【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液态金属传感器，具体涉及一种利用液态金属传感器进行手势识别的方法。
技术介绍
1、随着计算机技术的发展，智能机器和虚拟现实等技术也得到了极大的发展。基于手势识别的人机交互也逐渐成为各个领域的热点话题。传感器主要有声学传感、力学传感、光学传感、电学传感、加速度测量等，目前，vr手套能够实现较好测量效果和手势识别。为了更精准地实现手势识别，最简单可行方法就是将传感器直接放置于手上，对手势变化引起的各种信号的改变进行表征。
2、vr数据手套通过遍布五根手指惯性传感器提供手指动态姿态数据，手背惯性传感器精准探测手腕转动信息，其存在使用时间过长磨损及设备老化现象。现有技术存在的缺点是：传统vr手套中手势识别系统复杂，较为笨重，价格昂贵，且人体在佩戴时较为不方便。人体手指关节处皮肤的双轴应变高达30～40％，因此，使用可拉伸、具有变形能力的传感器替代原有厚重vr手套中的刚性传感器非常有必要。
3、液态金属是一种在常温常压下液态具有流动性质的金属，具备良好导电性、生物相容性，可以与人体接触而做到无毒无害，可较好应用于各种柔性可穿戴器件的制备。利用液态金属制备柔性可弯折传感器，可制备良好弯曲柔韧传感器件，能较好的适应手指弯曲，解决了传统vr手套和人体手指之间机械不匹配性。同时，液态金属纤维传感器还具有高顺应性、灵活性和延展性，因此采用柔性液态金属制备传感器有助于实现手势识别。
4、但是在采用液态金属制备成纤维传感器时，面临的技术难点是，纤维传感器与手指、皮肤贴合度较低，导致手指弯曲时，液态金属纤
技术实现思路
1、基于上述技术问题，本专利技术目的在于提供一种通过液态金属传感器进行精准的手势识别。
2、本专利技术目的通过如下技术方案实现：
3、一种液态金属传感器进行手势识别的方法，包括液态金属纤维传感器的制备、安装，以及手势识别，其特征在于：
4、s1、制备镓基液态金属和液态金属纤维；
5、s2、配置pva溶液并利用pva材料对液态金属碳纤维进行封装得液态金属纤维传感器；
6、s3、将液态金属碳纤维传感器置于手套表面，使用液态硅胶形成模具将液态金属传感器固定于手套上，所制得智能手套具有导电性和随手势变化而变化的特性；
7、s4、通过手指的弯曲角度与液态金属纤维传感器的阻值变化关系，来判断当前手势。
8、进一步地，所述液态金属碳纤维传感器的纤维芯材为碳纤维，外层为液态金属。
9、进一步，所述制备镓基液态金属是取镓(ga)密封加热至60℃水浴，保温30min后，加入固体铟(in)混合，继续水浴搅拌30min，得镓铟液态金属(egain)。镓和铟的质量比为74.5:25.5。
10、进一步，所述制备液态金属纤维是取液态金属，喷涂在碳纤维表面，碳纤维直径为50～100μm，喷涂速度为0.3-0.5mm/s，喷涂时间为30s，静置5～6h。
11、进一步地，所述pva溶液是由pva和去离子水质量比为1:9组成，具体是取pva颗粒溶解在70～80℃的去离子水中，搅拌均匀得pva水溶液。
12、进一步，所述步骤s2中的封装是将pva溶液制备成pva薄膜，将pva薄膜附着在液态金属纤维表面，再喷洒水雾软化pva薄膜，静置干燥，完成封装。
13、在封装液态金属纤维时，发现封装后的纤维在大量的弯曲拉伸过程中，会出现封装破裂，内部的液态金属和碳纤维漏出的情况，导致传感器对于通过弯曲角度变化引起的电阻的变化杂乱无章，无法规律检测。
14、进一步地，将制备好液态金属纤维传感器附着在大拇指、食指、中指、无名指、小拇指上，用液态硅胶将液态金属传感器封装和固定在手套上，待其有稳定输出数据；
15、进一步地，所述固定是取适量液态硅胶并加入固化剂后进行搅拌5min，待硅胶还有流动性时将硅胶顺着液态金属传感器的纹路对其在手套上进行封存与固定。
16、由于制备的纤维状的传感器，在固定与手套表面时，容易出现与手套表面存在空隙，导致在佩戴手套变化手势时，液态金属纤维传感器在手套表面会产生一定的位移，以及表面空气的干扰，使得液态金属传感器的灵敏度不够，测试结果不精准，本专利技术采用液态硅胶对pva封装的液态金属纤维传感器进行二次封装和固定，硅胶中高活性的二氧化硅与传感器表面的pva分子结合，形成部分高化学键能分子，使得在传感器表面形成的固定薄膜更致密坚固，剪切强度得到提高，有效将传感器封装固定在手套上不产生位移，提高了传感器和皮肤的贴合度的同时，也隔绝了空气对于测试的影响，从而保证每一次测试结果的精准。
17、进一步地，直接采集每根手指的弯曲信号进行手势识别，通过处理手指之间不同手势时的电阻变化，可得到有效变化曲线。采集产生不同的电信号得到不同手势变化。
18、进一步，在手指弯曲角度为90度时，弯曲引起的相对电阻变化在20％-35％之间；在最大弯曲角度为180度时，弯曲引起的相对电阻变化在70％-150％之间；在弯曲角度为270度时，弯曲引起的相对电阻变化在200％以上。
19、进一步，弯曲引起的相对电阻变化小于20％时，手指大概率为伸直至弯曲90度之间；弯曲引起的相对电阻变化在20％-35％之间时，此时的手指弯曲角度大概率为90度；弯曲引起的相对电阻变化在35％-70％之间手指的弯曲角度介于90度至半握拳之间；弯曲引起的相对电阻变化在70％-150％之间时，此时的手指大概率为半握拳状态；弯曲引起的相对电阻变化在150％-200％之间时，手指的弯曲角度大概率为半握拳至握拳之间。弯曲引起的相对电阻变化在200％以上时，此时的手指弯曲大概率呈现握拳之态。
20、最具体地，一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
21、1.制备液态金属及液态金属纤维
22、(1)取镓(ga)密封加热至60℃水浴，保温30min后，加入固体铟(in)混合，继续水浴搅拌30min，得镓铟液态金属(egain)，镓和铟的质量比为74.5:25.5；
23、(2)采用高压喷枪在碳纤维表面喷涂一层镓铟液态金属，碳纤维直径为50～100μm，喷涂速度为0.3-0.5mm/s，喷涂时间为30s，静置5～6h，得液态金属纤维；
