置在手背基座上的固定彈簧連接，所述光柵的另一端穿過光柵導(dǎo)管并通過定位卡扣布設(shè)在光柵基座上，手指彎曲時，通過光柵導(dǎo)管限定光柵移動方向和保護(hù)光柵，所述光柵基座上還設(shè)置有若干個用于測量光柵位移的光電傳感器，所述的光柵穿過光電傳感器的發(fā)送器與接收器之間，當(dāng)手指彎曲時，手指帶動光柵移動，光柵從光電傳感器的發(fā)送器與接收器之間運(yùn)動時，通過利用光柵上刻痕在運(yùn)動過程中遮擋光電傳感器發(fā)送器發(fā)出的光，每個光柵刻度會使光電傳感器產(chǎn)生兩個正交的脈沖信號，并且定義手指由伸直狀態(tài)到彎曲狀態(tài)時，光柵的移動方向為正方向，脈沖數(shù)記為正數(shù)，手指由彎曲狀態(tài)到伸直狀態(tài)，光柵的移動方向為反方向，脈沖數(shù)記為負(fù)數(shù)，在光電傳感器的接收器形成可檢測的脈沖信號來實現(xiàn)運(yùn)動信息的檢測，所述的手背機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在手背基座上的MCU處理單元、通訊模塊、電源模塊，所述的MCU處理單元分別與若干光電傳感器、通訊模塊、電源模塊連接，所述的MCU處理單元通過檢測若干光電傳感器的脈沖信號數(shù)量、脈沖信號產(chǎn)生的方向，根據(jù)手指關(guān)節(jié)彎曲最大角度與讀取的最大脈沖數(shù)量和脈沖產(chǎn)生的方向，從而得到每個手指關(guān)節(jié)的彎曲角度，并通過通訊模塊將識別的手勢傳輸至電腦終端。所述的手背基座上還卡設(shè)有手背基座外殼。所述的光柵采用高度透明的柔性塑料制成，并通過高精度激光雕刻線條而成。所述的光柵基座采用彈性材料制成。所述的光柵兩端均設(shè)置有光柵安裝孔，通過光柵安裝孔分別與設(shè)置在光柵基座上的定位卡扣和手背基座上的彈簧固定連接。一種基于光電感應(yīng)的手勢識別方法，其特征在于，包括以下步驟：1)、設(shè)定手指伸直時的彎曲角度為θ0，設(shè)此時光電傳感器為初始計數(shù)N0，握緊拳頭時的彎曲角度為θmax，設(shè)此時光電傳感器為最大計數(shù)Nmax；2)、光柵移動經(jīng)過光電傳感器時，光柵的每條光刻度都會產(chǎn)生一個個脈沖信號，MCU處理單元通過檢測脈沖數(shù)cnt，從而得到手指的彎曲角度為其中，k為校正系數(shù)。本專利技術(shù)的有益效果為：設(shè)計合理、實用性強(qiáng)，具有體積小、精度高、穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，通過使用光柵，通過檢測光柵的位移來檢測彎曲角度，并且光柵在關(guān)節(jié)位置不易斷裂，裝配結(jié)構(gòu)簡單，光電傳感器不受電磁干擾、成本低、檢測過程數(shù)據(jù)處理量小，并且解決了慣性傳感器所固有的漂移問題，測量精度高。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的手指機(jī)構(gòu)穿戴在中指背部的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-光柵基座，2-光柵，3-手背基座，4-光柵導(dǎo)管，5-光電傳感器，6-固定扣環(huán)，7-定位卡扣，8-光柵安裝孔，9-彈性松緊帶，10-固定彈簧，11-手背基座外殼，12-MCU處理單元；具體實施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的具體實施方式作進(jìn)一步說明：如圖1所示，一種基于光電感應(yīng)的手勢識別裝置，包括手指機(jī)構(gòu)與手背機(jī)構(gòu)，所述手指機(jī)構(gòu)可根據(jù)需要穿戴在拇指、食指、中指、無名指、小指上，所述的手背機(jī)構(gòu)穿戴在手背上，所述的手背機(jī)構(gòu)包括手背基座3、以及設(shè)置在手背基座3上的彈性松緊帶9，所述的手背基座3通過彈性松緊帶9固定在手背上，所述的手指機(jī)構(