基于柔性电子皮肤的多媒体电脑手势控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于柔性电子皮肤的多媒体电脑遥控系统及方法。该智能系统包括：手势信号采集单元、字符识别单元、单片机、信号发射单元和信号接收模块。本发明专利技术使用贴在手背上的柔性电子皮肤传感器检测用户比划各种手势时的手背运动，将得到的电信号输入字符识别单元并识别，识别的结果对应单片机的某种编码，信号发射单元将单片机的编码转化为多媒体电脑的无线编码发射出去，被插在多媒体电脑USB接口的信号模块接收，控制多媒体电脑的相应功能。即通过各种手势来实现多媒体电脑的智能控制。其结构简单、使用方便、重量轻、可靠性高、携带方便、成本低、利于产业化。作为一种新型的可穿戴智能演示设备，具有较高的实用性。

Multimedia computer gesture control system and control method based on flexible electronic skin

The invention relates to a multimedia computer remote control system based on flexible electronic skin and a method thereof. The intelligent system consists of gesture signal acquisition unit, character recognition unit, MCU, signal transmitting unit and signal receiving module. The invention uses stickers on the back of the hand skin flexible electronic sensor for the detection of various hand gestures when user gestures, will be the input signal character recognition unit and identification, identification results corresponding to a single encoding, signal transmitting unit MCU encoding into wireless multimedia computer encoding transmit module, signal is inserted in the multimedia computer USB interface to receive the corresponding control function of the multimedia computer. That is, to realize the intelligent control of multimedia computer by means of various gestures. The utility model has the advantages of simple structure, convenient use, light weight, high reliability, convenient carrying, low cost and favorable industrialization. As a new wearable intelligent demonstration equipment, it has higher practicability.

