[发明专利]一种基于介电弹性体传感器的人体运动检方法

说明书

本发明涉及一种基于介电弹性体传感器的人体运动检方法，其解决了现有技术使用介电弹性体传感器进行人体动作检测时，存在精度低，可靠性低的技术问题，其将用于测量肩关节前屈运动的第一介电弹性体传感器竖直粘贴在人体腋窝正下方腹外斜肌处的皮肤上，第一介电弹性体传感器的下端与第二条肋骨对齐；将用于测量肩关节后伸运动的第二介电弹性体传感器粘贴于肩关节前部，顺着三角肌前部的纹理进行布置；将用于测量肩关节外展运动的第三介电弹性体传感器竖直粘贴于胸大肌外侧的皮肤上，第三介电弹性体传感器一端与胸大肌下沿对齐；将用于测量测量肩关节水平内收运动的第四介电弹性体传感器顺着三角肌后侧的纹理进行粘贴；本发明广泛用于人体动作检测技术领域。

技术领域

本发明涉及人体动作检测技术领域，具体而言，涉及一种基于介电弹性体传感器的人体运动检方法。

背景技术

近年来，在运动健身、人机交互、医疗康复、娱乐和军事等领域对于人体动作捕捉的需求变得越来越多。例如，在娱乐领域，利用数据手套捕获人手动作，并将相关数据实时地传递给虚拟环境，使游戏者与虚拟世界的交互方式变得更直接和自然，大大增强了游戏的体验感。

目前，软传感器被广泛应用在人体动作检测装置中，常见的软传感器有导电橡胶、导电纤维/织物，聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)等。在这几类软传感器中，导电橡胶为电阻式传感器，功耗较大；导电织物/纤维制造工艺复杂，且导电性随时间下降较快；PVDF传感器的传感检测电路复杂，且存在漏电荷的问题。

介电弹性体传感器(Dielectric Elastomer Sensors，DESs)作为一种新型的软传感器，近些年引起了国内外广泛关注。介电弹性体传感器是由两层柔性电极夹一层介电薄膜组成的，类似于三明治结构，其相当于一个柔性平行板电容器。在外力的作用下，传感器的有效面积或有效厚度会发生变化，导致其电容值发生变化，因此可通过检测电容值的变化来检测外力或位移。

介电弹性体传感器制造工艺、传感电路简单；因其基于电容原理，功耗也相对较少；此外还具有制造成本低、质量轻、模量可调、集成性好等优点。相比于其他的软传感器，其在人体动作捕获方面更具优势。

然而，使用介电弹性体传感器进行人体动作检测时，存在精度低，可靠性低的技术问题。

发明内容

本发明就是为了解决现有技术使用介电弹性体传感器进行人体动作检测时，存在精度低，可靠性低的技术问题，提供了一种精度高，可靠性高的基于介电弹性体传感器的人体运动检方法。

本发明的技术方案是，包括以下步骤：

(1)将用于测量肩关节前屈运动的第一介电弹性体传感器竖直粘贴在人体腋窝正下方腹外斜肌处的皮肤上，第一介电弹性体传感器的下端与第二条肋骨对齐；用二次多项式进行拟合计算，得出二次拟合曲线为：y＝0.000006x²-0.0002x+0.5160，拟合度R²为0.9847；该步骤(1)中的二次拟合曲线函数，x表示肩关节前屈运动的角度，y表示第一介电弹性体传感器的输出电压；

(2)将用于测量肩关节后伸运动的第二介电弹性体传感器粘贴于肩关节前部，顺着三角肌前部的纹理进行布置，第二介电弹性体传感器的一端与三角肌前部边缘对齐；采用线性拟合计算，得出拟合直线为：y＝0.0015x+0.5305，拟合度R²为0.9699；该步骤(2)中的拟合直线函数，x表示肩关节后伸运动的角度，y表示第二介电弹性体传感器的输出电压；

(3)将用于测量肩关节外展运动的第三介电弹性体传感器竖直粘贴于胸大肌外侧的皮肤上，第三介电弹性体传感器一端与胸大肌下沿对齐；采用二次多项式进行拟合计算，得出二次拟合曲线为：y＝0.000006x²+0.0001x+0.5625，拟合度R²为0.9846；该步骤(3)中的拟合曲线函数，x表示肩关节外展运动的角度，y表示第三介电弹性体传感器的输出电压；