一种自动升降桌手势识别及位置调整装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种自动升降桌手势识别及位置调整装置，可以完成对手势的识别，对于各类人群都有较好的普适性，能够清晰准确的识别数字0‑5的手势，对应升降桌的1‑5档（0为高度调整下降手势），通过手势识别来同步控制多路电机，准确调整升降桌的高度。

【技术实现步骤摘要】
一种自动升降桌手势识别及位置调整装置
本专利技术属于自动升降桌领域，具体涉及一种自动升降桌手势识别及位置调整装置。
技术介绍
随着社会经济的发展，人们在办公室持续办公的时间越来越久，调查表明：办公室人员在工作时有1/2～2/3的时间采用坐姿工作，固定的坐姿使得脊柱受到持续性压力，导致疼痛甚至是变形。长期伏案会导致肌肉萎缩，活动能力减弱，血流缓慢，很容易患腰肌劳损、腰间盘突出等腰椎疾病。科学研究表明，只有坐姿和站姿交替工作才是科学、健康的工作方式。电动升降桌采用多路电机同步控制实现桌面的自动升降，可适应人们对不同桌面高度的要求，能方便实现站、坐交替的办公方式。目前电动升降桌中，位置的高低只能通过按键设定，操作上不够灵活，不够人性化，而手势识别的方法能较好克服这一不足。目前手势识别的方法，主要包括通过光学和传感器两种方式来实现。光学形式的手势识别推测的算法通常需要摄像头以及高性能信号处理计算机，包括模板匹配技术、通过统计样本特征寻找不同手势的数据规律以及深度学习神经网络技术，不符合电动升降桌的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自动升降桌手势识别及位置调整方法，该装置可以完成对手势的识别，对于各类人群都有较好的普适性，能够清晰准确的识别数字0-5的手势，对应升降桌的1-5档（0为高度调整下降手势），通过手势识别来同步控制多路电机，准确调整升降桌的高度。本专利技术的技术方案如下：一种自动升降桌手势识别及位置调整装置，包括两片电容传感器、主控制器、多路输出电源模块以及LCD屏，主控制器由多路输出电源模块供电，与两片电容传感器相连接，主控制器与电容传感器之间进行通信，然后主控制器外接一块LCD屏实时显示当前的桌面高度，当手势识别区域识别到手势时，传感器的数值发生明显变化，由主控制器读取数值，解算数据的变化规律，最后得出手势判断的结果，以升降桌高度的形式显示在LCD屏上，制作6块材质相同，大小不一的极板放置在手势识别区域，5个手指中间和掌心各有一块极板，两片电容传感器均由多路输出电源模块供电，第一片电容传感器的四个通道连接食指、中指、无名指和小拇指部分的极板；第二片电容传感器的两个通道连接大拇指和掌心的极板，当手指靠近极板，对应通道的数值发生明显的下降，主控制器判断出手势后，电机控制器PWM信号同步控制多路电机，使其以同一转速运行，立柱同步升降，最后将高度实时显示在LCD屏上，一片电容传感器共有4个通道，主芯片U1的1脚为时钟线，由上拉电阻R2接+3.3V，同时外接到主控制器IO口；主芯片U1的2脚为数据线，由上拉电阻R1接+3.3V，外接到主控制器IO口，这两脚也是I2C通信协议接的管脚，主芯片U1的3脚外接晶振Y1，晶振Y1的3脚OUT接电阻R4接到主芯片U1的3脚；晶振Y1的4脚接电源VDD，同时接滤波电容C9后接地；晶振Y1的2脚接GND；晶振Y1的1脚E/D接下拉电阻R13后接地，主芯片U1的4脚接电源VDD；主芯片U1的5脚ADDR、6脚GND、7脚PAD均接地，主芯片U1的8-15脚为连接外部极板的管脚；8脚和9脚为通道0，8脚外接滤波电容C8后接地，同时接电阻R10后再接滤波电容C17后接地，9脚外接滤波电容C7后接地，同时接电阻R9后再接滤波电容C16后接地；电阻R9、电阻R10的引出端由电感L4和电容C21并联接在一起，电感L4和电容C21即构成RC振荡器，用来引起导体接近时传感器电容值的变化，主芯片U1的8脚和9脚接外部座子J4后输出，通过通道0，再外接铜箔材质的极板，主芯片U1的10脚、11脚为通道1，先后接滤波电容C5、滤波电容C6后接地，然后分别接电阻R12后接滤波电容C14再接地，接电阻R8