【技术实现步骤摘要】
基于柔性电子皮肤的多媒体电脑手势控制系统及控制方法
本专利技术涉及传感器、信号处理技术以及无线传感网络、物联网等领域，尤其涉及一种基于柔性电子皮肤的智能多媒体电脑手势控制系统及控制方法，属于智能控制及物联网领域。
技术介绍
智能可穿戴设备作为一种新型可穿戴设备，其研究热度不断提升，其应用领域也越来越广泛。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能，可穿戴设备将会对我们的生活、感知带来很大的转变。随着信息科技的快速发展，多媒体形式以其良好的直观性、形象性、趣味性为越来越多的人所接受。现在，会议室己经普遍采用了计算机多媒体设备，很多学校的课堂教学也更多地被多媒体教学所替代。但是，多媒体形式也存在一些弊端，使用者无法远离计算机多媒体设备进行控制，在教学或会议演示中非常不方便。目前，应用最广泛的是无线鼠标，激光笔。但是，无线鼠标在PPT演讲时存在许多不便，而且价格在几十元到一百多元不等；激光笔的技术相对比较成熟，然而功能越完善，价格越昂贵，市场上价格一般在几十元到几百元不等，甚至有几千元的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于柔性电子皮肤的多媒体电脑手势控制系统及控制方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于柔性电子皮肤的家居手势控制系统，包括手势信号采集单元、字符识别单元、单片机、信号发射模块和信号接收模块；所述手势信号采集单元包括柔性电子皮肤，用于采集比划各种手势时手背运动产生应变，并以电信号的形式输出；所述字符识别单元用于将手势信号采集单元采集的信号与其数据库中存储的数据进行比对，实现字符识别；所述单片机是将字符识别单元识别的字符编译成对应的二进制码，并控制信号发射模块发出相应的控制信号；所述信号接收模块，通过USB接口连接电脑，接收相应的无线信号对多媒体电脑进行控制。进一步地，所述柔性电子皮肤通过以下方法制备得到：将Cu纳米线-石墨烯薄膜剪出2cm×0.5cm的长条，将两端用银胶粘上铜线，再嵌入聚二甲基硅氧烷(PDMS)中，置于70℃鼓风干燥箱中2h，制成柔性电子皮肤。所述Cu纳米线-石墨烯薄膜的制备方法如下:(1)向20-25mL乙二醇溶液中加入20-42mgCu纳米线，分散均匀后加入48-54mg抗坏血酸，分散均匀后加入3-3.8mL氧化石墨烯，移至水热反应釜中，将其置于120-160℃鼓风干燥箱中反应4-6h，再冷却至室温，就得到Cu纳米线-石墨烯复合水凝胶。(2)将制备得到的Cu纳米线-石墨烯复合水凝胶置于0.5wt％水合肼溶液中透析16h，再取出倒入150mL去离子水中分散均匀，得到悬浮液，再用砂芯过滤装置抽滤，便得到Cu纳米线-石墨烯薄膜。进一步地，所述数据库通过以下方法建立：将柔性电子皮肤黏贴于用户手背上，采集用户比划各种手势时手背运动产生的应变，并以电信号的形式存储于字符识别单元；多媒体电脑每一种演示操作对应一种手势，即具有一个对应的特征波形。进一步地，所述多媒体电脑功能包括：开始演示、下一页、上一页、结束演示等。一种智能多媒体电脑手势控制方法，包括以下步骤：(1)将柔性电子皮肤黏贴于手背四周，采集用户比划各种手势时手背运动产生的应变，并以电信号的形式发送给字符识别单元，每个电器名称或每个功能对应一种手势产生和一个信号波形；(2)字符识别单元利用数据库，通过人工神经网络识别算法，对电信号中的各个波形进行识别，识别出对应多媒体电脑的所需功能；(3)单片机将字符识别单元识别的字符编译成对应的二进制码，并控制信号发射模块发出相应的控制信号，通过信号接收模块接收相应的信号并对多媒体电脑进行控制。进一步地，单片机可以采用型号为STC89C51的单片机。进一步地，信号发射模块与信号接收模块使用短距离无线通讯协议，所述短距离无线通讯协议为红外通讯协议、蓝牙通讯协议、Wi-Fi通讯协议、RF通讯协议、ZigBee通讯协议、NFC近场通讯协议、UWB通讯协议。本专利技术系统的优点在于：将多媒体电脑与柔性电子皮肤相结合通过手势来控制多媒体演示功能设置，将最前沿的科技应用到日常的工作与教学活动中，使生活更加的便捷和舒适。摒弃了传统无线鼠标成本高，体积大等缺点，而且这种基于测定手势运动的电信号进行识别的智能装置携带方便，操作简单，成本低，体积小，实时性好，而且利于产业化，具有很好的应用前景。附图说明：图1是将柔性皮肤传感器贴在手背四周测比划手势时手背振动的效果图；图2是握拳时用吉时利2400表测出贴在手背上柔性皮肤传感器的电信号波形；图3是摆手时用吉时利2400表测出贴在手背上柔性皮肤传感器的电信号波形；图4是本专利技术系统的流程框图。具体实施方式:一种基于柔性电子皮肤的多媒体电脑手势控制系统，包括手势信号采集单元、字符识别单元、单片机、信号发射模块和信号接收模块；所述手势信号采集单元包括柔性电子皮肤，用于采集比划各种手势时手背运动产生应变，并以电信号的形式输出；所述的手势信号采集单元，主要部件为柔性电子皮肤，柔性电子皮肤的制作方法为:将Cu纳米线-石墨烯薄膜剪出2cm×0.5cm的长条，将两端用银胶粘上铜线，再嵌入PDMS中，置于70℃鼓风干燥箱中2h，制成柔性电子皮肤。其中,Cu纳米线-石墨烯薄膜的制备方法如下:(1)向20-25mL乙二醇溶液中加入20-42mgCu纳米线，分散均匀后加入48-54mg抗坏血酸，分散均匀后加入3-3.8mL氧化石墨烯，移至水热反应釜中，将其置于120-160℃鼓风干燥箱中反应4-6h，再冷却至室温，就得到Cu纳米线-石墨烯复合水凝胶。(2)将制备得到的Cu纳米线-石墨烯复合水凝胶置于0.5wt％水合肼溶液中透析16h，再取出倒入150mL去离子水中分散均匀，得到悬浮液，再用砂芯过滤装置抽滤，便得到Cu纳米线-石墨烯薄膜。柔性电子皮肤具有较高的灵敏性和稳定性，其形状和大小可以根据每个人的手背特征进行定制，确保柔性电子皮肤可以紧贴在手背的上方，灵敏的采集比划手势时的振动。所述字符识别单元用于将手势信号采集单元采集的信号与其数据库中存储的数据进行比对，根据人工神经网络算法来实现字符识别；数据库是通过训练而建立的，在用户使用前，首先要根据用户手背特征制作完全可以使柔性皮肤传感器紧贴手背上方的智能装置。接着需要交付用户进行训练，得到符合用户动作习惯的多媒体电脑演示操作的手势振动电信号，将这些信号建立一个数据库。在识别过程中，贴上我们设计的符合自己手背特征的智能装置，当用户比划手势时，由于手背运动的变化使得手背四周会产生振动，紧贴手背的柔性皮肤传感器同时跟随手背的振动会产生表面的微变形，从而引起电阻应变片传感器中应变片的形变，使得应变片电阻值发生变化，从而使应变片上对外输出的电压值也会发生变化，此电压信号输入到单片机的模拟量采集端口，单片机对采集到的模拟电压信号进行模数转换，变为能够反映每个手势特征的数字量。单片机得到反映每个手势特征的数字量，通过识别的人工神经网络的识别算法，将数据库中的信号和这些信号进行一一比对识别，得到识别的结果。本专利技术中的数据库，一方面需要存入各种演示操作名称的电流信号，另一方面也需要存入与之对应的功能选项的电流信号。对于多媒体电脑，需要存入开始演示、下一页、上一页、结束演示等功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于柔性电子皮肤的多媒体电脑控制系统，其特征在于：包括手势信号采集单元、字符识别单元、单片机、信号发射单元和信号接收单元；所述手势信号采集单元包括柔性电子皮肤，用于采集比划各种手势时手背运动产生的应变，并以电信号的形式输出；所述字符识别单元用于将手势信号采集单元采集的信号与其数据库中存储的数据进行比对，实现字符识别；所述单片机是将字符识别单元识别的字符编译成对应的二进制码，并控制信号发射单元发出相应的控制信号；所述信号接收单元是通过USB接口与多媒体电脑进行连接，通过接收无线电信号转换成对应的多媒体电脑的各种指令。

