[发明专利]一种引导人类上肢运动的穿戴式交互设备

说明书

本发明涉及一种引导人类上肢运动的穿戴式交互设备，包括：MEMS传感器、MCU控制模块、振动电机模块和上位机虚拟环境；MEMS传感器用于采集人体上肢运动信息，并将人体上肢运动信息发送到MCU控制模块；MCU控制模块用于接收人体上肢运动信息，并将人体上肢运动信息发送到上位机虚拟环境；上位机虚拟环境用于接收人体上肢运动信息，并根据人体上肢运动信息生成触觉编码指令，将触觉编码指令发送到MCU控制模块；振动电机模块用于接收MCU控制模块发送的触觉编码指令，根据触觉编码指令进行振动，引导人体上肢运动。本发明通过MEMS传感器采集人体上肢运动信息，提高了运动引导的精度。

技术领域

本发明涉及运动引导技术领域，特别是涉及一种引导人类上肢运动的穿戴式交互设备。

背景技术

中国空间站作为有人参与的大型长寿命的空间研究设施，将被建设成为国家级太空实验室，开展领域广泛和系列化的空间科学研究，推动空间科学重要领域进入世界前列，取得重大发现，引领技术发展，推动空间科学与应用实现跨越式发展。空间科学实验是指在空间站进行的科学实验，由地面科学家发出控制指令，控制实验参数，或是向空间站的航天员发出指令，命令航天员手动控制实验。

面向各类实验控制特性的交互需求，需要研究实现遥科学可穿戴引导系统，通过肢体、穿戴式设备对模块的提拉旋转和更换维修等有能量注入的操作实现地面人员与航天员引导协同交互。目前获取人体姿态信息采用视觉方法较多，如使用Kinect设备，但光学设备存在遮挡和精度不高的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种引导人类上肢运动的穿戴式交互设备，提高了引导精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种引导人类上肢运动的穿戴式交互设备，包括：MEMS传感器、MCU控制模块、振动电机模块和上位机虚拟环境；

所述MEMS传感器用于采集人体上肢运动信息，并将所述人体上肢运动信息发送到所述MCU控制模块；

所述MCU控制模块用于接收所述人体上肢运动信息，并将所述人体上肢运动信息发送到所述上位机虚拟环境；

所述上位机虚拟环境用于接收所述人体上肢运动信息，并根据所述人体上肢运动信息生成触觉编码指令，将所述触觉编码指令发送到所述MCU控制模块；

所述振动电机模块用于接收所述MCU控制模块发送的触觉编码指令，根据所述触觉编码指令进行振动，引导人体上肢运动。

可选地，所述引导人类上肢运动的穿戴式交互设备还包括蓝牙模块，所述MCU控制模块和所述上位机虚拟环境通过所述蓝牙模块进行数据传输。

可选地，所述蓝牙模块为HC-05蓝牙模块。

可选地，所述MCU控制模块包括ArduinoNano单片机。

可选地，多个振动电机模块分布在人体上肢，所述MCU控制模块包括多个PWM输出口，各振动电机模块通过PWM输出口与所述MCU控制模块进行数据通信。

可选地，所述上位机虚拟环境通过Unity3D搭建。

可选地，所述上位机虚拟环境使用蓝牙串口通信。

可选地，所述振动电机模块包括直流偏心旋转块电机。

可选地，所述上位机虚拟环境接收主端人员的人体上肢运动信息和从端人员的人体上肢运动信息；

主端人员的人体上肢运动信息和从端人员的人体上肢运动信息包括左臂的运动信息和右臂的运动信息；所述左臂的运动信息和所述右臂的运动信息均包括腕关节点坐标、肘关节点坐标和肩关节点坐标；用肘关节点坐标指向腕关节点坐标的相对向量表示小臂的相对向量，用肩关节点坐标指向肘关节点坐标的相对向量表示大臂的相对向量；