[发明专利]一种主动式柔性压力传感器的指尖交互系统及方法

权利要求书

1.一种主动式柔性压力传感器的指尖交互系统，其特征在于，包括：

传感器模块、信息处理模块和图像渲染与显示模块；

所述传感器模块包括微型压敏电阻、柔性传感器基底和柔性电线；所述微型压敏电阻在柔性传感基底上分布，所述柔性电线连接各个微型压敏电阻；

微型压敏电阻按照阵列分布方式在柔性传感基底上；

所述图像渲染与显示模块包括图像显示器和图形渲染器；

所述信息处理模块包括上位机和下位机；

所述传感器模块佩戴于指尖，微型压敏电阻的阻值根据之间的压力状态改变，所述传感器模块输出的电流随着阻值改变，所述电流传输到所述信息处理模块，所述信息处理模块将电流转换成阻值，再将阻值转换为压力值，并根据压力值判断指尖的移动方向，生成指令输入至图形渲染器，所述图形渲染器根据指令控制虚拟物体，图像显示模块对虚拟物体进行渲染。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信息处理模块包括上位机和下位机；其中，下位机包括下位机处理器和外围电路，上位机包括上位机处理器和硬件处理单元。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述下位机处理器为STM32开发板、基于AVR内核的单片机、ARM内核的单片机、CORTEX内核的单片机和51系列单片机中的一种。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述外围电路由电压测量电路、模数转化电路和无线通讯单元组成，其中所述无线通讯单元为蓝牙、wifi和Zig-Bee中的一种。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像显示器为HTCviv的虚拟现实头戴式显示器，Hololens增强现实头戴式显示器、手机和个人计算机显示器中的一种。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图形渲染器为Unity3D图形渲染器和UE4图形渲染器中的一种。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微型压敏电阻在柔性传感基底上分布，具体分布方式为：

所述微型压敏电阻按照3×3的矩阵、4×4的矩阵、圆形阵列和菱形阵列中的一种方式在所述柔性传感基底上分布。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述硬件处理单元为电脑。

9.一种主动式柔性压力传感器的指尖交互方法，其特征在于，针对上述的任一系统，具体步骤包括：

步骤一、在手指上佩戴所述传感器模块，用手指在表面上滑动、有方向地按压表面，使传感器模块的微型压敏电阻的阻值发生改变，使流过电阻的电流发生变化，电流传输到信息处理模块中；

步骤二、信息处理模块检测到电流的变化，并计算出各个微型压敏电阻的阻值，并经模数转化电路和电压测量电路将所述电阻值转化为对应微型压敏电阻所受到的压力值，并经无线通讯单元传递到所述上位机的硬件处理单元中，所述硬件处理单元将同一时刻所接收到的一组压力值按微型压敏电阻的排列方式转化成一个矩阵，并将该矩阵输入到已经训练好的分类器中进行分类，输出当前指尖的移动方向；

步骤三、所述分类器经接口将所述指尖方向传递到所述图像渲染与显示模块，所述图形渲染器控制虚拟物体的移动，对所述虚拟物体进行渲染，在所述图像显示器上进行显示。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述已经训练好的分类器，训练方式为：分类器的训练采用有监督学习的方式，通过佩戴所述传感器模块，提前获取手指在不同移动状态下的压力分布值，并进行标注，形成数据集。