[发明专利]一种柔性智能手套

说明书

本公开涉及一种柔性智能手套，其检测细小的手部和手指运动，同时允许穿戴者灵活地做出各种手势。柔性智能手套具有小于大约100μm的厚度，并包含放置在指关节的电容微传感器。微传感器是构建在衬底上的、由柔软材料如聚酰亚胺制成的薄膜器件。叉指蜿蜒形的电容器监测手背的张力，而平行板电容器监测手掌的接触压力。因而智能手套电响应于各种类型的手部运动。响应于体温变化的薄膜电阻器也形成在柔性衬底上。运动和温度数据经由无源RFID标签或有源无线发送器从手套传输到微处理器。ASIC嵌入智能手套以将实时传感器数据转发到远程处理器。

技术领域

本公开一般涉及可穿戴技术，并且特别地涉及具有嵌入的电容微传感器的虚拟现实手套。

背景技术

可穿戴电子技术是当前快速成长的领域。可穿戴技术的示例包括智能手表、持续医疗监测器、活动及健身监测器和带有环境传感器的服装。高科技服装包括虚拟现实服装，如用于虚拟现实游戏的头戴式平视显示屏、计算机化眼镜和有线智能手套。有些商用智能手套包括带有光学输入/输出器件的运动传感器、微机电系统(MEMS)传感器或微型陀螺仪。然而，商用智能手套存在厚重、庞大、用户的手部难以穿戴和脱下等缺点。此外，由于手的运动范围大，耐用性和可靠性特别是智能手套设计者面临的挑战。

发明内容

一种薄柔性智能手套，能够检测细微的手和手指运动，同时允许穿戴者自由灵活地作出各种手势。所述柔性智能手套包含电容微传感器，其在对应于手关节的部位处放置在手套中。所述电容微传感器是薄膜器件，其构建在由柔性材料例如聚酰亚胺制成的柔性衬底上。所述柔性衬底允许所述微传感器响应手和手指运动弯曲而不会破裂。所述电容微传感器包括由可压缩的聚酰亚胺介电材料分隔的金属特性。不同类型的电容结构可以用于感应手的不同部位。例如，叉指梳形结构可以更有效地用于监测手背的弯曲。当佩戴者弯曲他们的手关节时，手指的张力将拉伸弹性手套材料，从而使所述叉指结构相对于彼此改变形状或物理部位，进而影响所述梳状结构的金属条之间的边缘电容量。同时，平行板电容器可以更有效地监测手手掌侧的接触压力。对电容器板施加压力的手掌运动将促使所述电容器板彼此接近。所述电容器板的位移会表现为电容量变化而被感应。因而，所述智能手套电响应各种手部运动。此外，金属薄膜电阻器形式的温度微传感器响应环境变化或穿戴者的体温变化。

由所述微传感器生成的电信号可用于接触焊盘，连接线可以耦合到所述接触焊盘，以提取从手套传输到位于手套不同部分的微处理器或手套外部的传感器信号。传感器数据与远程目的地的通信可以是无线形式。例如，RFID标签可用于积累和存储传感器数据并放弃询问无线电信号的缓存数据。可选择地，应用特定集成电路(ASIC)上的有源无线发送器可以嵌入所述智能手套，以将实时传感器数据转发到远程处理器。薄型形状因数允许所述智能手套适用于各种各样的使用者并且用途广泛。

附图说明

在附图中，相同附图标记标识类似元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置并未按照比例绘制。

图1为根据现有技术的现有智能手套的示图。

图2为根据此处描述的一个实施例的嵌入有长距离电容微传感器的柔性智能手套的顶侧示图。

图3为根据此处描述的一个实施例的包括嵌入在一些指关节处并耦合到ASIC的弯曲微传感器的柔性智能手套的顶侧示图。

图4为根据此处描述的一个实施例的具有嵌入式压力微传感器的柔性智能手套的手掌侧示图。

图5为包括水平和垂直叉指梳状结构和平行板电容器的示例性集成微传感器组件设计的俯视图。

图6为如图5所示的叉指梳状结构中电交互的近景透视图。

图7为根据此处描述的一个实施例的电容传感器的俯视图。

图8为能够并入图3所示的柔性智能手套的现有电容传感器单元俯视图。