[实用新型]用于检测细微的手和手指运动的装置和用户能穿戴的服装

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于检测细微的手和手指运动的装置和一种用户能穿戴的服装，并且特别地涉及具有嵌入的电容微传感器的虚拟现实手套。

背景技术

可穿戴电子技术是当前快速成长的领域。可穿戴技术的示例包括智能手表、持续医疗监测器、活动及健身监测器和带有环境传感器的服装。高科技服装包括虚拟现实服装，如用于虚拟现实游戏的头戴式平视显示屏、计算机化眼镜和有线智能手套。有些商用智能手套包括带有光学输入/输出器件的运动传感器、微机电系统(MEMS)传感器或微型陀螺仪。然而，商用智能手套存在厚重、庞大、用户的手部难以穿戴和脱下等缺点。此外，由于手的运动范围大，耐用性和可靠性特别是智能手套设计者面临的挑战。

实用新型内容

本实用新型的目的之一是提供一种装置，能够检测细微的手和手指运动，同时允许穿戴者自由灵活地作出各种手势。

根据本公开的一个方面，该装置包括：能够适合人手的指状的共形手套，所述共形手套具有由允许全范围手部运动的薄弹性材料制成的手掌侧和顶侧；多个电容微传感器，在对应于指关节的部位处被嵌入所述共形手套中，所述电容微传感器包括：多个压力微传感器，被嵌入所述手掌侧，每个压力微传感器具有由可压缩介电材料层分隔的第一金属板和第二金属板，以及多个弯曲微传感器，被嵌入所述顶侧，所述弯曲微传感器具有叉指梳形结构，所述多个电容微传感器中的每个被安装到柔性衬底；无线发送器，被配置为使电容微传感器采集的手部运动数据通信到远程目的地；以及导线，使所述电容微传感器耦合到所述无线发送器。

优选的，还包括与所述电容微传感器中的至少一些毗邻的电阻式温度微传感器。

优选的，所述弹性材料的厚度小于2mm。

优选的，所述可压缩介电材料是聚酰亚胺。

优选的，还包括在对应于腕关节的部位处嵌入所述手套中的电容微传感器。

优选的，还包括在对应于腕关节的部位处嵌入所述手套中的电容微传感器。所述无线发送器是响应于传入的无线电信号发送由所述微传感器采集的所述手部运动数据的无源RFID发送器。

优选的，所述无线发送器是被编程为将所述微传感器采集的所述手部运动数据发送到远程计算设备的有源发送器。

本实用新型的目的还在于提供一种用户能穿戴的服装，包括：弹性材料，以及嵌入的微电子传感器器件，包括：柔性衬底；形成在所述柔性衬底上部的平行板电容器，所述平行板电容器包括形成在第一金属层中的第一金属板和形成在第二金属层中的第二金属板，所述第一金属板和所述第二金属板由可压缩介电材料层分隔；与所述金属层中的一个接触的电阻器；形成在所述金属层中的至少一个中的叉指电容器；与所述电容器和所述电阻器耦合的接触焊盘，所述接触焊盘允许从所述微电子传感器器件采集电信号；以及保护层。

优选的，所述叉指电容器具有随着横向作用力变化的边缘电容。

优选的，所述平行板电容器具有随着作用于上金属线和下金属线中的任意一个或两个的压力变化的电容。

优选的，所述上金属线和所述下金属线通过不包含过孔的直接金属到金属的互连而耦合到所述接触焊盘。

优选的，所述柔性衬底、所述可压缩介电材料和所述保护层都由聚酰亚胺制成。

优选的，所述电阻器是具有随着温度变化的电阻的金属蜿蜒形电阻器。

所述柔性智能手套包含电容微传感器，其在对应于手关节的部位处放置在手套中。所述电容微传感器是薄膜器件，其构建在由柔性材料例如聚酰亚胺制成的柔性衬底上。所述柔性衬底允许所述微传感器响应手和手指运动弯曲而不会破裂。所述电容微传感器包括由可压缩的聚酰亚胺介电材料分隔的金属特性。不同类型的电容结构可以用于感应手的不同部位。例如，叉指梳形结构可以更有效地用于监测手背的弯曲。当佩戴者弯曲他们的手关节时，手指的张力将拉伸弹性手套材料，从而使所述叉指结构相对于彼此改变形状或物理部位，进而影响所述梳状结构的金属条之间的边缘电容量。同时，平行板电容器可以更有效地监测手手掌侧的接触压力。对电容器板施加压力的手掌运动将促使所述电容器板彼此接近。所述电容器板的位移会表现为电容量变化而被感应。因而，所述智能手套电响应各种手部运动。此外，金属薄膜电阻器形式的温度微传感器响应环境变化或穿戴者的体温变化。