[发明专利]一种指环类可穿戴设备及人机交互方法

说明书

本发明提出了一种指环类可穿戴设备及人机交互方法，采用压力触控传感器和惯性测量单元，检测手指在其表面的按压位置、力度以及滑动方向数据，以及线加速度和角速率变化数据，从而将手指位移、转动、敲击、特定手势等各种运动状态转化为计算机输入指令；将该设备佩戴在食指上，用拇指按压压力触控传感器表面实现控制指令的输入，在二维环境下运作，能极大的降低使用计算完成常规任务时手在键盘和鼠标间的切换时间；设置有6自由度惯性测量单元和压力触控传感器，能极大丰富人与计算机、3D设备的交互方式；同时，多个指环的配合操作能实现更加丰富的手势和功能，为2D、3D场景下的交互提供了无限的可能。

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，尤其涉及一种指环类可穿戴设备及人机交互方法。

背景技术

目前，台式计算机、平板电脑、2D、3D智能电视、虚拟现实设备(Virtual Reality)、甚至大型视觉平台洞穴自动虚拟环境(CAVE Automatic Virtual Environment)等需要交互的智能设备和应用场景不断增多，人与智能设备的交互方式从传统的2D需求逐渐扩展到3D环境下的交互需求。

在2D交互的典型应用场景中，计算机在人们的工作和生活中的越来越重要，人们在计算机前消耗的时间也越来越多。传统的鼠标作为必不能少的两种输入设备之一，它的发明对人与计算机交互的提高有重大意义。几十年来，鼠标基本上没什么改进，其只能单调的在二维的平面移动，严重危害手腕健康，让人越来越无法忍受。在3D交互的应用场景中，如3D游戏、3D视频编辑、3D图形设计等，传统的和正在发展的3D交互设备，如3D鼠标(3Dconnexion Space Navigator)，基于Kinect的图像手势识别，Leap Motion的红外手势识别以及Wiimote游戏手柄等，它们能在特定的应用场景中达到一定的交互目的，但总体上其存在应用场景单一、识别速度慢、容易出现错误等众多缺陷。如基于摄像头或红外传感器的手势识别，识别速度较慢，在手被物体或自己遮挡时不能很好的识别。因此，随着在2D交互领域从单一的桌面计算机转向更为丰富的多样化平面，传统鼠标类交互设备在这些场景中应用时存在很大的局限性，无法满足当前以及以后的发展需求。而在3D交互需求暴增的情况下，仍缺少一种便携的，精确稳定，适合场景应用的交互设备。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种指环类可穿戴设备及人机交互方法，其能够戴在食指上，通过检测食指的位移、方位和旋转以及拇指的按压、滑动等操作，并映射到2D平面或3D空间，能改进人与计算机的2D交互方式与改善交互体验，同时在3D交互场景中能提供功能丰富、稳定精确的交互手段。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种指环类可穿戴设备，其包括指环状外壳，还包括压力触控传感器、惯性测量单元、无线通信单元、中央控制单元和电源，其中，压力触控传感器镶嵌在指环状外壳表面，压力触控传感器、惯性测量单元、无线通信单元分别与中央控制单元信号连接，压力触控传感器、惯性测量单元、无线通信单元、中央控制单元和电源电性连接，其中，

压力触控传感器，检测手指在其表面的按压位置、力度以及滑动方向数据；

惯性测量单元，检测线加速度和角速率变化数据；

中央控制单元，接收压力触控传感器和惯性测量单元反馈的数据，计算并输出二维演示平面内的光标左键、右键、移动和拖拽指令，或者输出三维演示空间内的选取、移动和旋转指令；

无线通信单元，接收并发射中央控制单元输出的指令信号。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述惯性测量单元包括3轴加速度传感器和3轴陀螺仪。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括USB接收器，所述无线通信单元为2.4G、蓝牙或者Wi-Fi通信模块，无线通信单元与USB接收器信号连接。