[发明专利]跟踪臂移动以生成计算机系统的输入的系统和方法

权利要求书

1.一种跟踪臂移动以生成计算机系统的输入的系统，包括：

第一传感器模块，其具有惯性测量单元并且附接到用户的上臂，所述第一传感器模块生成识别所述上臂的取向的第一运动数据；

第二传感器模块，其具有惯性测量单元并附接到所述用户的手，所述第二传感器模块生成识别所述手的取向的第二运动数据；以及

计算设备，其通过通信链路耦合到所述第一传感器模块和所述第二传感器模块，所述计算设备基于所述上臂的取向和所述手的取向来计算通过所述用户的手腕连接到所述手并且通过所述用户的肘关节连接到所述上臂的前臂的取向；

其中，所述计算设备通过以下方式计算所述前臂的取向：

确定从所述上臂的纵向到所述手的纵向沿着与所述上臂的纵向和所述手的纵向两者垂直的第一轴旋转的第一旋转；

从所述手的取向沿着所述第一轴逆转所述第一旋转以获得沿着所述上臂的纵向的第二旋转；

将所述手的纵向投影到平面上以获得所述前臂的纵向；

计算从所述上臂的纵向到所述前臂的纵向沿着垂直于所述平面的第二轴的第三旋转；以及

由所述计算设备将与沿着所述上臂的纵向根据所述第二旋转而旋转并且然后根据沿所述第二轴的所述第三旋转而旋转的所述上臂对齐的初始取向的组合确定作为所述前臂的取向。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一传感器模块和所述第二传感器模块中的每个还包括用于关于所述计算设备的通信链路的通信设备；并且所述第一传感器模块的所述惯性测量单元和所述第二传感器模块的所述惯性测量中的每个包括微机电系统陀螺仪、磁力计和微机电系统加速度计。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，在没有附接到所述用户的所述前臂的惯性测量单元的情况下并且在没有所述用户的所述前臂上的传感器模块的情况下，计算所述前臂的取向。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二轴平行于从所述上臂的内侧到所述上臂的外侧的方向；并且所述平面与所述上臂的纵向和从所述上臂的后侧到所述上臂的前侧的方向平行。

5.一种跟踪臂移动以生成计算机系统的输入的方法，包括：

从附接到用户的上臂的第一传感器模块接收识别所述上臂的取向的第一运动数据；

从附接到所述用户的手的第二传感器模块接收识别所述手的取向的第二运动数据；

基于所述上臂的取向和所述手的取向来计算通过所述用户的手腕连接到所述手并且通过所述用户的肘关节连接到所述上臂的前臂的取向；以及

基于所述上臂的取向、以及所述前臂的取向、所述手的取向、以及所述上臂、所述前臂和所述手的骨架模型来确定所述手在三维空间中的位置；

其中，所述计算包括：

由所述计算设备计算所述手相对于所述上臂的取向；

由所述计算设备确定所述手的纵向从所述上臂的纵向沿着最近弧在所述手相对于所述上臂的取向中的到所述手的纵向的第一旋转；

由所述计算设备从所述手相对于所述上臂的取向减去所述第一旋转以获得所述手沿着所述上臂的纵向的第二旋转；

由所述计算设备将在所述手相对于所述上臂的取向中所述手的纵向投影到平面上来确定所述前臂相对于所述上臂的纵向；

由所述计算设备计算从所述上臂的纵向到所述前臂相对于所述上臂的纵向的最近弧旋转；以及

由所述计算设备基于从与所述上臂对齐的取向沿着所述上臂的纵向根据所述手沿着所述上臂的纵向的所述第二旋转的旋转和所述平面内根据从所述上臂的纵向到所述前臂相对于所述上臂的纵向的所述最近弧旋转的旋转的组合来确定所述前臂的取向。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述前臂的取向被计算为具有：

所述前臂关于所述前臂的纵向的旋转，其等于所述手关于所述手的纵向的旋转的第一角度；以及

平面中所述前臂的纵向从所述上臂的纵向的旋转，其等于所述平面中所述手的纵向从所述上臂的纵向的在所述平面中投影的旋转的第二角度。