[发明专利]一种手部动作姿态捕捉设备、方法及虚拟现实交互系统

权利要求书

1.一种手部动作姿态捕捉设备，其特征在于，包括：

五指半指多夹层手套；

姿态采集组件，固定于所述手套背部夹层中；所述姿态采集组件包括第一采集组件、第二采集组件、第三采集组件、第四采集组件、第五采集组件和第六采集组件，其中所述第一采集组件位于所述手套的拇指指尖后背的夹层中，所述第二采集组件、第三采集组件、第四采集组件和第五采集组件分别位于所述手套的其他四指的第二关节背部的夹层中，所述第六采集组件位于所述手套的手背夹层中，所述姿态采集组件用于捕捉手背和五指对应骨骼的第一姿态数据；

中央处理模块，固定于所述手套的手腕背部，与所述姿态采集组件相连接，用于分别获取所述姿态采集组件捕捉的第一姿态数据，整合所述第一姿态数据，确定所述手背和五指对应骨骼的第二姿态数据，并根据预先设置的私有无线通信协议发送所述第二姿态数据；

数据接收器，包括USB数据接口，与所述中央处理模块无线连接，用于根据所述私有无线通信协议接收所述第二姿态数据，并通过所述USB数据接口将所述第二姿态数据发送至计算机终端。

2.根据权利要求1所述的手部动作姿态捕捉设备，其特征在于，所述姿态采集组件包括：

惯性传感器，所述惯性传感器包括陀螺仪、加速度计和磁力计，用于实时采集所述手背和五指对应骨骼的初始姿态数据；

数据融合计算芯片，与所述陀螺仪、加速度计和磁力计连接，用于根据预先设置的频率和精度实时采集所述初始姿态数据，并将所述初始姿态数据进行融合，确定所述手背和五指对应骨骼的第一姿态数据，将所述第一姿态数据发送至所述中央处理模块。

3.根据权利要求1所述的手部动作姿态捕捉设备，其特征在于，所述中央处理模块由方形塑料壳封装，所述方形塑料壳固定于所述手套的手腕背部；

所述方形塑料壳底部设置有排线接口，用于以接插件方式连接所述姿态采集组件；

所述方形塑料壳顶部设置有LED灯和开关按钮，所述LED灯用于指示捕捉设备状态信息，所述开关按钮用于切换设备工作模式；

相应地，所述中央处理模块，还用于：

获取捕捉设备状态信息和设备工作模式，并显示所述状态信息和工作模式；

相应地，所述LED灯还用于指示所述工作模式。

4.根据权利要求3所述的手部动作姿态捕捉设备，其特征在于，所述中央处理模块还包括：

电源管理组件，所述电源管理组件包括USB充电接口、充放电电路、电池电压监测电路和可充电锂电池，用于对所述捕捉设备进行电源管理，获取所述可充电锂电池的电池状态信息；

相应地，所述LED灯还用于指示所述电池状态信息。

5.根据权利要求1所述的手部动作姿态捕捉设备，其特征在于，还包括：

震动马达，固定于所述手套手心夹层中，与所述中央处理器连接，用于根据所述中央处理器发送的震动模式产生震动；

相应地，所述中央处理器还用于：

接收数据接收器获取的所述计算机终端的反馈指令，根据所述反馈指令确定震动模式，并将所述震动模式发送至所述震动马达。

6.根据权利要求1所述的手部动作姿态捕捉设备，其特征在于，还包括：

空间定位器，与所述中央处理器连接，用于获取手腕的空间位置信息，并将所述空间位置信息发送至所述计算机终端。

7.一种虚拟现实交互系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至6任意一项所述的手部动作姿态捕捉设备，用于捕捉手背和五指对应骨骼的第二姿态数据；

计算机终端，用于获取所述第二姿态数据，并根据所述第二姿态数据确定全手掌所有骨骼的手掌姿态数据，根据所述手掌姿态数据生成数字手模型；

显示器，用于接收并显示所述计算机终端生成的数字手模型。

8.根据权利要求7所述的虚拟现实交互系统，其特征在于，所述计算机终端还用于：

根据预先配置的手势算法，计算出所述数字手模型对应的手势枚举值，根据所述手势枚举值执行所述数字手模型对应的动作，并根据执行结果确定反馈指令，将所述反馈指令发送至手部动作姿态捕捉设备。