一种可穿戴智能手套及识别部件和握力检测部件的制作方法

1.本实用新型涉及识别与监测技术领域，尤其涉及一种可穿戴智能手套及识别部件和握力检测部件。


背景技术：

2.可穿戴技术正蓬勃发展，消费者希望可穿戴设备更容易穿戴、更时尚，以及拥有更多功能。例如：现有的可穿戴手套，只有握力检测或者手势识别的功能，二者不可兼得。并且市面上的可穿戴智能手套具有一定的刚性，对手部动作产生了干预，并且灵敏度差，不能满足用户的使用需求。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种可穿戴智能手套及识别部件和握力检测部件，用于解决现有可穿戴智能手套的功能不能满足用户的使用需求的技术问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种可穿戴智能手套，包括识别部件、握力检测部件和控制单元；
6.所述识别部件，设置在手套的背部，用于采集手势的应变信号并将采集的所述应变信号传送至所述控制单元；
7.所述握力检测部件，设置在手套的掌心，用于采集握力的压力信号并将所述压力信息传送至所述控制单元；
8.所述控制单元，用于对所述应变信号和所述压力信号进行预处理，得到预处理后的第一应变信号和第一压力信号，以及任选地，将所述第一应变信号和第一压力信号传送至可穿戴智能手套的任选地其他内部和/或外部的部件或单元。
9.优选地，该可穿戴智能手套包括数据处理存储单元，所述数据处理存储单元，用于对所述第一应变信号和所述第一压力信号进行数据处理，得到手势数据和握力数据并将其存储。
10.优选地，该可穿戴智能手套包括与所述数据处理存储单元连接的显示单元，所述显示单元用于通过所述手势数据展示手势以及通过所述握力数据显示握持力。
11.优选地，该可穿戴智能手套包括adc转换单元，所述adc转换单元用于将所述应变信号和/或所述压力信号的模拟信号转换为数据信号，所述adc转换单元分别与所述识别部件、所述握力检测部件和所述控制单元连接。
12.优选地，所述识别部件呈u型形状，所述识别部件的长度为20mm～50mm，所述识别部件的宽度为3mm～10mm。
13.优选地，所述识别部件包括柔性应变传感器。其中，所述识别部件为对手势进行识别的部件，通过柔性应变传感器，对单根手指的动作(例如弯曲、伸直、摆动、转动等)，以及不同手指之间的并拢、张开，以及两根及以上手指相互配合的动作，例如分别摆出数字一至九的传统手势或者石头剪刀布的游戏手势，进行信号采集和后续处理。
14.本技术还提供一种识别部件，应用于上述所述的可穿戴智能手套，所述识别部件包括基底元件、设置在所述基底元件上的导电元件以及覆盖在所述导电元件上的封装元件，所述导电元件的两端均设置有电极。
15.优选地，所述导电元件为具有图形化的石墨烯-碳纳米管杂化导电薄膜或碳纳米管导电薄膜，所述导电元件的厚度为20nm～30μm。
16.优先地，所述基底元件和所述封装元件均为采用pdms或硅橡胶制作的，所述基底元件和所述封装元件的厚度均为300μm～800μm。
17.本技术还提供一种握力检测部件，应用于上述所述的可穿戴智能手套，所述握力检测部件包括下电极元件和覆盖在所述下电极元件的上电极元件，所述握力检测部件的长度和宽度均为5mm～15mm，所述握力检测部件的厚度小于2mm。
18.优选地，所述下电极元件为采用碳纳米管薄膜制作的，所述下电极元件上设置有采用激光烧蚀法制备的叉指电极。
19.优选地，所述上电极元件为以pdms为基材并采用模板法制作微观结构的上电极元件。
