[发明专利]一种便携实用型手语识别发声装置

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别是涉及一种便携实用型手语识别发声装置。

背景技术

手语是聋哑残疾人使用的语言。它是由手形动作辅之以表情姿势而构成的比较稳定的表达系统，是一种靠动作和视觉进行交际的特殊语言。然而，手语是一个庞大而复杂的语言系统，让大多数正常人掌握并应用手语直接与聋哑残疾人进行交流显然是不现实的。目前聋哑人与正常人之间的沟通仅仅限于以懂手语的正常人做翻译等手段，在很大程度上限制了不懂手语的正常人对聋哑残疾人的理解，给聋哑残疾人日常生活、工作和学习带来极大的不便。

本发明将有助于改善和提高聋哑残疾人的生活学习和工作条件，使正常人可以为他们提供更好的服务，也能够使得聋哑人，尤其是使得文化程度比较低的聋哑人，使用手语和正常人交流。

发明内容

为了帮助聋哑人和正常人之间更好地进行交流，本发明提供一种便携实用型手语识别发声装置。

该装置由手指弯曲度采集手套、单片机，语音电路三部分组成，其中手指弯曲度采集手套的电压信号连接单片机的模拟输入端口，语音电路的SPI接口连接单片机的SPI接口。

手指弯曲度采集手套包括手套、第一环、第二环、金属丝、滑动变阻器、弹簧、套绳和加速度传感器，其中在手套的每个手指上面靠近手指尖部固定第一环，靠近手指根部固定第二环，一根金属丝依次连接第一环、第二环、滑动变阻器滑动端子和弹簧，滑动变阻器固定在手套上，金属丝外包裹套绳，套绳固定在第一环和第二环处，在手套的手背上安装加速度传感器。

语音电路采用可以存储多段事先录制的语音片段的语音芯片电路。

单片机对采集到的每个手指的模拟电压信号进行模拟到数字转换，得到数字化的手指弯曲信息，并通过对加速度模拟信号的模拟，在进行模拟到数字转换得到手运动的数字化加速度信息，单片机对每个手指弯曲度采集信息和加速度变化信息进行记录，然后和预先定义手指弯曲度采集的对应信息进行比较，找出和当前手指弯曲度采集信号和加速度信号最相近的预先定义的手势种类，然后驱动发音电路给出对应声音信号。单片机的控制方法按如下步骤进行A、初始化语音电路和模拟数字转换器；B、分别采集由大拇指、食指、中指、无名指、小指的弯曲程度产生的电压信号；C、采集手运动的加速度产生的电压信号；D、将大拇指、食指、中指、无名指、小指产生的电压信号、手运动的加速度产生的电压信号分别与预先定义的手势信号进行作差然后将差值求平方和进行比对；E、找出与大拇指、食指、中指、无名指、小指产生的电压信号、手运动的加速度产生的电压信号相差的平方和的值最小的一个预先定义的手势信号；F、驱动语音电路，给出符合手势种类的声音。

本发明的工作原理是当聋哑人带上手套做手语手势时，手指处于弯曲状态，而此时由于金属丝在第一环处固定，同时金属丝可在固定于手指中部关节和第二环处的套绳中自由移动，故此时第一环和第二环之间的金属丝被拉长，此时弹簧处于伸长状态，只要手指处于弯曲状态，第一环和第二环之间的金属丝长度就不会恢复到自然状态，而此时由于金属丝被拉长，滑动变阻器的滑动端子亦同时沿着金属丝伸长的方向滑动，改变了滑动变阻器的阻值，从而滑动变阻器的滑动端子和滑动变阻器一端之间的电压也出现了变化，再将此电压信号输入单片机，单片机对采集到的每个手指的模拟电压信号进行模拟到数字转换，得到数字化的手指弯曲信息，并通过对加速度传感器输出的模拟信号的模拟到数字转换得到手运动的数字化加速度信息，单片机对每个手指弯曲度采集的信息和加速度变化信息进行记录，然后和预先定义的手势的对应信息进行比较，找出和当前手指弯曲度采集最相近的预先定义手指弯曲度采集，然后驱动语音电路给出对应声音信号。

本发明将有助于改善和提高聋哑残疾人的生活学习和工作条件，使正常人可以为他们提供更好的服务，也能够使得聋哑人，尤其是使得文化程度比较低的聋哑人，使用手语和正常人交流。

附图说明

图1是手指处于自然状态示意图；

图2是手指处于弯曲状态示意图；

图3是手指弯曲度采集手套及加速度传感器的示意图；

图4是单片机电路原理图；

图5是手指弯曲度采集手套电路图；

图6是语音电路图。

图1中：1 第一环，2 第二环，3 金属丝，4 滑动变阻器滑动端子，5 滑动变阻器，6 套绳，7 弹簧；

图3中：8加速度传感器、9手套。

具体实施方式