后接滤波电容C15后再接地，然后接电感L3、电容C20构成RC振荡器，再外接座子J3输出构成通道1，再外接铜箔极板，主芯片U1的12脚、13脚先后接滤波电容C3、滤波电容C4后接地，再分别接电阻R6后接滤波电容C12接地，接电阻R7后接滤波电容C13后接地，然后接电感L2和电容C19构成RC振荡器，再外接座子J2构成通道2，连极板外部输出，主芯片U1的14脚、15脚为通道3，分别接滤波电容C1、滤波电容C2后接地，再分别接电阻R11后接滤波电容C10接地，接电阻R5后接滤波电容C11接地，然后连接电感L1和电容C18构成RC振荡器，然后接座子J1构成通道3外部连极板输出，一片电容传感器一共有0、1、2、3四个通道，手势识别区域由一个手掌形状构成，在手指和掌心中间一共布置了6块铜箔材质的极板，分别连接两片电容传感器的6个通道，第一片电容传感器连接食指、中指、无名指和小拇指部分的极板；第二片电容传感器连接大拇指和掌心的极板，当部分手指靠近时，通道数值发生明显下降，即视为检测到了该部分的手势；2片电容传感器的6个通道初始化值由中位值平均滤波算法和加权递推平均滤波法进行滤波处理，得到稳定的波形，然后用户在手势识别区域放置不同的手势，算法依次对食指、中指、无名指、小拇指、大拇指和掌心对应的通道数值进行判断，在手指部分如检测到通道数值发生明显的下降，则检测通道数值明显下降的变量i自加1，当检测完5个手指对应的通道后，检测掌心极板对应通道的数值的下降变化，若掌心对应通道未检测到明显的数值下降变化，则重新开始一轮检测，若检测到掌心对应通道数值小于阈值，即检测到明显变化，则输出i对应的模式，进而同步控制多路电机升降；自动升降桌的机械结构分为桌面、支架、连接轴、电机控制器、立柱和底座六个部分，桌面通过连接轴与支架相连接，立柱中间结构为两根连杆嵌套，电机控制器控制立柱顶端的电机，整体上通过单片机对多电机的同步控制，实现自动升降桌的高度精准升降，立柱通过连接轴连接底座，为整个桌子提供稳定支撑；桌面右上部分有LCD屏7和手势识别区域，手势识别区域能够准确识别人手势的1-5，对应设定好的高度1-5档，若识别出人手势为0，则桌面高度下降，手拿开则下降停止，桌子保持现有高度，LCD屏用于实时显示桌子高度，方便使用者时刻校正使用自动升降桌；具体高度调整步骤如下：第一步，在手势识别区域放置任意1-5的手势，食指位置的极板被手指贴近，通道数值发生明显下降，由主控制器读出只有食指位置的数值明显变化而其他4个手指的数值变化并不明显，主控制器识别出手势1，并进入手势1的升降模式；第二步，多路电机同步转动，直至达到手势1对应的桌面高度，在升降的过程中，LCD屏根据初始设定的高度值和电机编码器的计算值的累和实时显示当前桌面的高度；第三步，升降完成后，用户根据LCD屏显示的高度判断当前的高度是否满足自己的需求，如不满足，则重复第一步和第二步放置2-5和0手势组合调整桌面高度，由LCD屏读出的高度值进行校正，完成桌面高度的升降。相比于现有技术，本专利技术优点和效果如下：1）手势识别具有判断简单，操作方便，不占用桌面空间的优点。同时因为判断灵敏，高度升降也十分及时准确。2）立柱由钢杆嵌套而成的连杆制成，承重效果好，并且高度的保持效果好，不容易出现高度的下降。3）桌面上有一块小面积的LCD屏幕实时显示桌面的高度，方便高度的调节和掌控，使用户能根据自己所需调整桌面至自己想要的高度。4）这种方法相比于按键调节桌面高度，简化了桌子的结构，并且比按键调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动升降桌手势识别及位置调整装置，其特征在于，包括两片电容传感器、主控制器、多路输出电源模块以及LCD屏，主控制器由多路输出电源模块供电，与两片电容传感器相连接，主控制器与电容传感器之间进行通信，然后主控制器外接一块LCD屏实时显示当前的桌面高度，当手势识别区域识别到手势时，传感器的数值发生明显变化，由主控制器读取数值，解算数据的变化规律，最后得出手势判断的结果，以升降桌高度的形式显示在LCD屏上，制作6块材质相同，大小不一的极板放置在手势识别区域，5个手指中间和掌心各有