[发明专利]一种可穿戴光纤传感袖套及其手腕扭转运动识别方法

说明书

本发明涉及一种可穿戴光纤传感袖套及其手腕扭转运动识别方法，可穿戴光纤传感袖套由可穿戴的袖套以及布置在可穿戴的袖套上的复合柔性光纤传感器组成；复合柔性光纤传感器由光纤光栅传感器和弹性绳组成，光纤光栅传感器的一端和弹性绳的一端固定连接；手腕扭转运动识别方法为：将可穿戴光纤传感袖套穿戴在待检测的腕关节处，记录腕关节位置的扭转角度与光纤光栅传感器反射波长值之间的对应关系，采用动态标定方法解算出扭转角度标定函数，根据扭转角度标定函数计算每次手腕扭转后对应的关节扭转角度。本发明提高了光纤光栅传感器用于大应变的人体关节检测场合的耐用度和可靠性，有效解决了固定的标定系数下检测人穿戴时定位不准确导致的误差。

技术领域

本发明属于光纤智能感知和人体姿态识别技术领域，涉及一种可穿戴光纤传感袖套及其手腕扭转运动识别方法。

背景技术

智能时代近在咫尺，智能机器人日益走进人们的日常生活。人体关节运动姿态检测对深入研发类人机器人、智慧医疗康复等领域有着重要意义。当前的人体姿态识别方法主要是利用机器视觉，在所得的图像中标记特征点，结合识别特征点的空间识别算法来识别人体姿态。在图像处理技术的进步下，使用机器视觉的方法来识别人体姿态具有良好的实时性和较高的准确性，但是该方法也有一定的局限性，如：

(1)在拍摄获取图像时的光线会对结果产生影响，当光线偏暗时会导致图像识别效果下降；

(2)摄像头在采集图像的时候有可能会信息过采集，这样就会造成隐私泄露的风险，此外在某些特殊场合下不能使用该方法进行采集；

(3)图像采集时摄像头需要固定安装在某一位置，受此影响被采集者的活动范围受到限制，不能全方位的识别人体姿态。

现有技术是基于可见光监测图像和红外监测图像进行被监测人行为分析；基于物理传感器的数据捕捉人体各部位的运动状态，其物理传感器一般是加速度传感器、角度或者磁力传感器；另一种人体监测装置是基于雷达波束的发送与反射获取监测对象的运动。图像监测的技术，受到采集图像的质量的影响，在光线条件不好的情况下，识别效果不佳；物理传感器的技术，由于材质偏硬穿戴不舒适，且不抗电磁场的干扰；基于雷达波的技术，同样也是不抗电磁场的干扰。此外，还有利用肌电信号监测传感器，其传感器需要直接贴附在人的皮肤上，给穿戴的检测人带来了很大的穿戴不适。例如，专利申请CN108852361A提出了一种将光纤传感器用3D打印一次成型嵌入服装内部，但其使用的技术成本相对较高，且传感器放置在对应关节监测位置上，在大应变的情况下有损坏的风险；专利申请CN113566857A提出的方法仅适用于人体关节的弯曲，不能监测扭转的运动，且其使用的方法也是将光纤应变传感模块放在对应关节处也有损坏的风险。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种可穿戴光纤传感袖套及其手腕扭转运动识别方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可穿戴光纤传感袖套，由可穿戴的袖套以及布置在可穿戴的袖套上的复合柔性光纤传感器组成；

复合柔性光纤传感器由光纤光栅传感器和弹性绳组成，光纤光栅传感器的一端和弹性绳的一端固定连接；弹性绳的另一端以及光纤光栅传感器的光栅栅区远离弹性绳的一侧均通过胶水固定在可穿戴的袖套上，且弹性绳主体与可穿戴的袖套采用棉线缝纫的方式连接。