基于表面心肌信号的可穿戴交互系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于表面心肌信号的可穿戴交互系统，系统包括：穿戴式手势捕获装备、上位机和交互控制程序，所述交互控制程序位于上位机中，所述穿戴式手势捕获装备通过蓝牙传输协议与上位机中的交互控制程序相连；所述穿戴式手势捕获装备包括表面肌电传感器、固定带以及单片机，所述单片机包括信号放大器、滤波器、A/D转换器、电源控制模块、蓝牙传输模块、数据存储模块、数据计算模块；所述交互控制程序包括蓝牙接口模块、手势识别模块和执行模块。

Wearable interactive system based on surface myocardial signal

This invention proposes a wearable interactive system based on the surface myocardial signal, which includes the wearable gesture acquisition equipment, the upper computer and the interactive control program. The interactive control program is located in the upper computer, and the wearable gesture acquisition equipment is connected to the interactive control program in the upper computer by the Bluetooth transmission protocol. The wearable gesture acquisition equipment includes a surface electromyography sensor, a fixed band and a single chip microcomputer. The MCU includes a signal amplifier, a filter, a A/D converter, a power control module, a Bluetooth transmission module, a data storage module, and a data calculation module. The interactive control program includes a Bluetooth interface module and a gesture. Identification module and execution module.