一块极板，两片电容传感器均由多路输出电源模块供电，第一片电容传感器的四个通道连接食指、中指、无名指和小拇指部分的极板；第二片电容传感器的两个通道连接大拇指和掌心的极板，当手指靠近极板，对应通道的数值发生明显的下降，主控制器判断出手势后，电机控制器PWM信号同步控制多路电机，使其以同一转速运行，立柱同步升降，最后将高度实时显示在LCD屏上，一片电容传感器共有4个通道，主芯片U1的1脚为时钟线，由上拉电阻R2接+3.3V，同时外接到主控制器IO口；主芯片U1的2脚为数据线，由上拉电阻R1接+3.3V，外接到主控制器IO口，这两脚也是I2C通信协议接的管脚，主芯片U1的3脚外接晶振Y1，晶振Y1的3脚OUT接电阻R4接到主芯片U1的3脚；晶振Y1的4脚接电源VDD，同时接滤波电容C9后接地；晶振Y1的2脚接GND；晶振Y1的1脚E/D接下拉电阻R13后接地，主芯片U1的4脚接电源VDD；主芯片U1的5脚ADDR、6脚GND、7脚PAD均接地，主芯片U1的8‑15脚为连接外部极板的管脚；8脚和9脚为通道0，8脚外接滤波电容C8后接地，同时接电阻R10后再接滤波电容C17后接地，9脚外接滤波电容C7后接地，同时接电阻R9后再接滤波电容C16后接地；电阻R9、电阻R10的引出端由电感L4和电容C21并联接在一起，电感L4和电容C21即构成RC振荡器，用来引起导体接近时传感器电容值的变化，主芯片U1的8脚和9脚接外部座子J4后输出，通过通道0，再外接铜箔材质的极板，主芯片U1的10脚、11脚为通道1，先后接滤波电容C5、滤波电容C6后接地，然后分别接电阻R12后接滤波电容C14再接地，接电阻R8后接滤波电容C15后再接地，然后接电感L3、电容C20构成RC振荡器，再外接座子J3输出构成通道1，再外接铜箔极板，主芯片U1的12脚、13脚先后接滤波电容C3、滤波电容C4后接地，再分别接电阻R6后接滤波电容C12接地，接电阻R7后接滤波电容C13后接地，然后接电感L2和电容C19构成RC振荡器，再外接座子J2构成通道2，连极板外部输出，主芯片U1的14脚、15脚为通道3，分别接滤波电容C1、滤波电容C2后接地，再分别接电阻R11后接滤波电容C10接地，接电阻R5后接滤波电容C11接地，然后连接电感L1和电容C18构成RC振荡器，然后接座子J1构成通道3外部连极板输出，一片电容传感器一共有0、1、2、3四个通道，手势识别区域由一个手掌形状构成，在手指和掌心中间一共布置了6块铜箔材质的极板，分别连接两片电容传感器的6个通道，第一片电容传感器连接食指、中指、无名指和小拇指部分的极板；第二片电容传感器连接大拇指和掌心的极板，当部分手指靠近时，通道数值发生明显下降，即视为检测到了该部分的手势；2片电容传感器的6个通道初始化值由中位值平均滤波算法和加权递推平均滤波法进行滤波处理，得到稳定的波形，然后用户在手势识别区域放置不同的手势，算法依次对食指、中指、无名指、小拇指、大拇指和掌心对应的通道数值进行判断，在手指部分如检测到通道数值发生明显的下降，则检测通道数值明显下降的变量i自加1，当检测完5个手指对应的通道后，检测掌心极板对应通道的数值的下降变化，若掌心对应通道未检测到明显的数值下降变化，则重新开始一轮检测，若检测到掌心对应通道数值小于阈值，即检测到明显变化，则输出i对应的模式，进而同步控制多路电机升降；自动升降桌的机械结构分为桌面、支架、连接轴、电机控制器、立柱和底座六个部分，桌面（1）通过连接轴（2）与支架（3）相连接，立柱（4）中间结构为两根连杆嵌套，电机控制器（5）控制立柱（4）顶端的电机，整体上通过单片机对多电机的同步控制，实现自动升降桌的高度精准升降，立柱（4）通过连接轴连接底座（6），为整个桌子提供稳定支撑；桌面右上部分有LCD屏（7）和手势识别区域（8），手势识别区域（8）能够准确识别人手势的1‑5，对应设定好的高度1‑5档，若识别出人手势为0，则桌面高度下降，手拿开则下降停止，桌子保持现有高度，LCD屏（7）用于实时显示桌子高度，方便使用者时刻校正使用自动升降桌；具体高度调整步骤如下：第一步，在手势识别区域放置任意1‑5的手势，食指位置的极板被手指贴近，通道数值发...

