[实用新型]基于光纤光栅的数据手套及交互系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感，尤其涉及一种基于光纤光栅的数据手套及交互系统，能够实时准确获得手部姿态，从而实现与计算机高效交互的数据手套。

背景技术

随着虚拟现实技术的发展，传统的人机交互设备，如键盘、鼠标、操纵杆等，由于缺乏操作灵活性，并且真实感不强，已经渐渐不能满足操作者的需求。数据手套为人机交互提供了一种新的方式，通过数据手套，操作者可以把手势输入给计算机，从而可以自然地、灵活地操纵计算机所生成的虚拟物体。目前数据手套常用的传感器有：光纤传感器、磁力计、加速度计和力反馈等，这些传感器都有一定的优势和局限性。光纤光栅作为一种新兴的传感器，具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、不受光强干扰、易于实现分布式传感网络、易植入等优点，将其应用于数据手套中，将有望提高数据手套的性能，进一步改善人机交互的质量。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种基于光纤光栅的数据手套及交互系统，用于准确实时捕获手部运动姿态，从而操纵计算机生成的虚拟物体，实现方便快捷、真实感更强的人机交互。

技术方案：本实用新型所述的基于光纤光栅的弯曲传感器，包括光纤光栅、记忆合金丝和金属毛细管，所述光纤光栅粘贴于记忆合金丝上，记忆合金丝的一端设有固定端，用于固定在待检测物体上，另一端置于金属毛细管中，从而使记忆合金丝可以自由滑动。

进一步的，所述光纤光栅采用环氧树脂胶粘贴于记忆合金丝上。所述固定端采用环氧树脂胶固定。

本实用新型所述的基于光纤光栅的数据手套，包括上述的弯曲传感器、手套本体、光纤和光纤接头，所述弯曲传感器通过固定端固定在手套本体的手指位置处，弯曲传感器通过光纤连接至光纤接头。

进一步的，所述弯曲传感器具体布设于手套本体的手指关节范围处，并使弯曲传感器的光纤光栅正对手指关节。

进一步的，所述弯曲传感器共布设有14个，光纤接头共布设有5个，其中，在手套本体大拇指的两个关节处上各布设有1个弯曲传感器，在其余手指的三个关节处各布设有1个弯曲传感器，一个手指上的弯曲传感器通过一根光纤熔接光纤光栅方式串接起来，一根光纤末端熔接一个光纤接头，从而形成分布式网络。

进一步的，所述光纤接头具体为FC/PC接头。所述手套本体具体为尼龙手套。

本实用新型所述的基于光纤光栅的数据手套交互系统，包括上述的数据手套、多通 道光纤光栅解调仪和计算机，多通道光纤光栅解调仪和数据手套之间通过光纤连接，计算机与多通道光纤光栅解调仪之间通过网线连接。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：本实用新型能够准确实时捕获手部运动姿态，从而操纵计算机生成的虚拟物体，实现方便快捷、真实感更强的人机交互，灵活性和舒适性更强。

附图说明

图1是本实用新型提供的基于光纤光栅的弯曲传感器的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的基于光纤光栅的数据手套的一个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型提供的基于光纤光栅的数据手套交互系统的一个实施例的系统示意图；

图4是结构弯曲示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种基于光纤光栅的弯曲传感器，如图1所示，包括光纤光栅111、记忆合金丝112和金属毛细管113，记忆合金丝直径为1mm左右，光纤光栅111采用环氧树脂胶粘贴于记忆合金丝112上，记忆合金丝发生形变时，光纤光栅的中心波长发生变化，根据此数据可计算出弯曲角度。记忆合金丝112的一端设有固定端114，具体为环氧树脂胶，用于固定在待检测物体(例如手套)上，另一端置于金属毛细管113中，金属毛细管的内径为3mm左右，长度为5mm左右，使记忆合金丝112可自由滑动。因为记忆合金丝具有超弹性，可以保证光纤光栅在非工作状态下不受应力，避免其长期处于疲劳状态下，延长了光纤光栅的使用寿命。同时记忆合金丝可以避免光纤光栅111在大角度弯曲的状态下被拉断，保证了传感器的强度。记忆合金丝的直径很小，同时采用一端固定、一端可自由滑动的方式可以减小传感器对关节的阻力，使数据手套的灵活性和舒适性更强。因此该传感器具有轻巧、柔性好、植入性好、可靠性性高、寿命长等特点。

实施例2