[发明专利]一种手部动作捕捉系统及交互系统

权利要求书

1.一种手部动作捕捉系统，其特征在于，所述系统包括：手套本体、一个或者多个柔性应变传感器、以及集成电路；

其中，所述手套本体设置为覆盖至少一个手指的至少一个关节；所述柔性应变传感器，固定在手套本体上覆盖手指关节背面的位置处，以使柔性应变传感器随着手指关节的活动而改变长度并导致其等效电阻值的改变；

所述集成电路设置在手套本体上，并通过导线与柔性应变传感器上的导线连接点连接，以获取与柔性应变传感器形变量相应的测量数据。

2.根据权利要求1所述的手部动作捕捉系统，其特征在于，所述柔性应变传感器包括导电织物，以及分别覆盖在导电织物的上、下表面的上固定层、下固定层；所述导电织物由弹性材料制成，而上固定层、下固定层由非弹性材料制成；上固定层、下固定层将导电织物固定于二者之间形成的非弹性固定容纳空间内，以将导电织物的拉伸量与电阻变化特性的关系限制在线性可测范围内。

3.根据权利要求2所述的手部动作捕捉系统，其特征在于，在室温条件下，所述弹性材料的最大可拉伸量与初始长度之间的比值为0.1～2；所述非弹性材料的最大可拉伸量与初始长度之间的比值＜0.1。

4.根据权利要求3所述的手部动作捕捉系统，其特征在于，所述导电织物通过对织物镀银、镀镍、或镀铜制成；或者通过银纤维、镍纤维、铜纤维、碳纤维、有机导电纤维中的一种或多种与氨纶、棉、锦纶中的一种或多种混纺制成。

5.根据权利要求4所述的手部动作捕捉系统，其特征在于，所述导电织物采用银纤维44％，棉35％，锦纶18.4％，氨纶2.6％混纺制成的具有弹性的导电织物。

6.根据权利要求3所述的手部动作捕捉系统，其特征在于，所述上固定层、下固定层采用胶布、胶膜或胶带实现。

7.根据权利要求2所述的手部动作捕捉系统，其特征在于，所述导电织物设置为两个端部位于同一侧，并具有导线连接点以与导线连接；并且采用具有凹槽的金属片包裹导电织物的端部，该凹槽设置为覆盖导电织物与导线的连接点。

8.根据权利要求1所述的手部动作捕捉系统，其特征在于，所述集成电路中包括测量电路、放大电路、模数转换电路、控制电路、以及通信接口；

其中，所述测量电路，具有与柔性应变传感器并联的第一电阻，以及与柔性应变传感器串联的第二电阻，测量电路在电源施加的电压作用下根据柔性应变传感器的电阻值输出相应的电压信号；

所述放大电路，用于将电压信号放大至模数转换电路的输入电压范围；模数转换电路，用于将电压信号转换为数字信号；

所述控制电路，用于根据模数转换电路输出的数字信号计算柔性应变传感器的等效电阻的阻值，根据等效电阻的阻值变化生成与柔性应变传感器形变量相应的测量数据；通信接口，用于将测量数据发送给接收端设备；

所述集成电路设置为采用一个控制电路分别依次触发测量电路对多个柔性应变传感器依次进行测量数据的采集。

9.根据权利要求1所述的手部动作捕捉系统，其特征在于，所述系统还包括设置了控制、数据分析处理、存储、显示功能单元的外部终端；

其中，存储单元，用于对各个手指各个关节进行编号，存储各个编号对应的柔性应变传感器的多个电阻值与对应的多个弯曲度的阻值-弯曲度数据对；控制单元在获取测量数据中的电阻值后，通过查询存储单元中的阻值-弯曲度数据对，来获取各个关节的弯曲度数据；

所述存储单元用于存储各个编号对应的柔性应变传感器的多个弯曲度与手势对应关系的弯曲度-手势数据对；控制单元在获取测量数据中的电阻值后，通过查询存储单元中的弯曲度-手势数据对，来获取手势数据。

10.根据权利要求9所述的手部动作捕捉系统，其特征在于，所述外部终端中还包括了数据标定单元，用于获取不同的用户佩戴所述手套产生的柔性应变传感器电阻值-弯曲情况数据曲线。