一种数据手套信号处理系统技术方案

本实用新型专利技术公布了一种数据手套信号处理系统，包括安装在手套每个手指上的手指弯曲度传感器、指间电容极板、以及第一单片机，其中手指弯曲度传感器通过运放电路与第一单片机连接，指间电容极板通过电容检测芯片与第一单片机连接，在第一单片机上还连接有加速计和陀螺仪，还包括第二单片机，所述第一单片机通过无线发射模块与第二单片机的无线接收模块通信连接，所述第二单片机与上位机通信连接。本实用新型专利技术用最少的部件完成了手势的识别，手指弯曲度传感器可以在无巨大弯折的情况下永久使用，增强了其寿命，手指弯曲度传感器并不影响手指的活动和抓取等动作，结构简单，易于实现。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数据手套，具体是指一种数据手套信号处理系统。
技术介绍
数据手套是一种虚拟仿真中的常用工具，其设有弯曲传感器，弯曲传感器由柔性电路板、力敏元件、弹性封装材料组成，通过导线连接至信号处理电路；在柔性电路板上设有至少两根导线，以力敏材料包覆于柔性电路板大部，再在力敏材料上包覆一层弹性封装材料，柔性电路板留一端在外，以导线与外电路连接。把人手姿态准确实时地传递给虚拟环境，而且能够把与虚拟物体的接触信息反馈给操作者。使操作者以更加直接，更加自然，更加有效的方式与虚拟世界进行交互，大大增强了互动性和沉浸感。并为操作者提供了一种通用、直接的人机交互方式，特别适用于需要多自由度手模型对虚拟物体进行复杂操作的虚拟现实系统。数据手套本身不提供与空间位置相关的信息，必须与位置跟踪设备连用。目前市面上所研究出来的手势识别装置大多采用较贵重的柔性弯曲传感材料，其使用寿命较短，致使数据手套价格偏高，有些手套采用机械结构，不方便使用者做其他动作。价格低廉的数据手套使用的传感器存在使用寿命的问题，而且其信号的处理性能不好， 误差较大。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种数据手套信号处理系统，解决目前的数据手套信号的传输和处理问题，达到高品质处理、低成本的目的。本技术的目的通过下述技术方案实现一种数据手套信号处理系统，包括安装在手套每个手指上的手指弯曲度传感器、指间电容极板、以及第一单片机，其中手指弯曲度传感器通过运放电路与第一单片机连接，指间电容极板通过电容检测芯片与第一单片机连接，在第一单片机上还连接有加速计和陀螺仪，还包括第二单片机，所述第一单片机通过无线发射模块与第二单片机的无线接收模块通信连接，所述第二单片机与上位机通信连接。安装在手套每个手指上的手指弯曲度传感器采集手指弯曲的参数，并将该参数传递至运放电路，运放电路将手指弯曲的信号进行放大后传递至第一单片机，同时，位于手套上的指间电容极板测量手指间的电容值，并将该数据输入到电容检测芯片，由电容检测芯片进行计算，并将该结果传递至第一单片机；加速计和陀螺仪，加速计用于测量物体的线性加速度，加速计的输出值与倾角呈非线性关系，随着倾角的增加而表现为正弦函数变化，陀螺仪的作用是用来测量角速度信号，通过对角速度积分便能得到角度值；第一单片机将采集到的多个信号数据通过无线发射模块传输至第二单片机，第二单片机与第一单片机通过无限信号建立通信连接，第二单片机将接收到的信号传输给上位机，由上位机将接收到的信号进行仿真处理，得到虚拟信号用于虚拟仿真。所述的运放电路包括依次连接的放大电路、电压跟随电路、以及差动电路，放大电路具有两个输入端Vl和V2，差动电路具有输出端Vo。运放电路由三个分电路构成，手套上的手指弯曲度传感器采集的信号为电压信号，将该信号传输至运放电路进行放大、跟随、然后输出。所述的放大电路包括放大器Al、放大器A2，放大器Al、放大器A2分别作为输入端Vl和V2与手指弯曲度传感器连接，同时，经过放大器Al、放大器A2的分别放大后与电压跟随电路连接。所述的电压跟随电路包括与放大电路连接的放大器A3、放大器A4，放大器A3与放大器A4通过滑动变阻器Rp连接，放大器A3的负极和输出端通过电阻Rl连接、以及放大器A4的负极和输出端通过电阻R2连接后与差动电路连接。所述差动电路包括放大器A5，放大器A5的正极和负极分别通过电阻R3、电阻R4与电压跟随电路连接，放大器A5的负极通过电阻R6接地，放大器A5的正极通过电阻R5输出Vo。在所述放大电路的两个输入端Vl和V2分别连接有模拟开关。进一步讲，在两个输入端Vl和V2前端连接有模拟开关，可以保证芯片可以不失真地传送模拟信号，这样就可以五个手指进行循环采样，节省了运放数量和体积，模拟开关可以为单通道的，也可以采用两通道的。