CN102323856A - 基于加速度传感器和ZigBee的数据手套 - Google Patents

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孙炎辉
丁纪峰
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Abstract

本发明公开一种基于加速度传感器和ZigBee的数据手套，通过分布在手套上五指以及手掌上的加速度传感器监测动作着的手势信息，通过ZigBee无线网络传到数据手套信号接收器。可实时监测的手部各个位置的加速度信号，分析出操作者的手部角度、手势、位移等信息，进而进行控制。具有结构简单、低成本、低功耗、稳定性好、效率高、便于移植、可多手套协同操作等优点。

Description

基于加速度传感器和ZigBee的数据手套
技术领域
本发明涉及一种数据手套，尤其是一种低成本、低功耗、稳定性好、效率高、便于移植、可多手套协同操作的基于加速度传感器和ZigBee的数据手套。
背景技术
近年来，随着虚拟现实技术及机器人技术的发展，数据手套得到了快速的普及与发展。传统的数据手套是基于应变片或者图像传感器，这种方式存在如下诸多缺点：成本高昂、维修难度大；只能单个手套动作，不能简单地实现多人协同操作；更换地点或者人员时需要重新调教。
ZigBee是一种新兴的基于IEEE802.15.4无线标准的近距离通信技术。工作于免执照的2.4GHz频段，网内可容纳多达65000个无线节点，点对点通信距离可从75米可扩展到几百米甚至是几千米，而且各节点之间可以通过接力传输的方式是传输距离达到最远。其优势在于低功耗、低复杂度、低成本、通信安全可靠、网络容量大。同时其无线网络支持星型网络、树状网络、网状网等多种网络拓扑结构。虽然，ZigBee技术为无线网络传输提供了一种更便捷、可靠的传输方式，已有较为广泛的应用前景，但是迄今为止还没有在数据手套上得以应用。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种低成本、低功耗、稳定性好、效率高、便于移植、可多手套协同操作的基于加速度传感器和ZigBee的数据手套。
本发明的技术解决方案是：一种基于加速度传感器和ZigBee的数据手套，有五指手套，在所述五指手套的指肚处分别设置有大拇指三轴加速度传感器、食指三轴加速度传感器、中指三轴加速度传感器、无名指三轴加速度传感器及小拇指三轴加速度传感器，在五指手套的手掌处设有手掌三轴加速度传感器，所述大拇指三轴加速度传感器与中指三轴加速度传感器通过第一两路三通选择开关与ZigBee发射模块相接，所述食指三轴加速度传感器与小拇指三轴加速度传感器通过第二两路三通选择开关与ZigBee发射模块相接，所述无名指三轴加速度传感器与手掌三轴加速度传感器通过第三两路三通选择开关与ZigBee发射模块相接。
本发明可通过分布在指肚和掌心的三轴加速度传感器采集控制者的手势信息，并通过ZigBee发射模块、ZigBee无线网络发送给接收端控制器，接收端控制器通过USB端口与上位机相连，实现数据的交付，从而感知感知操作者的手部动作，完成相应的控制。尤其是将大拇指三轴加速度传感器与中指三轴加速度传感器、食指三轴加速度传感器与小拇指三轴加速度传感器、无名指三轴加速度传感器与手掌三轴加速度传感器进行组合分别通过两路三通选择开关与ZigBee模块通信，更能有效提高其数据传输速度及稳定性，具有结构简单、低成本、低功耗、稳定性好、效率高、便于移植、可多手套协同操作等优点。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
 图2是本发明实施例的电路原理框图。
 图3是与本发明实施例配套使用的接收器原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1、2所示：有同现有数据手套相同的五指分离的五指手套1，与现有技术所不同的是在所述五指手套1的前端指肚处分别固定有大拇指三轴加速度传感器2、食指三轴加速度传感器3、中指三轴加速度传感器4、无名指三轴加速度传感器5及小拇指三轴加速度传感器6，在五指手套1的手掌处设有手掌三轴加速度传感器7，所有三轴加速度传感器均采用现有的型号为MMA7361LC的三轴加速度传感器。大拇指三轴加速度传感器2与中指三轴加速度传感器4通过第一两路三通选择开关8与ZigBee发射模块9相接，所述食指三轴加速度传感器3与小拇指三轴加速度传感器6通过第二两路三通选择开关10与ZigBee发射模块9接，所述无名指三轴加速度传感器5与手掌三轴加速度传感器7通过第三两路三通选择开关11与ZigBee发射模块9相接。第一两路三通选择开关8、第二两路三通选择开关10、第三两路三通选择开关11均采用型号为MAX339的模拟开关，ZigBee发射模块9采用TI公司的CC2430芯片。第一两路三通选择开关8、第二两路三通选择开关10、第三两路三通选择开关11及ZigBee发射模块9可固定在手套的背面。
与本发明实施例配套使用的接收器可以是现有技术的任意一种，可如图3所示：设有与ZigBee发射模块9配套的ZigBee接收模块（CC2430接收芯片），ZigBee接收模块通过串口-USB转换模块（CP2103）与USB接口模块相接。
工作原理：
本发明利用ZigBee网络协议构成无线网络进行数据采集及传输，当操作者戴上手套并作出动作时，安装在五指指肚以及手掌上的X、Y、Z三轴加速度传感器便会采集相应的加速度信息，加速度信息通过ZigBee模块进行相应的A/D采集和预处理并通过射频发射；接收端收到加速度信息后，通过USB端口将数据传输至上位机，上位机分析其动作、角度以及位移并进行相应的控制；当多副数据手套协同操作时，只需打开相应的电源开关便会自动加入网络，实现协同操作的功能。

Claims (1)

1.一种基于加速度传感器和ZigBee的数据手套，有五指手套（1），其特征在于：在所述五指手套（1）的指肚处分别设置有大拇指三轴加速度传感器（2）、食指三轴加速度传感器（3）、中指三轴加速度传感器（4）、无名指三轴加速度传感器（5）及小拇指三轴加速度传感器（6），在五指手套（1）的手掌处设有手掌三轴加速度传感器（7），所述大拇指三轴加速度传感器（2）与中指三轴加速度传感器（4）通过第一两路三通选择开关（8）与ZigBee发射模块（9）相接，所述食指三轴加速度传感器（3）与小拇指三轴加速度传感器（6）通过第二两路三通选择开关（10）与ZigBee发射模块（9）相接，所述无名指三轴加速度传感器（5）与手掌三轴加速度传感器（7）通过第三两路三通选择开关（11）与ZigBee发射模块（9）相接。
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