20.从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：本技术实施例提供的可穿戴智能手套及识别部件和握力检测部件，该可穿戴智能手套包括识别部件、握力检测部件、控制单元和数据处理存储单元，识别部件设置在手套的背部并用于采集手势的应变信号并将采集的应变信号传送至控制单元；握力检测部件设置在手套的掌心并用于采集握力的压力信号还将压力信息传送至控制单元；控制单元用于对应变信号和压力信号进行预处理，得到预处理后的第一应变信号和第一压力信号并将第一应变信号和第一压力信号传送至数据处理存储单元；数据处理存储单元用于对第一应变信号和第一压力信号进行数据处理，得到手势数据和握力数据并将其存储。该可穿戴智能手套通过识别部件和握力检测部件实现集手势识别和握持力监测于一体，还通过控制单元和数据处理存储单元对识别部件和握力检测部件采集的信号进行处理，得到能够展示手势动作及握力图形化的手势数据和握力数据，满足用户对手套的使用需求，解决了现有可穿戴智能手套的功能不能满足用户的使用需求的技术问题。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
22.图1为本技术实施例所述的可穿戴智能手套的框架图；
23.图2为本技术另一实施例所述的可穿戴智能手套的框架图；
24.图3为本技术另一实施例所述的可穿戴智能手套的框架图；
25.图4为本技术另一实施例所述的识别部件的制作流程图；
26.图5为本技术实施例所述的识别部件的测试图；
27.图6为本技术实施例所述的握力检测部件的测试图。
具体实施方式
28.为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.在本技术实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.在本技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
32.本技术实施例提供了一种可穿戴智能手套及识别部件和握力检测部件，用于解决现有可穿戴智能手套的功能不能满足用户的使用需求的技术问题。
33.实施例一：
34.图1为本技术实施例所述的可穿戴智能手套的框架图。
35.如图1所示，本技术实施例提供了一种可穿戴智能手套，包括识别部件10、握力检测部件20、控制单元30和数据处理存储单元40。
36.在本技术实施例中，识别部件10设置在手套的背部，主要用于采集手势的应变信号并将采集的应变信号传送至控制单元30。
37.需要说明的是，识别部件10主要用于识别穿戴该可穿戴智能手套用户的手势，识别部件10可以设置在与手指关节对应的手套背部，通过识别部件10能够准确获取用户的手活动手势的应变信号，便于给控制单元30和数据处理存储单元40提供精准的采集信号。在本实施例中，识别部件10可以为柔性应变传感器，且在可穿戴智能手套的背部每个与手指关节对应的位置均设置有识别部件10。在其他实施例中，识别部件10也可以为具有识别手势的其他传感器。
38.在本技术实施例中，握力检测部件20设置在手套的掌心，主要用于采集握力的压力信号并将压力信息传送至控制单元30。
39.需要说明的是，握力检测部件20主要用于检测穿戴该可穿戴智能手套用户手的握持力，且握力检测部件20可以设置在与手掌对应位置的手套掌心处，通过握力检测部件20能够准确获取用户手握力的压力信号，便于给控制单元30和数据处理存储单元40提供精准
的采集信号。在本实施例中，握力检测部件20可以为柔性压力传感器，在其他实施例中，也可以为具有检测握力的其他传感器。
40.在本技术实施例中，控制单元30主要用于对应变信号和压力信号进行预处理，得到预处理后的第一应变信号和第一压力信号，以及任选地，将第一应变信号和第一压力信号传送至可穿戴智能手套的任选地其他内部和/或外部的部件或单元。其中，可以理解为：控制单元30主要用于对应变信号和压力信号进行预处理，得到预处理后的第一应变信号和第一压力信号。也可以控制单元30主要用于对应变信号和压力信号进行预处理，得到预处理后的第一应变信号和第一压力信号，以及将第一应变信号和第一压力信号传送至可穿戴智能手套的任选地其他内部和/或外部的部件或单元。
41.需要说明的是，控制单元30主要是对应变信号和压力信号进行放大、滤波处理，得到放大、滤波后的第一应变信号和第一压力信号，并将第一应变信号和第一压力信号传送至可穿戴智能手套的任选地其他内部和/或外部的部件或单元。其中，任选地其他内部和/或外部的部件或单元可以为数据处理存储单元40，也可以为具有处理数据功能其他的单元或部件。
