[发明专利]一种用于手势识别的磁致伸缩智能手套

说明书

本发明为一种用于手势识别的磁致伸缩智能手套。该智能手套包括基套、柔性印刷电路板、磁致伸缩传感阵列和护套组成；其中，电路板附着在基套的外侧；传感阵列由5个传感单元构成，分布在柔性电路板上的五根手指处，每个传感单元各包覆、固定有一个护套；每个传感单元包括铁镍丝、永磁体和2～3个隧道磁电阻传感器；电路板的每根手指的关节处，各设置有一个隧道磁电阻传感器，隧道磁电阻传感器的两侧各固定有一个条状永磁体；本发明可以根据每个关节处传感器不同的输出电压判断每个关节的弯曲角度，每个手势对应每个隧道磁电阻传感器不同的输出电压范围，可以根据不同的输出电压对不同手势进行判断，从而实现对手势的精确识别。

技术领域

本发明基于隧道磁电阻效应和铁镍合金丝的逆磁致伸缩效应设计了一种具有手势识别功能的磁致伸缩智能手套，该手套能够准确检测不同手指关节的弯曲角度，可佩戴在手上对手指做出的不同手势进行精确识别。

背景技术

人手在日常生活中扮演着重要的角色，人们在相互交流时，总是有意无意地用手势来传达想法(如“来”、“你好”、“再见”等)。手势是人与人之间交流的重要途径，在人机交互、机器人控制、智能家居等领域发挥着重要作用。

目前，国内外已经开展了许多手势识别相关研究，利用包含传感器的智能手套进行手势识别是其中一种重要方法。但是很多智能手套仍存在许多弊端，如不能准确识别手指的弯曲角度、信号处理电路复杂、成本较高等。如CN 110865709 A公开了一种使用柔性形变传感器、数据采集卡、基套进行手势识别的智能手套，但其输出信号只有0和1两种结果，不能识别每个手指关节的弯曲角度，因此无法实现对手势的精确识别，在人机交互领域的应用仍受到一定的限制。

发明内容：

本发明的目的为针对目前的智能手套成本较高、信号处理电路复杂、不能精确识别弯曲角度的技术问题，提出了一种用于应用于手势识别智能手套的磁致伸缩传感器阵列。传感阵列由五个传感单元构成，每个传感单元由铁镍合金丝、隧道磁电阻传感器、方形永磁体及柔性方形护套构成。基于逆磁致伸缩效应，当磁致伸缩材料受到压力时，铁镍丝内部磁畴排列发生变化进而导致周围磁感应强度发生变化，此变化可由隧道磁电阻传感器检测并将磁信号转换成电压信号。铁镍合金丝具有易弯曲，可弯曲角度大，不易发生塑性形变的特点，因此可以做成磁致伸缩传感单元附着在手套上。当做出不同手势时，不同关节弯曲角度不同，对应的铁镍丝受到的压力不同，每个关节处磁场变化的大小不同。隧道磁电阻传感器可将变化的磁信号转化成电压信号，利用隧道磁电阻传感器检测每个关节的磁场变化，从而根据每个关节处传感器不同的输出电压判断每个关节的弯曲角度，每个手势对应每个隧道磁电阻传感器不同的输出电压范围，可以根据不同的输出电压对不同手势进行判断，从而实现对手势的精确识别。

本发明的技术方案是:

一种用于手势识别的磁致伸缩智能手套，其组成包括基套、柔性印刷电路板和磁致伸缩传感阵列和护套组成；其中，电路板附着在基套的外侧；传感阵列由5个传感单元组成，分布在柔性电路板上的五根手指处，每个传感单元各包覆、固定有一个护套；

电路板的投影形状同基套的形状；

每个传感单元包括铁镍丝、永磁体和2～3个隧道磁电阻传感器；

5个传感单元分别位于电路板的五个手指处的上表面；电路板的每根手指的关节对应处，各设置有一个隧道磁电阻传感器，隧道磁电阻传感器被焊接在电路板上，隧道磁电阻传感器的两侧电路板，各固定有一个条状永磁体，与传感器相距0.5～2mm，与传感器呈平行关系；

护套靠上部分有一个圆柱形通孔，通孔内固定有铁镍丝；护套靠下下半部为条形空腔，柔性电路板中的手指部分及其上面的永磁体和隧道磁电阻传感器位于其中；

其中，拇指两个关节处的隧道磁电阻传感器均为TMR2003型；其余四根手指中，每根手指的三个关节处，则为两端采用TMR2003型，中间采用TMR2503型；

所述的基套材料为尼龙或橡胶；所述护套材料为Agilus30；