【技术特征摘要】
2018.09.07 CN 20181104215751.一种自动升降桌手势识别及位置调整装置，其特征在于，包括两片电容传感器、主控制器、多路输出电源模块以及LCD屏，主控制器由多路输出电源模块供电，与两片电容传感器相连接，主控制器与电容传感器之间进行通信，然后主控制器外接一块LCD屏实时显示当前的桌面高度，当手势识别区域识别到手势时，传感器的数值发生明显变化，由主控制器读取数值，解算数据的变化规律，最后得出手势判断的结果，以升降桌高度的形式显示在LCD屏上，制作6块材质相同，大小不一的极板放置在手势识别区域，5个手指中间和掌心各有一块极板，两片电容传感器均由多路输出电源模块供电，第一片电容传感器的四个通道连接食指、中指、无名指和小拇指部分的极板；第二片电容传感器的两个通道连接大拇指和掌心的极板，当手指靠近极板，对应通道的数值发生明显的下降，主控制器判断出手势后，电机控制器PWM信号同步控制多路电机，使其以同一转速运行，立柱同步升降，最后将高度实时显示在LCD屏上，一片电容传感器共有4个通道，主芯片U1的1脚为时钟线，由上拉电阻R2接+3.3V，同时外接到主控制器IO口；主芯片U1的2脚为数据线，由上拉电阻R1接+3.3V，外接到主控制器IO口，这两脚也是I2C通信协议接的管脚，主芯片U1的3脚外接晶振Y1，晶振Y1的3脚OUT接电阻R4接到主芯片U1的3脚；晶振Y1的4脚接电源VDD，同时接滤波电容C9后接地；晶振Y1的2脚接GND；晶振Y1的1脚E/D接下拉电阻R13后接地，主芯片U1的4脚接电源VDD；主芯片U1的5脚ADDR、6脚GND、7脚PAD均接地，主芯片U1的8-15脚为连接外部极板的管脚；8脚和9脚为通道0，8脚外接滤波电容C8后接地，同时接电阻R10后再接滤波电容C17后接地，9脚外接滤波电容C7后接地，同时接电阻R9后再接滤波电容C16后接地；电阻R9、电阻R10的引出端由电感L4和电容C21并联接在一起，电感L4和电容C21即构成RC振荡器，用来引起导体接近时传感器电容值的变化，主芯片U1的8脚和9脚接外部座子J4后输出，通过通道0，再外接铜箔材质的极板，主芯片U1的10脚、11脚为通道1，先后接滤波电容C5、滤波电容C6后接地，然后分别接电阻R12后接滤波电容C14再接地，接电阻R8后接滤波电容C15后再接地，然后接电感L3、电容C20构成RC振荡器，再外接座子J3输出构成通道1，再外接铜箔极板，主芯片U1的12脚、13脚先后接滤波电容C3、滤波电容C4后接地，再分别接电阻R6后接滤波电容C12接地，接电阻R7后接滤波电容C13后接地，然后接电感L2和电容C19构成RC振荡器...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾敏明，王天昊，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33