基于柔性传感器的虚拟交互系统技术方案

本实用新型专利技术提供了基于柔性传感器的虚拟交互系统，包括：电源模块、柔性传感模块、稳压模块、数据采集模块及VR设备模块，将所述电源模块、柔性传感模块和稳压模块串联成一个电流回路，所述数据采集模块分别与柔性传感模块和VR设备模块连接；所述柔性传感模块为水凝胶柔性传感模块；将所述柔性传感模块编织成与四肢关节位置相贴合的结构后，穿戴在用户的四肢关节位置；由所述柔性传感模块将用户在四肢关节活动时产生的机械信号转换电信号传输给所述数据采集模块，所述数据采集模块采集该电信号并传输给VR设备模块进行处理；将处理后的结果转换为控制游戏虚拟人物的运动指令，实现虚拟现实交互。本实用新型专利技术能够与人体紧密贴合且拉伸强度好。伸强度好。伸强度好。

【技术实现步骤摘要】
基于柔性传感器的虚拟交互系统


[0001]本技术涉及虚拟现实
，具体是涉及基于柔性传感器的虚拟交互系统。

技术介绍

[0002]虚拟现实技术是融合三维显示技术、三维建模技术、传感测量技术和人机交互技术等多种前沿技术的综合技术。利用头盔显示器把用户的视觉封闭起来，产生虚拟视觉效果，让用户进入三维动态的沉浸式交互体验空间。采用头部、手部、眼部等跟踪器和语音识别器使系统尽可能实时。虚拟现实与人工智能、5G、物联网、大数据等技术融合，形成的临境系统是真实环境替代的理想模型。
[0003]当前很多商业VR设备使用加速度传感器为核心传感元件，由于陀螺仪和加速度计受到随机误差、零漂、温漂等影响，其测量值误差较大。在实际应用中，陀螺仪和加速度计的测量值在静止时一般也不会是零。因此，会导致虚拟物体的移动具有较大误差，且在实际应用中虚拟物体难以静止，不断抖动，此外传统的刚性传感器件也具有贴合度较差，生物相容性不好等问题，不适合人体的长期佩戴。因此需要一种更可靠、更舒适的方法来实现信号的获取。
[0004]由于微型可穿戴传感器、柔性材料、智能纺织品、微电子学和无线通信等技术推动，以柔性可穿戴传感器为基础的健康及运动监测设备得到极大发展。柔性传感技术可用于连续、实时、无创、精准地监测生命体征以及监测身体活动和位置，包括姿势、步态异常等。
[0005]现在的一些VR运动健身游戏，都是使用手柄、按键、键盘和鼠标等刚性设备来实现，但是这些外部设备基本都只涉及到手部、最多手臂部分的活动，还有一部分如跳舞毯之类的传感设备，主要只检测足部的活动，全身活动范围有限，很难达到全身健身的效果，而且体验感也不强。
[0006]现有的刚性传感器与皮肤贴合性差，形状相对固定，不能像织物一样自定义编织成任何形状，不能根据应用场景进行相适应的调整，佩戴不够舒适，适用的场景受到极大的限制；而现有的柔性传感器如一些导电织物，虽然十分柔软，可以根据需要改变形状，但是其拉伸强度差，在运动健康等需要全身大范围运动的场景中，因为关节活动较大，此时导电织物有限的拉伸程度就会制约传感器的使用，强行拉伸就会对导电织物传感器产生不可逆的破坏。