gòu)包括光柵基座1、光柵2、光柵導(dǎo)管4、光電傳感器5、固定扣環(huán)6、定位卡扣7，所述的光柵基座1靠近指尖的一端通過固定扣環(huán)6穿戴在手指背部上，所述的光柵基座1靠近手背的一端與手背基座3連接，所述光柵基座1上設(shè)置有若干光柵導(dǎo)管4，并且，所述的光柵導(dǎo)管4間隔設(shè)置在手指關(guān)節(jié)兩側(cè)，所述的光柵基座1靠近指尖一端上還設(shè)置有向上凸起的定位卡扣7，所述光柵2的一端與設(shè)置在手背基座3上的固定彈簧10連接，所述光柵2的另一端穿過光柵導(dǎo)管4并通過定位卡扣7布設(shè)在光柵基座1上，手指彎曲時，通過光柵導(dǎo)管4限定光柵移動方向和保護(hù)光柵2，所述光柵基座1上還設(shè)置有若干個用于測量光柵位移的光電傳感器5，根據(jù)需要，所述的光電傳感器5的數(shù)量為1-3個，所述的光柵2穿過光電傳感器5的發(fā)送器與接收器之間，當(dāng)手指彎曲時，手指帶動光柵2移動，光柵2從光電傳感器5的發(fā)送器與接收器之間運(yùn)動時，通過利用光柵2上刻痕在運(yùn)動過程中遮擋光電傳感器5發(fā)送器發(fā)出的光，每個光柵刻度會使光電傳感器5產(chǎn)生兩個正交的脈沖信號，并且定義手指由伸直狀態(tài)到彎曲狀態(tài)時，光柵2的移動方向為正方向，脈沖數(shù)記為正數(shù)，手指由彎曲狀態(tài)到伸直狀態(tài)，光柵2的移動方向為反方向，脈沖數(shù)記為負(fù)數(shù)，在光電傳感器5的接收器形成可檢測的脈沖信號來實現(xiàn)運(yùn)動信息的檢測，所述的手背機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在手背基座3上的MCU處理單元12、通訊模塊、電源模塊，所述的MCU處理單元12分別與若干光電傳感器5、通訊模塊、電源模塊連接，所述的MCU處理單元12通過檢測若干光電傳感器5的脈沖信號數(shù)量、脈沖信號產(chǎn)生的方向，根據(jù)手指關(guān)節(jié)彎曲最大角度與讀取的最大脈沖數(shù)量和脈沖產(chǎn)生的方向，從而得到每個手指關(guān)節(jié)的彎曲角度，并通過通訊模塊將識別的手勢傳輸至電腦終端。所述的手背基座3上還卡設(shè)有手背基座外殼11。所述的光柵2采用高度透明的柔性塑料制成，并通過高精度激光雕刻線條而成。所述的光柵基座1采用彈性材料制成。所述的光柵2兩端均設(shè)置有光柵安裝孔8，通過光柵安裝孔8分別與設(shè)置在光柵基座1上的定位卡扣7和手背基座3上的彈簧固定10連接。一種基于光電感應(yīng)的手勢識別方法，其特征在于，包括以下步驟：1)、設(shè)定手指伸直時的彎曲角度為θ0，設(shè)此時光電傳感器為初始計數(shù)N0，握緊拳頭時的彎曲角度為θmax，設(shè)此時光電傳感器為最大計數(shù)Nmax；2)、光柵移動經(jīng)過光電傳感器時，光柵的每條光刻度都會產(chǎn)生一個個脈沖信號，MCU處理單元通過檢測脈沖數(shù)cnt，從而得到手指的彎曲角度為其中，k為校正系數(shù)。上述實施例和說明本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于光電感應(yīng)的手勢識別裝置，包括手指機(jī)構(gòu)與手背機(jī)構(gòu)，所述手指機(jī)構(gòu)可根據(jù)需要穿戴在拇指、食指、中指、無名指、小指中的一個或幾個上上，所述的手背機(jī)構(gòu)穿戴在手背上，所述的手背機(jī)構(gòu)包括手背基座、以及設(shè)置在手背基座上的彈性松緊帶，所述的手背基座通過彈性松緊帶固定在手背上，所述的手指機(jī)構(gòu)包括光柵基座、光柵、光柵導(dǎo)管、光電傳感器、固定扣環(huán)、定位卡扣，所述的光柵基座靠近指尖的一端通過固定扣環(huán)穿戴在手指背部上，所述的光柵基座靠近手背的一端與手背基座連接，所述光柵基座上設(shè)置有若干光柵導(dǎo)管，并且，所述的光柵導(dǎo)管間隔設(shè)置在手指關(guān)節(