42.在本技术实施例中，控制单元30与至数据处理存储单元40之间设置有无线通信模块50，无线通信模块50主要是将控制单元30的信号传送至至数据处理存储单元40上。
43.需要说明的是，无线通信模块50可以通过无线wifi实现信号的传送，也可以通过其他无线通信方式实现信号的传送。在本实施例中，控制单元30还用于对于与控制单元30连接的元件进行初始化的配置、工作模式的设置，以及控制数据的流动方向、流动速度，将数据打包发给无线通信模块50。
44.在本技术实施例中，数据处理存储单元40主要用于对第一应变信号和第一压力信号进行数据处理，得到手势数据和握力数据并将其存储。
45.需要说明的是，数据处理存储单元40主要是对第一应变信号和第一压力信号进行特征提取和分类训练，得到可以用于展示手势动作及握力图形化的手势数据和握力数据，还将处理后的手势数据和握力数据进行存储。在本实施例中，特征提取可以采用现有的移动窗口法，在特定的小窗口中提取特征变量，然后对特征进行分类，可以采用现有的机器学习方法(包括深度学习)对特征与对应的类别进行建模，从而得到用于展示手势动作及握力图形化的手势数据和握力数据。
46.本技术提供的一种可穿戴智能手套，包括识别部件、握力检测部件、控制单元和数据处理存储单元，识别部件设置在手套的背部并用于采集手势的应变信号并将采集的应变信号传送至控制单元；握力检测部件设置在手套的掌心并用于采集握力的压力信号还将压力信息传送至控制单元；控制单元用于对应变信号和压力信号进行预处理，得到预处理后的第一应变信号和第一压力信号并将第一应变信号和第一压力信号传送至数据处理存储单元；数据处理存储单元用于对第一应变信号和第一压力信号进行数据处理，得到手势数据和握力数据并将其存储。该可穿戴智能手套通过识别部件和握力检测部件实现集手势识别和握持力监测于一体，还通过控制单元和数据处理存储单元对识别部件和握力检测部件采集的信号进行处理，得到能够展示手势动作及握力图形化的手势数据和握力数据，满足用户对手套的使用需求，解决了现有可穿戴智能手套的功能不能满足用户的使用需求的技术问题。
47.图2为本技术另一实施例所述的可穿戴智能手套的框架图。
48.如图2所示，在本技术的一个实施例中，该可穿戴智能手套包括与数据处理存储单元40连接的显示单元60，显示单元60用于通过手势数据展示手势以及通过握力数据显示握持力。
49.需要说明的是，显示单元60可以为显示屏，也可以为led屏。显示单元60不仅可以显示该可穿戴智能手套通过数据处理存储单元40处理后的手势动作及握力图形化，还可以显示识别部件10和握力检测部件20采集的信号数据。在本实施例中，显示单元60主要是便于用户查看监测数据。
50.图3为本技术另一实施例所述的可穿戴智能手套的框架图。
51.如图3所示，在本技术的一个实施例中，该可穿戴智能手套包括adc转换单元70，adc转换单元70用于将应变信号和/或压力信号的模拟信号转换为数据信号，adc转换单元70分别与识别部件10、握力检测部件20和控制单元30连接。
52.需要说明的是，adc转换单元70的输入端分别与识别部件10和握力检测部件20连接，adc转换单元70的输出端与控制单元30连接。adc转换单元70主要是将模拟信号转换为数字信号并对信号放大，在控制单元30对应变信号和压力信号预处理过程中降低其他对信号的干扰，提高预处理数据的精度和准确性。
53.在本技术的一个实施例中，识别部件10呈u型形状，识别部件10的长度为20mm～50mm，识别部件10的宽度为3mm～10mm。
54.需要说明的是，识别部件10呈u字形设置，降低识别部件10在识别过程中拉伸对应电极应力，能够提高识别部件10的长宽比，使得识别部件10，在相同的应变量下，其电阻变化量更大，拥有更好的灵敏度，采集的信号更为精准。
55.实施例二：
56.图4为本技术另一实施例所述的识别部件的制作流程图。
57.如图4所示，本技术还提供一种识别部件，应用于上述的可穿戴智能手套，识别部件包括基底元件11、设置在基底元件11上的导电元件12以及覆盖在导电元件12上的封装元件13，导电元件12的两端均设置有电极14。