技术实现思路

[0007]为解决上述问题，本技术提供了基于柔性传感器的虚拟交互系统，能够与人体紧密贴合且拉伸强度好。
[0008]本技术是这样实现的：基于柔性传感器的虚拟交互系统，包括：一电源模块、一柔性传感模块、一稳压模块、一数据采集模块及一VR设备模块，将所述电源模块、柔性传
感模块和稳压模块串联成一个完整的电流回路，所述数据采集模块分别与柔性传感模块和VR设备模块连接；
[0009]所述柔性传感模块为水凝胶柔性传感模块；将所述柔性传感模块编织成与四肢关节位置相贴合的结构后，穿戴在用户的四肢关节位置；
[0010]由所述柔性传感模块将用户在四肢关节活动时产生的机械信号转换电信号传输给所述数据采集模块，所述数据采集模块采集该电信号并传输给VR设备模块进行处理；将处理后的结果转换为控制游戏虚拟人物的运动指令，实现虚拟现实交互。
[0011]进一步的，所述柔性传感模块包括一左手肘传感单元、一右手肘传感单元、一左膝盖传感单元和一右膝盖传感单元，将所述左手肘传感单元编织成与左手肘位置相贴合的结构后，穿戴在左手肘位置；将所述右手肘传感单元编织成与右手肘位置相贴合的结构后，穿戴在右手肘位置；将所述左膝盖传感单元编织成与左膝盖位置相贴合的结构后，穿戴在左膝盖位置；将所述右膝盖传感单元编织成与右膝盖位置相适配的结构后，穿戴在右膝盖位置；
[0012]所述左手肘传感单元的两端分别与电源模块和稳压模块连接，所述右手肘传感单元的两端分别与电源模块和稳压模块连接，所述左膝盖传感单元的两端分别与电源模块和稳压模块连接，所述右膝盖传感单元的两端分别与电源模块和稳压模块连接；
[0013]且所述数据采集模块分别并联在左手肘传感单元的两端、右手肘传感单元的两端、左膝盖传感单元的两端和右膝盖传感单元的两端。
[0014]进一步的，所述左手肘传感单元、右手肘传感单元、左膝盖传感单元和右膝盖传感单元均包括复数根柔性传感器和复数根纤维，所述柔性传感器为水凝胶柔性传感器；复数根柔性传感器和复数根纤维通过平纹编织形成可穿戴式纺织品；每根所述柔性传感器的两端分别与电源模块和稳压模块连接，且所述数据采集模块分别并联在每根所述柔性传感器的两端。
[0015]进一步的，所述稳压模块包括一第一稳压单元、一第二稳压单元、一第三稳压单元和一第四稳压单元，所述第一稳压单元的两端分别与左手肘传感单元和电源模块连接，所述第二稳压单元的两端分别与右手肘传感单元和电源模块连接，所述第三稳压单元的两端分别与左膝盖传感单元和电源模块连接，所述第四稳压单元的两端分别与右膝盖传感单元和电源模块连接。
[0016]进一步的，所述第一稳压单元、第二稳压单元、第三稳压单元和第四稳压单元均为可调电阻。
[0017]进一步的，所述电源模块为DC电源。
[0018]进一步的，所述DC电源上设有一控制开关，所述控制开关分别与柔性传感模块和稳压模块连接。
[0019]进一步的，所述数据采集模块为数据采集卡。
[0020]进一步的，所述VR设备模块包括一信号处理单元和一显示界面，所述信号处理单元分别与显示界面和数据采集模块连接。
[0021]进一步的，所述信号处理单元为电脑。
[0022]本技术的有益效果是：本技术采用的柔性传感器为水凝胶柔性传感器，性能良好，成本低廉，尺寸小，重量轻，穿戴方便，能够与人体紧密贴合且拉伸强度好；与智
能纺织技术相结合，该柔性传感器可以很容易开发无感智能纺织品。相较于市面上各种以红外探头、加速度传感器等元件为主体的刚性VR信号输入设备，本产品在柔性可穿戴市场、智能服装、人机交互等领域的有着广阔的应用市场。此外，该产品通用性强，也为运动健康监测和智慧医疗和虚拟现实游戏等技术提供了新的思路。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]图1为本技术实施例提供的基于柔性传感器的虚拟交互系统的结构示意图。
[0025]图2为本技术实施例提供的柔性传感模块和稳压模块具体单元的结构示意图。
[0026]图3为本技术实施例提供的柔性传感器和纤维的编织结构示意图。
[0027]图中附图标识为：
[0028]1‑
电源模块、11
‑
控制开关、2
‑
柔性传感模块、21
‑
左手肘传感单元、22
‑
右手肘传感单元、23
‑
左膝盖传感单元、2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于柔性传感器的虚拟交互系统，其特征在于，包括：一电源模块、一柔性传感模块、一稳压模块、一数据采集模块及一VR设备模块，将所述电源模块、柔性传感模块和稳压模块串联成一个完整的电流回路，所述数据采集模块分别与柔性传感模块和VR设备模块连接；所述柔性传感模块为水凝胶柔性传感模块；将所述柔性传感模块编织成与四肢关节位置相贴合的结构后，穿戴在用户的四肢关节位置；由所述柔性传感模块将用户在四肢关节活动时产生的机械信号转换电信号传输给所述数据采集模块，所述数据采集模块采集该电信号并传输给VR设备模块进行处理；将处理后的结果转换为控制游戏虚拟人物的运动指令，实现虚拟现实交互。2.根据权利要求1所述的基于柔性传感器的虚拟交互系统，其特征在于，所述柔性传感模块包括一左手肘传感单元、一右手肘传感单元、一左膝盖传感单元和一右膝盖传感单元，将所述左手肘传感单元编织成与左手肘位置相贴合的结构后，穿戴在左手肘位置；将所述右手肘传感单元编织成与右手肘位置相贴合的结构后，穿戴在右手肘位置；将所述左膝盖传感单元编织成与左膝盖位置相贴合的结构后，穿戴在左膝盖位置；将所述右膝盖传感单元编织成与右膝盖位置相适配的结构后，穿戴在右膝盖位置；所述左手肘传感单元的两端分别与电源模块和稳压模块连接，所述右手肘传感单元的两端分别与电源模块和稳压模块连接，所述左膝盖传感单元的两端分别与电源模块和稳压模块连接，所述右膝盖传感单元的两端分别与电源模块和稳压模块连接；且所述数据采集模块分别并联在左手肘传感单元的两端、右手肘传感单元的两端、左膝盖传感单元的两端和右膝盖传感单元的两端。3.根据权利要求2所述的基于柔性传感器的虚拟交互系统，其特征在于，所述左手...

【专利技术属性】
技术研发人员：林友辉，易佳，朱水洪，陈万能，
申请(专利权)人：厦门颐安智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：