24、2.封装制备液态金属纤维传感器
25、(1)将pva颗粒和去离子水按照质量比为1:9混合，在70～80℃下搅拌混合得pva溶液，将pva溶液导入扁平容器中，室温下固化5h形成pva薄膜；
26、(2)将pva薄膜附着在液态金属纤维表面，喷洒水雾至pva薄膜软化，再静置干燥，得到由pva封装的液态金属纤维传感器；
27、3.固定液态金属纤维传感器
28、将液态金属纤维传感器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于，按如下步骤进行：
2.如权利要求1所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：所述不受S1中制备镓基液态金属是取镓(Ga)密封加热至60℃水浴，保温30min后，加入固体铟(In)混合，继续水浴搅拌30min，得镓铟液态金属(EGaIn)。镓和铟的质量比为74.5:25.5。
3.如权利要求1或2所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：所述步骤S1中制备液态金属纤维是取液态金属，喷涂在碳纤维表面，碳纤维直径为50～100μm，喷涂速度为0.3-0.5mm/s，静置5～6h。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：所述步骤S2中的封装是将PVA溶液制备成PVA薄膜，将PVA薄膜附着在液态金属纤维表面，再喷洒水雾软化PVA薄膜，静置干燥，完成封装。
5.如权利要求4所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：所述PVA溶液是由PVA和去离子水质量比为1:9组成，具体是取PVA颗粒溶解在70～80℃的去
6.如权利要求5所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：所述步骤S3将制备好液态金属纤维传感器附着在大拇指、食指、中指、无名指、小拇指上，采用加有固化剂的液态硅胶将液态金属传感器封存和固定在手套上，待其有稳定输出数据；
7.如权利要求6所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：所述固定是取适量液态硅胶并加入固化剂后进行搅拌5min，待硅胶还有流动性时将硅胶顺着液态金属传感器的纹路对其在手套上进行封存和固定。
8.如权利要求6或7所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：直接采集每根手指的弯曲信号进行手势识别，通过处理手指之间不同手势时的电阻变化，可得到有效变化曲线。采集产生不同的电信号得到不同手势变化。
9.如权利要求8所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：每根手指弯曲角度为90度时，弯曲引起的相对电阻变化在20％-35％之间；在最大弯曲角度为180度时，弯曲引起的相对电阻变化在70％-150％之间；在弯曲角度为270度时，弯曲引起的相对电阻变化在200％以上。
10.如权利要求9所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：所述手指弯曲引起的相对电阻变化小于20％时，手指为伸直至弯曲90度之间；弯曲引起的相对电阻变化在20％-35％之间时，此时的手指弯曲角度为90度；弯曲引起的相对电阻变化在35％-70％之间手指的弯曲角度介于90度至半握拳之间；弯曲引起的相对电阻变化在70％-150％之间时，此时的手指为半握拳状态；所有手指弯曲引起的相对电阻变化在150％-200％之间时，手指的弯曲角度为半握拳至握拳之间，所有手指的弯曲引起的相对电阻变化均在200％以上时，手指弯曲大呈现握拳状。
...【技术特征摘要】
1.一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于，按如下步骤进行：
2.如权利要求1所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：所述不受s1中制备镓基液态金属是取镓(ga)密封加热至60℃水浴，保温30min后，加入固体铟(in)混合，继续水浴搅拌30min，得镓铟液态金属(egain)。镓和铟的质量比为74.5:25.5。
3.如权利要求1或2所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：所述步骤s1中制备液态金属纤维是取液态金属，喷涂在碳纤维表面，碳纤维直径为50～100μm，喷涂速度为0.3-0.5mm/s，静置5～6h。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：所述步骤s2中的封装是将pva溶液制备成pva薄膜，将pva薄膜附着在液态金属纤维表面，再喷洒水雾软化pva薄膜，静置干燥，完成封装。
5.如权利要求4所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：所述pva溶液是由pva和去离子水质量比为1:9组成，具体是取pva颗粒溶解在70～80℃的去离子水中，搅拌均匀得pva水溶液。
6.如权利要求5所述的一种液态金属传感器进行手势识别的方法，其特征在于：所述步骤s3将制备好液态金属纤维传感器附着在大拇指、食指、中指、无名指、小拇指上，采用加有固化剂的液态硅胶将液态金属传感器封存和固定在手套上，待其有稳定输出数据；
...【专利技术属性】
技术研发人员：梁书婷，祝玉婷，官崇平，罗华禹，黄孟军，
申请(专利权)人：重庆文理学院，
类型：发明
国别省市：
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