[发明专利]一种基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法

权利要求书

1.一种基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法，其特征在于，在手臂的大臂处附着大臂IMU追踪模块(1)，小臂处附着小臂IMU追踪模块(2)，手背处附着手部IMU追踪模块(3)，食指第一指节处附着食指IMU追踪模块(4)，获取大臂、小臂、手背以及食指第一指节的空间方位，利用无线传输将整个胳膊的动作输入到VR系统。

2.根据权利要求1所述基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法，其特征在于，所述大臂IMU追踪模块(1)、小臂IMU追踪模块(2)和手部IMU追踪模块(3)通过绑带附着在肢体上；所述食指IMU追踪模块(4)设置在一个指环或者戒指(5)上，所述指环或者戒指(5)上靠近大拇指的一侧具有触摸按钮(6)，以便于大拇指进行触摸输入。

3.根据权利要求2所述基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法，其特征在于，所述触摸按钮(6)为电容式触摸按键，供用户进行触摸输入，以实现进一步的交互操作。

4.根据权利要求1所述基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法，其特征在于，通过所述食指IMU追踪模块(4)追踪食指第一指节的空间方位信息，并以此信息来模拟整个手部的动作，实现对手部动作的追踪。

5.根据权利要求4所述基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法，其特征在于，通过手背以及食指第一指节的空间方位计算出食指第一指节向掌心弯曲的角度即食指第一指节与手背的夹角a1以及食指向外侧伸展的角度α，根据手指节与手背的几何关系以及手指节之间的几何关系，模拟出整个手部的动作。

6.根据权利要求5所述基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法，其特征在于，用β表示无名指向外侧的伸展角度为，θ表示小指向外侧的伸展角度，a2表示食指第二指节与第一指节的夹角，a3表示食指第三指节与第二指节的夹角，则模拟整个手部的动作的方法为：

当做简单的手部运动时，认为β≈-α，θ≈-2α，模拟出整个手部的姿态；

当手部抓握物体时，认为a2≈a1*1.37，a3≈a1*1.47或者认为a1≈a2≈a3，模拟出手指抓握的姿态。

7.根据权利要求6所述基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法，其特征在于，当满足以下条件时，可认为抓握住物体：

1.a1大于一定抓握阈值，认为抓握了物体，当a1小于此阈值时，认为松开了物体；

2.手与物体的距离小于一定距离；

3.掌心方向朝向物体，角度偏差小于一定角度；

4.抓握/松开时，食指具有一定的角速度。

8.根据权利要求1所述基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法，其特征在于，获取大臂、小臂、手背以及食指第一指节的空间方位后，计算手臂各个关节的空间位置信息，各个关节空间位置如下：

J1＝J0+V0*L0

J2＝J1+V1*L1＝J0+V0*L0+V1*L1

J3＝J2+V2*L2＝J0+V0*L0+V1*L1+V2*L2

J4＝J3+V3*L3＝J0+V0*L0+V1*L1+V2*L2+V3*L3

其中，J0是肩关节的三维空间位置坐标，J1是肘关节的三维空间位置坐标，J2是腕关节的三维空间位置坐标，J3是食指第一指节的三维空间位置坐标，J4是食指第二指节的三维空间位置坐标，V0是朝着肢体末端的大臂空间方位三维向量，V1是朝着肢体末端的小臂空间方位三维向量，V2是朝着肢体末端的手背空间方位三维向量，V3是朝着肢体末端的食指第一指节空间方位三维向量，L0是大臂长度，L1是小臂长度，L2是手背长度，L3是食指第一指节长度。

9.根据权利要求1所述基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法，其特征在于，通过记录各个关节的空间位置信息，计算各个关节的运动速度与方向。