申请/专利权人：华东师范大学

申请日：2024-02-04

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117873345A

主分类号：G06F3/043

分类号：G06F3/043;G06F3/04883;G06F3/01

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：本发明涉及一种手势识别与触觉反馈一体化的智能交互装置，结合了采用MEMS制造工艺的热电堆阵列和超声波换能器阵列，支持多模式触觉反馈，实现高度精准的用户交互体验。热电堆阵列感知手势温度，以进行手势识别，获得手部位置信息；超声波换能器阵列根据获取的手部位置信息，通过发射超声波，在手部指定位置形成超声波聚焦，实现触觉反馈。上述技术方案通过结合热电堆手势识别和超声波触觉反馈，采用MEMS制造工艺，实现智能装置一体化，提升交互体验感和沉浸感。

主权项：1.一种手势识别与触觉反馈一体化的智能交互装置，其特征在于，包括：手势识别模块，包括热电堆阵列，用于检测用户手部温度，通过塞贝克效应将温度信号转化为电信号，实现对手势的捕捉；信号处理模块，接收手势识别模块的输出；该模块包括信号放大电路、模数转换电路和微处理器，用于放大、转换手势识别模块输出的模拟差分信号为数字信号，数字信号经数据总线，由微处理器处理，获取手部位置信息，微处理器还用于产生触觉反馈模块所需驱动信号；触觉反馈模块，包括超声波换能器阵列，微处理器输出的信号经过调制电路，驱动超声波换能器阵列发射超声波，在手部指定位置聚焦；通过微处理器的内置算法，控制所述阵列的开启和关闭，调制频率，从而实现人体组织可感知的触觉反馈；所述内置算法，具体步骤如下：S1：设定中心频率xHz和感知频率yHz，得信号周期T1为1x；S2：手势识别触发，通过手势识别模块确定触觉反馈手部位置；S3：计算频率调制参数，计算出控制周期T2的数量n1为xy；S4：根据控制周期T2的数量n1，计算超声波换能器阵列的开启和关闭周期数，进行频率调制；阵列开启的信号周期T1数n2为n12个，关闭的信号周期T1数n3为n12个；S5：控制换能器阵列的开启和关闭：控制阵列n2个T1开启，n3个T1关闭，并依次循环，以此实现yHz的频率调制效果；超声波换能器阵列通过将多个换能器阵列集成封装，提供多点、多频率结合的触觉反馈；实施方法如下：S1：封装数个换能器阵列，每个子阵列代表一个触觉反馈点，编号为d1，d2，d3…dn，具有不同的频率特性；S2：手势识别触发，利用手势识别模块获取手部位置信息，确定需要同时实现触觉反馈的一个或多个点；S3：根据手势识别信息，计算多模式触觉反馈的参数，控制各子阵列以不同频率d1阵列xHz，d2阵列yHz，d3阵列zHz…dn阵列aHz同时向指定位置聚焦，每个子阵列的驱动信号持续时间为t1、t2、t3…tn，通过改变频率参数和持续时间参数，能够在一个点感知到不同强度、不同表面纹理的触觉；存储单元中存储各个子阵列的位置信息，若S2中确定多个需要同时实现触觉反馈的点，微处理器生成驱动信号，控制距离各个点最近的子阵列发射超声波，实现多点触觉反馈；驱动信号调制电路，用于将微处理器输出的驱动信号调制，以驱动超声波换能器阵列；存储单元，用于存储微处理器的运行程序、内置算法、阵列位置信息、频率参数及外部输入的参数；装置壳体，用于支撑、嵌入及包装各部件，制作为一体化装置；电源管理系统，置于装置壳体内，提供装置所需的电能，并负责有效的能源管理，以确保稳定运行；通信接口，与存储单元连接，用于与其他设备或系统进行通信，即与外部设备的数据传输或用户界面的连接；显示器，嵌于装置壳体前面板，用于显示手势和虚拟对象的交互；输入键盘，嵌于装置壳体前面板，用于控制装置的开启、关闭、运行及参数设置。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 华东师范大学 手势识别与触觉反馈一体化的智能交互装置

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