[发明专利]一种手部动作捕捉系统及交互系统

说明书

本发明公开了一种手部动作捕捉系统及交互系统，该系统具有较高的灵敏度、稳定性、柔软性及贴合性，且能够准确测量手指的弯曲指数，实现手势识别、手指活动监测。该系统包括手套本体、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后端，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。

技术领域

本发明涉及智能穿戴、人机交互技术领域，尤其涉及一种手部动作捕捉系统及交互系统。

背景技术

随着计算机软硬件及互联网技术的发展，可穿戴设备逐渐开始成为人们日常生活的一部分。可穿戴设备通常以人为载体，通过便携式穿戴实现对应的业务功能，可广泛应用于日常消费、工业、医疗、军事、教育、娱乐等领域。目前市场上常见的智能穿戴设备有，眼镜、手表、手环、手套、衣服、耳机等。

智能手套作为人体最为灵活的肢体便携设备，可根据不同需求实现各种各样功能，在医疗、移动交互、游戏等领域的应用最为广泛。申请号为201710332489.6的中国专利申请公开了一种基于光纤传感器的医用监护手套，该方案通过在手指关节处设置光纤传感器，通过分析传感器波长的不同来采集手指的应变数据。该方案虽然能够准确采集手指的应变数据，但由于其数据分析过程复杂、运算量大，需要专用的光纤与信号采集仪对数据进行处理，难以在移动便携领域进行实际应用。

利用智能手套可实现目标人物的肢体追踪，目前已被广泛应用在虚拟现实、智能交互系统等领域，其实现方案大多通过照相机或红外发射器及接收器所组成的光学系统实现，但若要监测手指活动这类细微肢体活动，则要求具有较高的成像分辨率和数据分析处理能力，方案不仅成本较高，且不便于穿戴，导致使用范围受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种手部动作捕捉系统及交互系统，该系统具有较高的灵敏度、稳定性、柔软性及贴合性，且能够准确测量手指的弯曲指数，实现手势识别、手指活动监测等手部动作的捕捉。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。

一种手部动作捕捉系统，其包括：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。

根据一种具体的实施方式，本发明的手部动作捕捉系统中，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。

进一步地，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。

再进一步地，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。

根据一种具体的实施方式，本发明的手部动作捕捉系统中，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。