手势感知器制造技术

本发明专利技术公开了一种手势感知器，它包括肌电干电极、肌电信号调理模块、微处理器、惯性测量单元IMU、触觉振动模块、电源模块和蓝牙模块，手势感知器可以佩戴在操作者的左手或右手的前臂的肌腹部，通过肌电干电极采集前臂的肌电信号然后发给肌电信号调理模块，通过惯性测量单元IMU采集前臂的运动数据，经A/D转换成数字信号并做滤波预处理后通过蓝牙模块发送给上位机或其他智能终端，肌电信号和IMU数据融合处理从而判断操作者当下做出的手势。本发明专利技术可应用于手势感知和操控的人机交互系统，操作方便，体验感强。

【技术实现步骤摘要】
手势感知器
本专利技术涉及手势感知器，具体的说是涉及结合表面肌电的感知手指动作和IMU感知手臂运动的手势感知器。
技术介绍
目前在手势感知和操控领域，大多数的产品都是依靠摄像头或者其他大量的硬件来识别手势，这样的产品不仅重量大、成本高、视觉上显得笨重，而且对使用环境有所限制，难以在生活中推广使用。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供一种手势感知器，可以佩戴在操作者的左手或右手的前臂的肌腹部，重量轻巧，采用表面肌肉电信号识别技术，通过内置的肌电传感器和惯性测量单元IMU采集信号，准确识别操作者的手势，比如手臂的上移、下移、左移、右移和手指的握拳、张开、左摆、右摆等动作及其组合，用于控制电脑、智能手机、平板电脑等智能终端实现一些功能。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：手势感知器，它包括N个肌电干电极、N个肌电信号调理模块、微处理器、惯性测量单元IMU、触觉振动模块、电源模块和蓝牙模块，其中N大于等于4，每个肌电干电极和对应的一个肌电信号调理模块相连，肌电信号调理模块、惯性测量单元IMU、蓝牙模块、触觉振动模块、电源模块和微处理器相连。进一步的，所述电源模块包括第一电源芯片U4、第二电源芯片U5、电容C1-C9、电阻R1、电阻R4-R7、发光二极管LED1-LED2、二极管D1、电感L3，第一电源芯片U4的电源输入引脚、使能引脚、电容C1的一端均与VDD5V相连，电容C1的另一端接数字地；接地引脚接数字地；第一电源芯片U4的调整输入引脚与电容C2的一端相连，电容C2的另一端接数字地；第一电源芯片U4的调制器输出引脚输出+2.5V电压，分别与电容C3的正极和发光二极管LED1的正极相连，电容C3的负极接数字地，发光二极管LED1的负极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端接数字地；第二电源芯片U5的比较引脚和电容C4的一端相连；接地引脚和电容的另一端接数字地；第二电源芯片U5的电源输入引脚、使能引脚、电阻R8的一端和电容C5的一端相连于一处，电容C5的另一端接数字地，电阻R8的另一端接VDD5V；第二电源芯片U5的输入引脚和电容C6的一端均与VDD5V相连，电容C6的另一端接数字地；第二电源芯片U5的切换引脚分别与电感L3的一端和二极管D1的负极相连，电感L3的另一端接数字地；第二电源芯片U5的输出引脚作为-2.5V电压输出，输出引脚分别与二极管D1的正极、电阻R6的一端、电容C9的一端、电阻R5的一端和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端和发光二极管LED2的负极相连，发光二极管LED2的正极和电容C9的另一端均接数字地；第二电源芯片U5的反馈引脚分别与电阻R7的一端和电容C8的一端相连，电容C8的另一端和电阻R5的另一端相连；第二电源芯片U5的参考电压输出引脚分别与电阻R7的另一端和电容C7的一端相连，电容C7的另一端接数字地。