[发明专利]一种人机交互戒指

说明书

技术领域

本发明涉及计算机应用技术领域，特别是涉及一种佩戴在手指上的人机交互戒指。

背景技术

现代的新型人机交互有很多种形式，包括多点的触摸屏，基于传感器的体感设备，基于图像识别的交互，基于肌肉计算的交互等。以上的各种交互方式能够弥补很多以前存在的不足，但是这些交互方式也存在一些新问题和缺点。

多点触摸的交互方式，这种交互方式现在已经非常普遍的应用在各种设备中了，该设备的原理是当人的手指接触触摸屏元件时，该点的电容或者电阻会发生相应的变化，通过采集不同点的数值就可以判断出触摸的位置。但是这种设备的局限在于：操作者必须在设备前使用并与触摸屏接触，当远离设备时是无法操作该设备的。

体感型人机交互方式，其包括：通过遥控器内的加速度传感器感知使用者手部的运动来进行交互，或是通过一种特殊的摄像头，这种摄像头可以采集景深信息，然后通过对图像的处理重构出使用者的骨架来进行交互。体感交互方式的缺点在于使用者必须在设备前大幅度的动作才能够被准确的判断为交互动作，微小的动作是不被接受的。

一种肌肉计算的交互设备，设备通过采集人体肌肉的肌电信号来判断人体手部的动作，从而进行交互。这种设备目前还不成熟，设备笨重且不易携带。

采集人手部动作的数据手套，该手套的原理是每一个手指都附着一个弯曲传感器，通过对弯曲传感器的变化的采集来重现人体的手部的动作最终完成交互。这种设备造价极为昂贵，且佩带起来相对麻烦，尤其是在炎热的夏季这种设备不适合普通用户使用。

一种人机交互设备支持一种全新人机交互方式：可接任何固体表面作为触摸平面，通过触摸该表面完成各种手势动作，并以该动作控制计算机或智能设备实现相关操作。但是当实施方式为手指时，手指在完成动作中发送弯曲会导致绘制的手指运动轨迹不准确，具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型人机交互戒指，该戒指支持一种全新人机交互方式：可接任何固体表面作为触摸平面，通过触摸该表面完成各种手势动作，并以该动作控制计算机或智能设备实现相关操作，并在手指发生弯曲时保证交互信息准确。

为实现上述目的，本发明提出了一种人机交互戒指，包括：

加速度传感器模块，用于测量手指与作用平面的投影角度并用坐标系变换；

陀螺仪模块，用于测量所述手指与作用平面的角速度变化，根据变换后的投影角度和所述角速度变化通过计算获得手指运动轨迹；

距离传感器模块，用于修正在手指发生弯曲时，所述陀螺仪模块无法准确测量带来的误差，从而得出正确的手指运动轨迹；

麦克风传感器模块，用于获得所述手指与其他表面的摩擦音频；

处理模块，用于根据所述正确的运动轨迹和摩擦音频，得到“拖拽”的人机交互命令；以及通过所述加速度传感器模块测量的数据和计算出所述摩擦音频的瞬时功率对于敲击动作做出判断，得到“敲击”命令的人机交互命令；实现所述人机交互命令与相应的设备或计算机进行交互。

所述人机交互戒指通过无线的方式和其他设备进行连接实现人机交互。

所述陀螺仪模块的手指运动轨迹计算公式为：

Δx=α*R*cosθ+β*R*sinθΔy=β*R*cosθ+α*R*sinθ]]>

其中，α、β为陀螺仪测量的角速度变化，R为手指的长度，θ为加速度传感器测量的手指与平面的投影角度。

所述距离传感器模块包括：