【技术实现步骤摘要】
基于表面心肌信号的可穿戴交互系统
本专利技术涉及人机交互领域，具体涉及一种基于表面心肌信号的可穿戴交互系统。
技术介绍
为了帮助残疾人/老年人保持与外界的交流、沟通，提高他们的独立生活能力，减轻家庭、社会的负担，世界各地许多科学家们开始探索研究新型的人机交互方式。所谓交互技术包括人与执行机构(如机器人等)的交互和执行机构与环境的交互。前者的意义在于可由人去实现执行机构在未知或非确定环境中难以做到的规划和决策；而后者的意义在于可由机器人去完成人所不能达到的恶劣环境或远距离环境中的作业任务。传统的人机交互设备主要有键盘、鼠标、手写板、触摸屏、游戏控制器等，这些设备利用使用者的手部运动来实现人机交互的功能。手势交互支持更多更自然的交互方式，提供了以人为中心而不是以设备为中心的交互技术，从而使用户将注意力集中在本来该做的事情以及内容上而不是集中在设备上。常见的手势交互技术分为基于数据手套传感器的手势交互技术和基于计算机视觉的手势交互技术两种。基于计算机视觉的手势交互技术通过机器视觉对摄像头采集到的手势图像序列处理识别，从而和计算机进行交互，这种方法使用摄像头采集手势信息，然后利用肤色模型对人手部分进行分割，从而实现手势检测和识别，最后使用帧间差法实现运动手势的跟踪。该方法的效果取决于肤色模型的准确率，然而人的皮肤颜色不一，难以得到通用、高效的肤色模型；此外，当人手运动速度不均匀时，采用帧间差法跟踪手势会出现中断现象，从而丢失被跟踪手势。基于数据手套传感器的手势交互技术，需要用户佩戴数据手套或者位置传感器等硬件设备，利用传感器采集手指状态及运动轨迹等信息，从而进行运算处理让计算机识别手势动作，实现各种交互控制。此方式优点在于识别精准鲁棒性能好、算法相对简单、运算数据少且快速、可以精准获取手的立体空间动作，完全没有视觉系统的环境光照变化和背景复杂等问题干扰。缺点在于设备穿戴复杂、成本高、用户操作使用不便且手势动作受一定约束限制，因此难以大量投入实际生产使用。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，尤其解决现有基于数据手套传感器的手势交互技术中，设备穿戴复杂、成本高、用户操作使用不便的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于表面心肌信号的可穿戴交互系统，所述系统包括：穿戴式手势捕获装备、上位机和交互控制程序，所述交互控制程序位于上位机中，所述穿戴式手势捕获装备通过蓝牙传输协议与上位机中的交互控制程序相连，其中：所述穿戴式手势捕获装备包括表面肌电传感器、固定带以及单片机，所述单片机包括信号放大器、滤波器、A/D转换器、电源控制模块、蓝牙传输模块、数据存储模块、数据计算模块；所述表面肌电传感器通过固定带连接并固定于用户手臂上，所述表面肌电传感器依次连接于所述单片机的信号放大器、滤波器、A/D转换器、数据存储模块，用于将采集的模拟信号经过放大、滤波后转换为数字信号存储在数据存储模块；所述电源模块连接于蓝牙传输模块、数据存储模块、数据计算模块；所述数据计算模块连接于数据存储模块，用于计算采集的肌电信号；所述交互控制程序包括蓝牙接口模块、手势识别模块和执行模块，所述蓝牙接口模块用于接收来自所述可穿戴手势捕获装备发送的肌电信号，并传输至所述手势识别模块；所述手势识别模块用于分析捕获的手势变化肌电信号，根据此识别出用户手势动作类型，根据动作类型对应的指令，发送指令至所述执行模块；所述执行模块用于控制外部设备进行动作。优选地，所述表面肌电传感器可采用多块或单块传感器，连接方式可采用固定带或者粘贴固定形式。本专利技术与现有技术相比具有以下的有益效果：本专利技术方案采用表面肌电传感器采集用户的运动手势，无需采用笨重的数据手套隔离用户与物体，交互方式简单直观、且易于实现。附图说明图1为本专利技术基于表面心肌信号的可穿戴交互系统的一个实施例的结构图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术进行更加详细与完整的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。参见图1，本专利技术实施例的一种基于表面心肌信号的可穿戴交互系统，所述系统包括：穿戴式手势捕获装备1、上位机2和交互控制程序3，所述交互控制程序3位于上位机2中，所述穿戴式手势捕获装备1通过蓝牙传输协议与上位机2中的交互控制程序3相连，其中：所述穿戴式手势捕获装备1包括表面肌电传感器4、固定带5以及单片机6，所述单片机6包括信号放大器7、滤波器8、A/D转换器9、电源控制模块10、蓝牙传输模块11、数据存储模块12、数据计算模块13；所述表面肌电传感器4通过固定带5连接并固定于用户手臂上，所述表面肌电传感器4依次连接于所述单片机6的信号放大器7、滤波器8、A/D转换器9、数据存储模块12，用于将采集的模拟信号经过放大、滤波后转换为数字信号存储在数据存储模块12；所述电源控制模块10连接于蓝牙传输模块11、数据存储模块12、数据计算模块13；所述数据计算模块13连接于数据存储模块12，用于计算采集的肌电信号；本实施例中，表面肌电信号被放大至500倍后，使用20～300Hz带通滤波进行过滤。所述交互控制程序3包括蓝牙接口模块14、手势识别模块15和执行模块16，所述蓝牙接口模块14用于接收来自所述可穿戴手势捕获装备1发送的肌电信号，并传输至所述手势识别模块15；所述手势识别模块15用于分析捕获的手势变化肌电信号，根据此识别出用户手势动作类型，根据动作类型对应的指令，发送指令至所述执行模块16；所述执行模块16用于控制外部设备进行动作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于表面心肌信号的可穿戴交互系统，其特征在于，系统包括：穿戴式手势捕获装备、上位机和交互控制程序，所述交互控制程序位于上位机中，所述穿戴式手势捕获装备通过蓝牙传输协议与上位机中的交互控制程序相连，其中：所述穿戴式手势捕获装备包括表面肌电传感器、固定带以及单片机，所述单片机包括信号放大器、滤波器、A/D转换器、电源控制模块、蓝牙传输模块、数据存储模块、数据计算模块；所述表面肌电传感器通过固定带连接并固定于用户手臂上，所述表面肌电传感器依次连接于所述单片机的信号放大器、滤波器、A/D转换器、数据存储模块，用于将采集的模拟信号经过放大、滤波后转换为数字信号存储在数据存储模块；所述电源模块连接于蓝牙传输模块、数据存储模块、数据计算模块；所述数据计算模块连接于数据存储模块，用于计算采集的肌电信号；所述交互控制程序包括蓝牙接口模块、手势识别模块和执行模块，所述蓝牙接口模块用于接收来自所述可穿戴手势捕获装备发送的肌电信号，并传输至所述手势识别模块；所述手势识别模块用于分析捕获的手势变化肌电信号，根据此识别出用户手势动作类型，根据动作类型对应的指令，发送指令至所述执行模块；所述执行模块用于控制外部设备进行动作。...

【技术特征摘要】
1.一种基于表面心肌信号的可穿戴交互系统，其特征在于，系统包括：穿戴式手势捕获装备、上位机和交互控制程序，所述交互控制程序位于上位机中，所述穿戴式手势捕获装备通过蓝牙传输协议与上位机中的交互控制程序相连，其中：所述穿戴式手势捕获装备包括表面肌电传感器、固定带以及单片机，所述单片机包括信号放大器、滤波器、A/D转换器、电源控制模块、蓝牙传输模块、数据存储模块、数据计算模块；所述表面肌电传感器通过固定带连接并固定于用户手臂上，所述表面肌电传感器依次连接于所述单片机的信号放大器、滤波器、A/D转换器、数据存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟鸿飞，覃争鸣，杨旭，
申请(专利权)人：广州映博智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44