进一步的，所述微处理器3包括处理芯片U1、电容C10-C13、电容C34、电阻R9-R11、电阻R23-R25、时钟芯片Y1，处理芯片U1的电源引脚与+2.5V相连，处理芯片U1的USB调节器输入引脚与VDD5V相连，处理芯片U1的接地引脚和最低参考电压引脚都接数字地，处理芯片U1的电源输出引脚与电容C11的一端相连，电容C11的另一端接数字地，处理芯片U1的复位引脚分别与电阻R23的一端和电容C34的一端相连，电阻R23的另一端与+2.5V相连，电容C34的另一端接数字地，时钟芯片Y1的使能控制引脚分别与处理芯片U1的晶体驱动输出引脚和电容C12的一端相连，电容C12的另一端接数字地，时钟芯片Y1的输出引脚分别与处理芯片U1的外部时钟输入引脚和电容C13的一端相连，电容C13的另一端接数字地，时钟芯片Y1的使能控制引脚和输出引脚之间接一个电阻R11，时钟芯片Y1的接地引脚和电源引脚都接数字地；处理芯片U1的输入输出引脚和电容C10的一端相连，电容C10的另一端接数字地，处理芯片U1的第一数据线引脚与电阻R10的一端相连，处理芯片U1的第一时钟线引脚和电阻R9的一端相连，电阻R10的另一端、电阻R9的另一端接+2.5V；处理芯片U1的第二时钟线引脚和电阻R25的一端相连，处理芯片U1的第二数据线引脚和电阻R24的一端相连，电阻R25的另一端和电阻R24的另一端均接+2.5V。进一步的，所述肌电信号调理模块包括运算放大器U1、电阻R13-R22、电容C28-C32，运算放大器的电源正引脚、电源负引脚分别与+2.5V、-2.5V相连，运算放大器的第一反转输入引脚分别与电阻R13的一端和电阻R14的一端相连，电阻R13的另一端接数字地，运算放大器的第一输出引脚分别与电阻R14的另一端、电阻R15的一端和电阻R17的一端相连；运算放大器的第二反转输入引脚分别与电阻R15的另一端和电阻R16的一端相连，运算放大器的第二输出引脚分别与电阻R16的另一端和电容C30的一端相连，电容C30的另一端分别与电容C31的一端、电阻R22的一端和电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端分别与电容C32的一端、电阻R19的一端和电阻R20的一端相连，电容C31的另一端、电阻R22的另一端和电容C32的另一端均接数字地；运算放大器的第三反转输入引脚和电容C29的一端相连，电容C29的另一端和电阻R20的另一端相连；运算放大器的第三输出引脚分别与处理芯片U1的ADC引脚和电阻R19的另一端相连；运算放大器的第三非反转输入引脚和第四非反转输入引脚均接数字地；运算放大器的第四反转输入引脚分别与电阻R17的另一端、电阻R18的一端和电容C28的一端相连；运算放大器的第四输出引脚分别与电阻R18的另一端和电容C28的另一端相连；所述肌电干电极1的两极分别与运算放大器的第一非反转输入引脚和第二非反转输入引脚相连。进一步的，所述惯性测量单元IMU包括九轴传感芯片U2、电容C14-C16，九轴传感芯片U2的电源保留引脚和电源引脚均与+2.5V相连；九轴传感芯片U2的电源引脚还分别与电容C16的一端和电容C14的一端相连，电容C16的另一端和电容C14的另一端均接数字地；九轴传感芯片U2的调节器输出引脚和电容C15的一端相连，电容C15的另一端分别与九轴传感芯片U2的从地址引脚和数字地相连；九轴传感芯片U2的帧同步数字输入引脚、接地引脚、接地保留引脚均接数字地；九轴传感芯片U2的中断数字输出引脚和处理芯片U1的输入输出引脚相连，九轴传感芯片U2的数据线引脚与处理芯片U1的第二数据线引脚相连；九轴传感芯片U2的时钟线引脚和处理芯片U1的第二时钟线引脚相连。进一步的，所述蓝牙模块包括蓝牙芯片U3、电容C17-C27、晶振X1-X2、电阻R12、电感L4-L7、天线A1，蓝牙芯片U3的时钟线引脚和处理芯片U1的第一时钟线引脚相连；蓝牙芯片U3的数据线引脚和处理芯片U1的第一数据线引脚相连；蓝牙芯片U3的数字输入引脚与处理芯片U1的输入输出引脚相连；蓝牙芯片U3的电源引脚和+2.5V相连；蓝牙芯片U3的模拟输入输出引脚分别与晶振X2的第一引脚和电容C17的一端相连；蓝牙芯片U3的模拟输入输出引脚分别与晶振X2的第二引脚和电容C18的一端相连；蓝牙芯片U3的接地引脚、电容C17的另一端、电容C18的另一端均接信号地；本文档来自技高网...