jié)兩側(cè)，所述的光柵基座靠近指尖一端上還設(shè)置有向上凸起的定位卡扣，所述光柵的一端與設(shè)置在手背基座上的固定彈簧連接，所述光柵的另一端穿過光柵導(dǎo)管并通過定位卡扣布設(shè)在光柵基座上，手指彎曲時，通過光柵導(dǎo)管限定光柵移動方向和保護(hù)光柵，所述光柵基座上還設(shè)置有若干個用于測量光柵位移的光電傳感器，所述的光柵穿過光電傳感器的發(fā)送器與接收器之間，當(dāng)手指彎曲或伸直時，手指帶動光柵移動，光柵從光電傳感器的發(fā)送器與接收器之間運(yùn)動時，通過利用光柵上刻痕在運(yùn)動過程中遮擋光電傳感器發(fā)送器發(fā)出的光，每個光柵刻度會使光電傳感器產(chǎn)生兩個正交的脈沖信號，并且定義手指由伸直狀態(tài)到彎曲狀態(tài)時，光柵的移動方向為正方向，脈沖數(shù)記為正數(shù)，手指由彎曲狀態(tài)到伸直狀態(tài)，光柵的移動方向為反方向，脈沖數(shù)記為負(fù)數(shù)，在光電傳感器的接收器形成可檢測的脈沖信號來實現(xiàn)運(yùn)動信息的檢測，所述的手背機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在手背基座上的MCU處理單元、通訊模塊、電源模塊，所述的MCU處理單元分別與若干光電傳感器、通訊模塊、電源模塊連接，所述的MCU處理單元通過檢測若干光電傳感器的脈沖信號數(shù)量、脈沖信號產(chǎn)生的方向，根據(jù)手指關(guān)節(jié)彎曲最大角度與讀取的最大脈沖數(shù)量和脈沖產(chǎn)生的方向，從而得到每個手指關(guān)節(jié)的彎曲角度，并通過通訊模塊將識別的手勢傳輸至電腦終端。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于光電感應(yīng)的手勢識別裝置，包括手指機(jī)構(gòu)與手背機(jī)構(gòu)，所述手指機(jī)構(gòu)可根據(jù)需要穿戴在拇指、食指、中指、無名指、小指中的一個或幾個上上，所述的手背機(jī)構(gòu)穿戴在手背上，所述的手背機(jī)構(gòu)包括手背基座、以及設(shè)置在手背基座上的彈性松緊帶，所述的手背基座通過彈性松緊帶固定在手背上，所述的手指機(jī)構(gòu)包括光柵基座、光柵、光柵導(dǎo)管、光電傳感器、固定扣環(huán)、定位卡扣，所述的光柵基座靠近指尖的一端通過固定扣環(huán)穿戴在手指背部上，所述的光柵基座靠近手背的一端與手背基座連接，所述光柵基座上設(shè)置有若干光柵導(dǎo)管，并且，所述的光柵導(dǎo)管間隔設(shè)置在手指關(guān)節(jié)兩側(cè)，所述的光柵基座靠近指尖一端上還設(shè)置有向上凸起的定位卡扣，所述光柵的一端與設(shè)置在手背基座上的固定彈簧連接，所述光柵的另一端穿過光柵導(dǎo)管并通過定位卡扣布設(shè)在光柵基座上，手指彎曲時，通過光柵導(dǎo)管限定光柵移動方向和保護(hù)光柵，所述光柵基座上還設(shè)置有若干個用于測量光柵位移的光電傳感器，所述的光柵穿過光電傳感器的發(fā)送器與接收器之間，當(dāng)手指彎曲或伸直時，手指帶動光柵移動，光柵從光電傳感器的發(fā)送器與接收器之間運(yùn)動時，通過利用光柵上刻痕在運(yùn)動過程中遮擋光電傳感器發(fā)送器發(fā)出的光，每個光柵刻度會使光電傳感器產(chǎn)生兩個正交的脈沖信號，并且定義手指由伸直狀態(tài)到彎曲狀態(tài)時，光柵的移動方向為正方向，脈沖數(shù)記為正數(shù)，手指由彎曲狀態(tài)到伸直狀態(tài)，光柵的移動方向為反方向，脈沖數(shù)記為負(fù)數(shù)，在光電傳感器的接收器形成可檢測的脈沖信號來實現(xiàn)運(yùn)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃昌正，周言明，陳曦，
申請(專利權(quán))人：廣州幻境科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44