[发明专利]一种基于MARG传感器和磁场定位技术的数据手套

说明书

本发明提供了一种基于MARG传感器和磁场定位技术的数据手套，该数据手套利用MARG传感器组设计了人手姿态检测系统HAMS（Hand Attitude Measurement System），并结合磁场定位技术实时监测人的手部姿态，发挥HAMS定位不受外界干扰且能够检测人的手部位置信息的优势，结合磁场定位的设备简单，定位快速的特点，能够以低成本实现高性能的手部检测性能。

技术领域

本发明涉及一种数据手套的设计，尤其涉及一种基于MARG传感器和磁场定位技术的手套，即采用人手姿态测量系统HAMS和人手磁场检测模型来测定人手位姿信息的方法。

背景技术

人类与外界进行交互的过程中，手势动作是最重要的交互方式之一。人手具有很高的自由度，可以完成各种复杂的动作。人们用手势动作来表达思想，传递信息，与客观世界进行交互。社会的发展与技术的进步促使了很多新兴领域的出现，在这些新的领域中，手势动作受到越来越多的关注，人们希望记录、分析、再现这些动作。数据手套就是这样一种测量手的空间姿态、位置、手指弯曲角度并将信息记录或者传送到其他系统的硬件实现。它可以跟踪穿戴者灵活的手势姿态，记录穿戴者的动作，并实时地将其传送至显示系统。数据手套依托其自然高效的人机互动方式，在手语识别、游戏娱乐、动画设计、手术教学、康复治疗、远程控制、智能机器人、多媒体教学、军事情报等领域发挥着至关重要的作用，尤其在虚拟现实领域内，更是不可缺少的输入交互设备。

数据手套分为基于传感设备的系统和基于视觉图像的系统两种类型。其中，基于传感设备的系统主要有基于压电式、光纤式、机械式等。这些系统不仅价格比较昂贵，而且在实际应用中都有其特定的局限性，例如基于视觉图像的数据手套对光照有一定要求而且只能在特定的区域内使用，基于传感设备的柔性材料数据手套(如光纤式)由于材料疲劳所以使用寿命相对较短，机械式也存在因磨损而导致精度降低的问题。

低成本的数据手套使用6个航姿参考系统(AHRS)获取手在空间中的位置信息。由于传感器的精度和漂移影响，使得AHRS必须以复杂的解算算法才能够完成定位。使用6个AHRS只能检测出人手23个旋转自由度中的13个，而使用更多的AHRS一方面增加成本，另一方面对定位精度的要求更高。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种基于MARG(Magnetometer,Accelerometerand Rate Gyro)传感器和磁场定位技术的数据手套，该数据手套利用MARG传感器组设计了人手姿态检测系统HAMS(Hand Attitude Measurement System)，并结合磁场定位技术实时监测人的手部姿态，发挥HAMS定位不受外界干扰且能够检测人的手部位置信息的优势，结合磁场定位的设备简单，定位快速的特点，能够以低成本实现高性能的手部检测性能。

MARG(Magnetometer,Accelerometer and Rate Gyro)是指利用各向异性磁阻AMR、加速度计和陀螺仪组成的传感器组，具有尺寸小、精度高、低成本和冗余性等特点。HAMS(Hand Attitude Measurement System)是利用MARG传感器组设计的人手姿态检测系统，该系统采集多个传感器数据，能够提供物体的俯仰、横滚和偏航信息，并包含了嵌入式的姿态数据解算算法，具有提供准确可靠的姿态数据的功能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

数据手套由6个HAMS系统以及5个磁场发生线圈组成。