本技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果本技术一种数据手套信号处理系统，使用的部件较少，大大降低了其成本，用最少的部件完成了手势的识别，手指弯曲度传感器可以在无巨大弯折的情况下永久使用，增强了其寿命，手指弯曲度传感器并不影响手指的活动和抓取等动作，结构简单，易于实现；在两个输入端Vl和V2前端连接有模拟开关，可以保证芯片可以不失真地传送模拟信号，这样就可以五个手指进行循环采样，节省了运放数量和体积。附图说明图I为本技术原理框图；图2为本技术运放电路图。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步的详细说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例如图I至2所示，本技术一种数据手套信号处理系统，包括安装在手套每个手指上的手指弯曲度传感器、指间电容极板、以及第一单片机，其中手指弯曲度传感器弯曲的时候产生一个电压差e，将该电压差e通过两通道模拟开关⑶4502输送至放大电路，两通道模拟开关CD4502可以不失真的传送模拟信号，这样就可以五个手指进行循环采样，节省了运放数量和体积；放大电路包括放大器Al、放大器A2，放大器Al、放大器A2分别作为输入端Vl和V2与两通道模拟开关⑶4502连接，同时，经过放大器Al、放大器A2的分别放大后与电压跟随电路的放大器A3、放大器A4连接，放大器A3与放大器A4通过滑动变阻器Rp连接，放大器A3的负极和输出端通过电阻Rl连接、以及放大器A4的负极和输出端通过电阻R2连接后与差动电路连接；差动电路包括放大器A5，放大器A5的正极和负极分别通过电阻R3、电阻R4与电压跟随电路连接，放大器A5的负极通过电阻R6接地，放大器A5的正极通过电阻R5输出Vo，其中R1=R2，R3=R4，R5=R6根据计算公式为Avd=( (Rp+2R1)/Rp) (R6/R4)进行采样，Vo的电压送至第一单片机CC2530的AD采样端口进行采样；指间电容极板通过电容检测芯片MS3110与第一单片机连接，在第一单片机上还连接有加速计ADXL345和陀螺仪L3G4200D，ADXL345为数字加速计，L3G4200D为数字陀螺仪进行数据采集，然后通过IIC通信方式将这两者的三轴数据发送给第二单片机，由第二单片机传递至上位机，上位机通过卡尔曼滤波进行积分计算来判断其空间移动，还包括第二单片机，所述第一单片机通过无线发射模块与第二单片机的无线接收模块通信连接，所述第二单片机与上位机通信连接；第一单片机和第二单片机均采用CC2530型号。以上所述，仅是本技术的较佳实施例，并非对本技术做任何形式上的限制，凡是依据本技术的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落 入本技术的保护范围之内。权利要求1.一种数据手套信号处理系统，其特征在于包括安装在手套每个手指上的手指弯曲度传感器、指间电容极板、以及第一单片机，其中手指弯曲度传感器通过运放电路与第一单片机连接，指间电容极板通过电容检测芯片与第一单片机连接，在第一单片机上还连接有加速计和陀螺仪，还包括第二单片机，所述第一单片机通过无线发射模块与第二单片机的无线接收模块通信连接，所述第二单片机与上位机通信连接。2.根据权利要求I所述的一种数据手套信号处理系统，其特征在于所述的运放电路包括依次连接的放大电路、电压跟随电路、以及差动电路，放大电路具有两个输入端Vl和V2，差动电路具有输出端Vo。3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据手套信号处理系统，其特征在于：包括安装在手套每个手指上的手指弯曲度传感器、指间电容极板、以及第一单片机，其中手指弯曲度传感器通过运放电路与第一单片机连接，指间电容极板通过电容检测芯片与第一单片机连接，在第一单片机上还连接有加速计和陀螺仪，还包括第二单片机，所述第一单片机通过无线发射模块与第二单片机的无线接收模块通信连接，所述第二单片机与上位机通信连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，刘成业，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：实用新型
国别省市：