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性电子皮肤的多媒体电脑控制系统，其特征在于：包括手势信号采集单元、字符识别单元、单片机、信号发射单元和信号接收单元；所述手势信号采集单元包括柔性电子皮肤，用于采集比划各种手势时手背运动产生的应变，并以电信号的形式输出；所述字符识别单元用于将手势信号采集单元采集的信号与其数据库中存储的数据进行比对，实现字符识别；所述单片机是将字符识别单元识别的字符编译成对应的二进制码，并控制信号发射单元发出相应的控制信号；所述信号接收单元是通过USB接口与多媒体电脑进行连接，通过接收无线电信号转换成对应的多媒体电脑的各种指令。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述柔性电子皮肤通过以下方法制备得到：将Cu纳米线-石墨烯薄膜剪出2cm×0.5cm的长条，将两端用银胶粘上铜线，再嵌入聚二甲基硅氧烷(PDMS)中，置于70℃鼓风干燥箱中2h，制成柔性电子皮肤。所述Cu纳米线-石墨烯薄膜的制备方法如下:(1)向20-25mL乙二醇溶液中加入20-42mgCu纳米线，分散均匀后加入48-54mg抗坏血酸，分散均匀后加入3-3.8mL氧化石墨烯，移至水热反应釜中，将其置于120-160℃鼓风干燥箱中反应4-6h，再冷却至室温，就得到Cu纳米线-石墨烯复合水凝胶。(2)将制备得到的Cu纳米线-石墨烯复合水凝胶置于0.5wt％水合肼溶液中透析16h，再取出倒入150mL去离子水中分散均匀，得到悬浮液，再用...

【专利技术属性】
技术研发人员：居乐乐，黄敏，王夏华，刘爱萍，钱巍，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33