[发明专利]一种用于驾驶员手势识别的全柔性智能腕带

说明书

本发明公开了一种用于驾驶员手势识别的全柔性智能腕带，包含了感知模块、采集模块和处理模块。感知模块集成了应变与压力感知阵列，基于导电聚合物制备的应变计记录驾驶员手腕手势状态信息，利用在拉伸与压缩过程中导电聚合物输出应变的正负特性，用以区分驾驶员手腕向内或者向外运动。在驾驶过程中，处理模块根据智能腕带测量到的应变与压力值，得到驾驶员实时的手势状态信息，计算出驾驶员操作方向盘的转向与转向角度。提出基于智能算法实现驾驶手势行为在线识别与实时判断，提高驾驶行为识别成功率。

技术领域

本发明涉及柔性电子制造领域，特别涉及一种用于驾驶员手势识别的全柔性智能腕带及其制备方法。

背景技术

全柔性智能腕带具有良好的变形能力，与柔软皮肤的兼容性好，实时监测驾驶员的生理信息，实现驾驶员手势操作行为的监测，在可穿戴电子与安全驾驶领域将得到更加广泛的应用，有助于提高驾驶员的操作水平，减少交通事故的发生率，推动驾驶员驾驶行为向智能化发展。

在驾驶行为监测中，全柔性智能腕带长时间地、稳定地记录驾驶员的生理与运动操作状态信号，实时监测驾驶操作的方向与转向大小信息，为驾驶员安全驾驶提供技术保障。目前，徐国卿、刘理等发明一种对车内驾驶行为异常监控方法和系统，比较分析汽车方向盘转角信息和汽车速度信息，判定汽车的驾驶行为是否异常，一定程度上能有效监控掌握的车内的驾驶情况（一种对车内驾驶行为异常监控方法和系统，CN200910105794.7）。目前技术发明中，传感器系统安装成本高，一定程度上影响驾驶员的操作行为，柔性技术发展将在驾驶员操作手势行为监测中有待深入研究，如何发明监测驾驶过程中的转向以及转向大小装置有待研究，为驾驶行为与疲劳驾驶识别提供技术保障，推动柔性电子皮肤在生理健康监测、安全驾驶等领域的应用。

实际中，全柔性智能腕带在驾驶行为监测、安全驾驶、人机交互等得到了广阔的应用，同时对电子器件的材料、结构、应用情形提出了新的要求。在满足生物兼容性与舒适性的要求，基于导电聚合物的全柔性智能腕带，将为驾驶行为的监测提供技术解决方案。在获取的驾驶行为数据基础上，全柔性智能腕带还提供了驾驶行为识别的智能处理方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的第一目的在于提供一种全柔性智能腕带设计与制备方法。所设计的全柔性智能腕带集成了应变与压力感知阵列，基于导电聚合物应变传感器用于驾驶员手腕变形状态的监测，在拉伸与压缩过程中，应变传感器的输出电阻值会增大与减小，用以区分驾驶员手腕向内或者向外运动，也就用于区分向右或者向左的驾驶行为。基于导电聚合物电极制备的平行板电容压力传感器，介电层同样采用聚合物薄膜材料，所制备的电容压力传感器在外加压力等激励信号作用，输出不同的电压信号，利用输出电容信号值变化情况能计算出外加负载大小，用于测量驾驶员转弯角度大小。应变与压力单元均匀间隔排布在柔性弹性基板上，利用丝网印刷将网版图案（传感阵列导线图案）将引线印制到弹性基板上，实现与传感单元之间的连接，将传感器的信号引出来，实现驾驶员手势的转向与转向角度的测量。

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的第二目的在于提供一种基于全柔性智能腕带的驾驶行为识别方法。将设计与制备的全柔性智能腕带戴在驾驶员的手腕上，用于记录驾驶过程的手腕的压力与应变数据，生成对应的训练数据集和测试数据集。对训练数据集中的压力与应变数据进行去噪、滤波等预处理，提取传感阵列记录到数据的特征信息。同样提取测试数据集的特征信息，提出驾驶行为智能识别算法，实时识别驾驶员的手势信息，并此基础上，完成对驾驶行为的识别（转向以及转向角度大小），为驾驶员安全驾驶提供技术支持。

本发明提出一种基于全柔性智能腕带的驾驶行为识别方法，包括集成应变和压力传感阵列的全柔性智能腕带、数据采集模块、数据处理模块等。所设计、制备的全柔性智能腕带能实时驾驶员手势信息，驾驶行为智能识别算法对手势信息的处理，实现驾驶行为的识别。

进一步地，本发明所述的一种全柔性智能腕带设计与制备方法，包括以下步骤：

（1）制备基于聚二甲硅氧烷的柔性基板，并裁剪成与驾驶员手腕形状类似的图案；