[发明专利]一种基于红外超声三维定位体感交互装置

权利要求书

1.一种基于红外超声三维定位体感交互装置，其特征在于，包括三维信号发射端、穿戴式信号接收端，所述三维信号发射端包括红外发射模块、超声波发射模块、九轴姿态识别模块、2.4G无线模块；

所述信号接收端包括超声波接收模块、红外接收模块、九轴姿态模块、肌电传感器、2.4G无线模块、蓝牙模块；

九轴姿态识别模块通过九轴姿态模块识别到信号发射端的实时定位，超声波发送模块采用压电超声波薄膜，发射定位所需超声波信号，红外发射模块发射超声波定位所需的同步信号，超声波接收模块用于接收超声波信号，红外接收模块用于接收红外信号，信号接收端微处理器将九轴姿态传感器数据处理后，自动识别信号接收器的佩戴方式：识别为胸针式佩戴模式下，红外超声波信号进行数字化处理得到超声波三维定位坐标，并将数据通过2.4G无线模块传递给信号发射端，用于对九轴姿态识别模块识别的实时定位坐标实时校准，信号发射端的微处理器将得到的修正后的九轴姿态识别模块识别的空间姿态及用户操作信息，再通过2.4G无线模块传递给信号接收端，信号接收端通过TDOA交叉融合发射端九轴数据算法解算出发射端三维坐标，再结合接收端九轴姿态交叉融合解算出发射端的绝对坐标，再通过蓝牙将信号端的空间信息及用户操作信息回传到上位机；

识别为手臂佩戴模式下，微处理器将启动肌电信号读取及处理，配合信号接收器的姿态识别完成手臂及手掌部分的简单动作识别，通过蓝牙将信号接收端的空间信息及佩戴者的手部动作操作信息回传到上位机；

识别为桌面放置式将比胸针式佩戴模式多一个二维定位选择，可以在二维平面写字、画线；

所述上位机是以Unity3D为开发引擎的PC端上位机或手机上位机，PC端或手机上位机系统包括三维书画场景系统、三维生物解剖场景系统、三维机械装配场景系统、三维化学实验场景系统，所述PC端上位机通过WIFI连接手机客户端，通过C#脚本调用PC蓝牙或手机蓝牙，能将信号发射端的空间状态信息与用户动作信息及操作信息通过数据处理结合到三维场景。

2.根据权利要1所述的一种基于红外超声三维定位体感交互装置，其特征在于，所述超声波接收模块包括三个不在同一条直线上的超声波接收模块，所述红外接收模块包括三个不在同一条直线上的红外接收模块，红外超声与九轴姿态模块交叉融合解算出发射端的空间三维坐标。

3.根据权利要1所述的一种基于红外超声三维定位体感交互装置，其特征在于，所述蓝牙模块采用4.0蓝牙模块。

4.根据权利要1所述的一种基于红外超声三维定位体感交互装置，其特征在于，所述九轴姿态模块采用具有三轴加速度、三轴陀螺仪、三轴地磁场的九轴传感器。

5.根据权利要1所述的一种基于红外超声三维定位体感交互装置，其特征在于，所述肌电传感器采用肌电图信号采集模块(EMG)，加深体感交互效果。

6.根据权利要1所述的一种基于红外超声三维定位体感交互装置，其特征在于，所述超声接收麦克风采用MEMS微型超声麦克风。

7.根据权利要1所述的一种基于红外超声三维定位体感交互装置，其特征在于，所述穿戴式信号接收端为无线胸针式、头戴式、手佩戴式、桌面放置式自动识别接收器。