58.需要说明的是，如图4所示，制作识别部件10的过程是：通过制备基底材料制作成基底元件11，之后将导电元件12转移到基底元件11上，再将导电元件12图形化，并将导电元件12的两端连接电极，最后覆盖上柔性材料制作的封装元件13，最终制作成识别部件。
59.在本技术的实施例中，基底元件11和封装元件13均为采用pdms或硅橡胶制作的，基底元件11和封装元件13的厚度均为300μm～800μm。
60.需要说明的是，基底元件11和封装元件13均优先选用柔性的pdms或硅橡胶，使得识别元件10能够与用户的皮肤紧密，使得识别元件10的贴合性好，便于手套的穿戴，也不会对用户手部动作产生干预。在本实施例中，对基底元件11和封装元件13的厚度规格限定，主要让识别部件10轻薄化，便于该可穿戴智能手套的穿戴。
61.在本技术的实施例中，导电元件12为具有图形化的石墨烯-碳纳米管杂化导电薄膜或碳纳米管导电薄膜，导电元件的厚度为20nm～30μm。
62.需要说明的是，导电元件12采用图形化的导电薄膜，使得识别元件10的灵敏度高。
63.实施例三：
64.本技术还提供一种握力检测部件，应用于上述的可穿戴智能手套，握力检测部件包括下电极元件和覆盖在下电极元件的上电极元件，握力检测部件的长度和宽度均为5mm～15mm，握力检测部件的厚度小于2mm。
65.需要说明的是，握力检测部件的长度和宽度均优先可以为10mm，握力检测部件的厚度优选选为1mm。
66.在本技术实施例中，下电极元件为采用碳纳米管薄膜制作的，所述下电极元件上设置有采用激光烧蚀法制备的叉指电极。上电极元件为以pdms为基材并采用模板法制作微观结构的上电极元件。
67.需要说明的是，制作握力检测部件20的过程是：在铜箔上生长碳纳米管，压扁后转移到pdms基底上，利用激光烧蚀法烧制图形，制备下电极元件的叉指电极；在上电极元件中，基于砂纸模板，构建表面微观结构，倒入pdms进行固化，将砂纸模板剥离后，滴加碳化钛真空烘干制作成上电极元件。将上电极元件覆盖在下电极元件上得到握力检测部件20。在本实施例中，采用基于模板法、激光烧蚀法制作的握力检测部件20具有良好的灵敏度，提高该可穿戴智能手套检测压力的精确度。握力检测部件20采用微结构设计，使得握力检测部件20便于轻薄化设计。
68.图5为本技术实施例所述的识别部件的测试图，图6为本技术实施例所述的握力检测部件的测试图。
69.在本技术实施例中，采用上述的识别元件10和握力检测部件20进行测试，例如：将识别元件10设置在用户手指关节处，用户手指弯曲，得到手指关节弯曲与电阻值变化关系图，如图5所示，由图5可知，随手指弯曲力度增大检测得到的电阻值明显增大。用户手握50g物体和500g物体(如洗瓶)，检测得到信号强度变化如图6所示。
70.终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
71.所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
72.存储器可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
73.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
74.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
75.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
76.另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
77.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
78.以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。