[实用新型]一种用于人机交互的运动捕捉手套设备

说明书

技术领域

本实用新型属于三维运动捕捉技术领域，特别涉及一种用于人机交互的动作识别设备。

背景技术

运动捕捉技术可以以数字的方式记录对象的动作，当前的运动捕捉技术主要包括机械式运动捕捉、电磁式运动捕捉、声学式运动捕捉、光学式运动捕捉及基于惯性传感器的运动捕捉。

机械式运动捕捉依靠机械装置来测量运动，机械装置由多个关节和刚性连杆组成，在关节处装有角度传感器以测量关节角度变化，刚性连杆也可以换成长度可变的伸缩杆，并安装位移传感器以测量长度的变化。运动捕捉通过将待捕捉的物体与机械装置相连，运动物体带动机械装置运动，从而通过机械装置上的传感器记录下待测物体运动。机械式运动捕捉成本低、标定简单、精度较高并且容易实现实时数据捕捉而不受场地限制。但是机械式运动捕捉方式难以实现对于多自由度的关节运动捕捉，同时由于自身尺寸和重量，对待测物体的运动(特别是剧烈运动)造成比较严重的阻碍和干涉。

电磁式运动捕捉一般由发射源、接收器和数据处理单元组成。发射场产生按一定时空分布的电磁场，接收器安装在待测物体的关键位置，接收器跟随待测物体而运动，并将接收到的信号通过有线方式传递给数据处理单元。这种运动捕捉方式不仅能够得到空间位置信息，还能得到方位信息，并且实时性好。但是这种运动捕捉方式对于环境要求严格，附近不能有金属物品，并且有线电缆对物体的运动限制比较大，而且采样频率较低。

声学式运动捕捉与电磁式运动捕捉比较类似，由超声发射器、接收器和处理单元组成。它将多个发射器固定在待测物体的各个部位，发射器持续发出超声波，每个接收器通过计算声波从发射器到接收器的时间得出发射器与接收器之间的距离，3个构成三角形的接收器就可以确定发射器的空间位置。声学式运动捕捉成本较低，但是精度差并且要求发射器与接收器之间无遮挡。

光学式运动捕捉通常采用一个、二个或多个可见光相机，视场角覆盖待测物体的运动范围。待测物体的关键部位贴上一些特质的反光点或者发光点作为视觉识别和处理的标志。系统标定后，相机连续拍摄物体的运动并把图像序列保存下来进行分析和处理，计算每一个标志点在某一瞬间的空间位置，并从而得到其准确的运动轨迹。光学式运动捕捉的优点是没有机械装置、有线电缆等的限制，允许物体的运动范围较大，但是这种装置价格昂贵，系统的标定比较繁琐，而且当运动和环境比较复杂时，标志容易混淆、遮挡和受干扰，从而产生错误的结果。

传统的机械式惯性传感器长期应用于飞机、船舶的导航，随着微机电系统(MEMS)技术的高速发展，微型惯性传感器的技术成熟，近年来，人们开始尝试基于微型惯性传感器的运动捕捉。基本方法是把惯性测量单元(IMU)连接到待测物体上并跟随待测物体一起运动。惯性测量单元通常包括微加速度计(测量加速度信号)以及微陀螺仪(测量角速度信号)，通过对加速度信号的二次积分以及陀螺仪信号的积分，可以得到待测物体的位置信息以及方位信息。由于MEMS技术的应用，IMU的尺寸和重量可以做的很小，从而对待测物体的运动影响很小，并且对于场地的要求低，允许的运动范围大，同时系统的成本比较低。该技术的优点是成本低，可靠性高，其缺点是传感器的积分容易产生漂移，并且传感器本身容易受到干扰，因而对系统设计的要求比较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于人机交互的运动捕捉设备。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于人机交互的运动捕捉设备，其特征在于包括：四指指套、传输线和手背装置；其中所述四指指套包括第一指套，第二指套，第三指套和第四指套，所述手背装置为手环形，所述四指指套分别通过一根传输线连接手背装置。

所述手背装置内部集成供电模块、采集模块、第五运动捕捉模块、处理芯片和无线收发装置，其中所述第五运动捕捉模块包括三轴MEMS加速度传感器，三轴MEMS角速度传感器和三轴MEMS磁力计。手背装置两端分别设置有固定粘贴片或者按扣。

所述每个指套内部分别设置有运动捕捉模块，所述运动捕捉模块都分别包括三轴MEMS加速度传感器和三轴MEMS角速度传感器。

四指指套包括：第一指套，包括第一运动捕捉模块，安置食指的第二指节处，以获得食指的运动信息；第二指套，包括第二运动捕捉模块，安置中指的第二指节处，以获得中指的运动信息；第三指套，包括第三运动捕捉模块，安置无名指的第二指节处，以获得无名指的运动信息；第四指套，包括第四运动捕捉模块，安置小指的第二指节处，以获得小指的运动信息。这四个运动捕获包含三轴MEMS加速度传感器和三轴MEMS角速度传感器。