[发明专利]一种数据手套系统

摘要

本发明涉及一种新型数据手套系统，该手套系统包括若干个传感器、微处理器和数据处理显示单元，其中若干个传感器分别设置在人体的大臂、小臂、手背和每个手指的各个关节之间，用于采集人体上肢不同部位的运动信息；微处理器设置在人体手腕上，用于从传感器接收运动信息，并将所述运动信息发送给数据处理显示单元，数据处理显示单元实时接收微处理器发送的运动信息进行解算，得到人体大臂、小臂、手背以及每个手指的姿态，该手套系统充分考虑人体上肢模型的特征，将各个功能模块进行合理布局，使得穿戴使用更加方便、舒适，稳定性更高，并且在充分考虑人体上肢特征基础上设计的解算方法，使得解算结果更加准确可靠。

主权项

1.一种数据手套系统，其特征在于：包括若干个传感器(1)、微处理器(2)、和数据处理显示单元(4)，其中若干个传感器(1)分别设置在人体的大臂、小臂、手背和每个手指的各个关节之间，用于采集人体上肢不同部位的运动信息；微处理器(2)设置在人体手腕上，用于从传感器(1)接收运动信息，并将所述运动信息发送给数据处理显示单元(4)，数据处理显示单元(4)实时接收微处理器(2)发送的运动信息进行解算，得到人体大臂、小臂、手背以及每个手指的姿态，并进行实时显示；所述运动信息包括人体大臂、小臂、手背和每个手指的各个关节之间手指部分的角速度、加速度和磁场值；其中若干个传感器(1)的具体设置方法为：人体的大臂、小臂上各设置一个传感器(1)，中指的根关节(5)与中关节(6)之间、中关节(6)与末端关节(7)之间以及末端关节(7)与指尖之间各设置一个传感器(1)，并与手背上设置的一个传感器(1)，共四个传感器(1)形成串联连接，其余手指中每个手指的根关节(5)与中关节(6)之间、中关节(6)与末端关节(7)之间以及末端关节(7)与指尖之间各设置一个传感器(1)，每个手指上的三个传感器(1)形成串联连接；其中数据处理显示单元(4)实时接收微处理器(2)发送的运动信息进行解算的具体方法如下：(1)、计算当前时刻人体大臂的姿态T1,k,具体公式如下：T1,k＝λ1×A1,k+(1‑λ1)×B1,k其中：A1,k为当前时刻大臂的高频姿态，B1,k为当前时刻大臂的低频姿态，λ1为互补系数，取值为0≤λ1≤1；k为时刻序列，取值为≥1的正整数；(2)、计算当前时刻人体小臂的姿态，人体小臂的姿态通过小臂与大臂之间的相对夹角T2,k来表示，具体公式如下：其中：a2x,k为沿人体小臂轴方向的加速度，a1x,k为沿人体大臂轴方向的加速度，g为重力加速度；(3)、计算当前时刻人体手的姿态T3,k,具体公式如下：T3,k＝λ3×A3,k+(1‑λ3)×B3,k其中：A3,k当前时刻手的高频姿态，B3,k当前时刻手的低频姿态，λ3为互补系数，取值为0≤λ3≤1；(4)、计算当前时刻人体手指根关节(5)与中关节(6)之间手指部分的姿态T4,k，具体公式如下：T4,k＝λ4×A4,k+(1‑λ4)×B4,k其中：A4,k为当前时刻手指根关节与中关节之间手指部分的高频姿态，B4,k为当前时刻手指根关节与中关节之间手指部分的低频姿态，λ4为互补系数，取值为0≤λ4≤1；(5)、计算当前时刻人体手指中关节(6)与末端关节(7)之间手指部分的姿态，通过与手指根关节(5)和中关节(6)之间手指部分的夹角T5,k来表示，具体公式如下：其中：a5x,k为沿手指中关节与末端关节之间手指部分方向的加速度，a4x,k为沿手指根关节与中关节之间手指部分方向的加速度；(6)、计算当前时刻人体手指末端关节(7)与指尖之间手指部分的姿态，通过与手指中关节(6)与末端关节(7)之间手指部分的夹角T6,k来表示，具体公式如下：其中：a6x,k为沿手指末端关节与指尖之间手指部分方向的加速度。