【技术保护点】
手势感知器，其特征在于，它包括N个肌电干电极(1)、N个肌电信号调理模块(2)、微处理器(3)、惯性测量单元IMU(4)、触觉振动模块(6)、电源模块(7)和蓝牙模块(5)等，其中N大于等于4，每个肌电干电极(1)和对应的一个肌电信号调理模块(2)相连，肌电信号调理模块(2)、惯性测量单元IMU(4)、蓝牙模块(5)、触觉振动模块(6)、电源模块(7)和微处理器(3)相连。

【技术特征摘要】
1.手势感知器，其特征在于，它包括N个肌电干电极(1)、N个肌电信号调理模块(2)、微处理器(3)、惯性测量单元IMU(4)、触觉振动模块(6)、电源模块(7)和蓝牙模块(5)等，其中N大于等于4，每个肌电干电极(1)和对应的一个肌电信号调理模块(2)相连，肌电信号调理模块(2)、惯性测量单元IMU(4)、蓝牙模块(5)、触觉振动模块(6)、电源模块(7)和微处理器(3)相连。2.根据权利要求1所述的手势感知器，其特征在于，所述电源模块包括第一电源芯片U4、第二电源芯片U5、电容C1-C9、电阻R1、电阻R4-R7、发光二极管LED1-LED2、二极管D1、电感L3，第一电源芯片U4的电源输入引脚、使能引脚、电容C1的一端均与VDD5V相连，电容C1的另一端接数字地；接地引脚接数字地；第一电源芯片U4的调整输入引脚与电容C2的一端相连，电容C2的另一端接数字地；第一电源芯片U4的调制器输出引脚输出+2.5V电压，分别与电容C3的正极和发光二极管LED1的正极相连，电容C3的负极接数字地，发光二极管LED1的负极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端接数字地；第二电源芯片U5的比较引脚和电容C4的一端相连；接地引脚和电容的另一端接数字地；第二电源芯片U5的电源输入引脚、使能引脚、电阻R8的一端和电容C5的一端相连于一处，电容C5的另一端接数字地，电阻R8的另一端接VDD5V；第二电源芯片U5的输入引脚和电容C6的一端均与VDD5V相连，电容C6的另一端接数字地；第二电源芯片U5的切换引脚分别与电感L3的一端和二极管D1的负极相连，电感L3的另一端接数字地；第二电源芯片U5的输出引脚作为-2.5V电压输出，输出引脚分别与二极管D1的正极、电阻R6的一端、电容C9的一端、电阻R5的一端和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端和发光二极管LED2的负极相连，发光二极管LED2的正极和电容C9的另一端均接数字地；第二电源芯片U5的反馈引脚分别与电阻R7的一端和电容C8的一端相连，电容C8的另一端和电阻R5的另一端相连；第二电源芯片U5的参考电压输出引脚分别与电阻R7的另一端和电容C7的一端相连，电容C7的另一端接数字地。3.根据权利要求2所述的手势感知器，其特征在于，所述微处理器3包括处理芯片U1、电容C10-C13、电容C34、电阻R9-R11、电阻R23-R25、时钟芯片Y1，处理芯片U1的电源引脚与+2.5V相连，处理芯片U1的USB调节器输入引脚与VDD5V相连，处理芯片U1的接地引脚和最低参考电压引脚都接数字地，处理芯片U1的电源输出引脚与电容C11的一端相连，电容C11的另一端接数字地，处理芯片U1的复位引脚分别与电阻R23的一端和电容C34的一端相连，电阻R23的另一端与+2.5V相连，电容C34的另一端接数字地，时钟芯片Y1的使能控制引脚分别与处理芯片U1的晶体驱动输出引脚和电容C12的一端相连，电容C12的另一端接数字地，时钟芯片Y1的输出引脚分别与处理芯片U1的外部时钟输入引脚和电容C13的一端相连，电容C13的另一端接数字地，时钟芯片Y1的使能控制引脚和输出引脚之间接一个电阻R11，时钟芯片Y1的接地引脚和电源引脚都接数字地；处理芯片U1的输入输出引脚和电容C10的一端相连，电容C10的另一端接数字地，处理芯片U1的第一数据线引脚与电阻R10的一端相连，处理芯片U1的第一时钟线引脚和电阻R9的一端相连，电阻R10的另一端、电阻R9的另一端接+2.5V；处理芯片U1的第二时钟线引脚和电阻R25的一端相连，处理芯片U1的第二数据线引脚和电阻R24的一端相连，电阻R25的另一端和电阻R24的另一端均接+2.5V。4.根据权利要求3所述的手势感知器，其特征在于，所述肌电信号调理模块2包括运算放大器U1、电阻R13-R22、电容C28-C32，运算放大器的电源正引脚、电源负引脚分别与+2.5V、-2.5V相连，运算放大器的第一反转输入引脚分别与电阻R13的一端和电阻R14的一端相连，电阻R13的另一端接数字地，运算放大器的第一输出引脚分别与电阻R14的另一端、电阻R15的一端和电阻R17的一端相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张思佳，金文光，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33