CN107037884A - 一种人体智能识别及手势操作控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种人体智能识别及手势操作控制***，包括：微控制器，与微控制器连接的操作器，以及安装在操作器上的人体感应识别装置和动作识别装置；所述人体感应识别装置为热释电红外传感器，微控制器根据热释电红外传感器反馈的信号判断人体的进入、离开；所述动作识别传感器为至少两组外收发传感器，微控制器根据不同组红外收发传感器信号变化的时间差，判断手势动作方向是向左或向右划，进而改变受控电器工作状态。本发明利用热释电红外传感器来判断人体的进入、离开，利用至少两组红外收发传感器来判断人体的手势动作，并根据手势动作改变受控电器的工作状态，简化操作流程，实现受控电器智能自动开关机，控制方便智能、识别准确率高。
Description
技术领域
本发明涉及家用电器智能控制技术领域，尤其涉及一种人体智能识别及手势操作控制***。
背景技术
目前，市面上的家用电器(如燃气热水器、吸油烟机)交互面板的唤醒和操作主要采用按键和触摸两种方式。其应用中主要有以下不足：
1)未设置开关按键灯的面板，在光线较暗时不易找到对应按键进行操作，增加操作难度。有开关机键电源指示功能的燃气热水器，电源LED灯一直常亮，LED指示灯工作使用时间长，亮度和寿命也逐渐降低，极易出现损坏
2)很多家用电器开机使用时，需要触摸不同的按键，在操控上比较麻烦。如使用吸油烟机时，需先触摸开机键，再触摸档位键，从而启动电机工作。
3)按键响应力度不易控制，受结构尺寸变化的影响，容易出现卡死或虚键等失效现象，且按键寿命有限，操作体验较差。
4)触摸按键虽然比较成熟和易用，但是仍需要进行接触操作，便捷性不高。特别对于吸油烟机而样，烟机长期使用后面板表面附着油污层，触摸操作时灵敏度较低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种操控简单方便、识别准确率高的人体智能识别及手势操作控制***。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种人体智能识别及手势操作控制***，其特征在于，包括：微控制器，与微控制器连接的操作器，以及安装在操作器上的人体感应识别装置和动作识别装置；所述人体感应识别装置为热释电红外传感器，微控制器根据热释电红外传感器反馈的信号判断人体的进入、离开；所述动作识别传感器为至少两组外收发传感器，微控制器根据不同组红外收发传感器信号变化的时间差，判断手势动作方向是向左或向右划，进而改变受控电器工作状态。
作为改进地，在热释电红外传感器上设有透镜，通过透镜调节热释电红外传感器的识别角度和识别距离。
作为改进地，在热释电红外传感器上连接有直流电源，热释电红外传感器输出的信号经三极管放大后与微控制器的I/O口连接。
作为改进地，当人体感应识别装置感应到人体进入并持续停留超过设定时间T1，则认为进入成功，微控制器发送开机命令唤醒受控电器并顺延一段时间T2；唤醒期间，微控制器持续监测人体感应识别装置的输出信号，如果连续时间T3检测到人体感应识别装置没有信号输出，则认为人体离开，微控制器发送关机命令；否则一直维持受控电器开机状态。
作为改进地，相邻两组红外收发传感器之间的距离大于15cm。
作为改进地，所述红外收发传感器包括红外发射二极管和接收器，红外发射二极管持续发射红外信号，接收器处于接收状态，红外发射二极管和接收器安放在同一个平面。
作为改进地，所述受控电器为吸油烟机，所述操作器为吸油烟机操作面板，所述微控制器为烟机控制器；烟机控制器根据人体感应识别装置感应到的以下行为做出相应的功能启动与关闭：
1)当感应到人体活动并停留超过设定时间时，自动开启吸油烟机，并以高速档运行；在人体感应识别装置持续检测到有人体活动的过程中，如果人为触碰吸油烟机操作面板上的关机按键关闭烟机，则在此次持续检测到有人体活动过程中不再自动开启吸油烟机。
2)当感应到人体离开时，烟机控制器进入倒计时，并在倒计时结束后控制吸油烟机自动关机。
3)当感应到人体离开后10min内再次进出入并停留超过设定时间时，吸油烟机继续按原状态工作。
作为改进地，手势动作识别方法如下：
1)在关机或待机状态下，向左挥手一次，烟机控制器启动吸油烟机并以高速档运行，同时开启照明灯。
2)在运行状态下，向左挥手一次，烟机控制器启动延时功能，进入倒计时，倒计时结束后关机；在延时关机状态下，向左挥手一次，直接进入关机状态。
3)在运行状态下，向左挥手两次，且两次间隔不超过设定时间，则烟机控制器直接控制吸油烟机关机。
4)在运行状态下，向右挥手进行吸油烟机风速调节，每向右挥手一次，运行状态在不同风速间依次切换。
作为改进地，在利用手势动作改变吸油烟机工作状态时，操作面板上的图标指示灯同步显示相应的工作状态。
本发明的有益效果是：
一、利用热释电红外传感器来判断人体的进入、离开，利用至少两组红外收发传感器来判断人体的手势动作，并根据手势动作改变受控电器的工作状态，简化操作流程，实现受控电器智能自动开、关机，控制方便智能、识别准确率高。
二、利用动作识别传感器对操作面板正前方手势动作进行识别，无须按键、触摸操作，实现手势控制，用户无需触摸操作面板操作吸油烟机，避免与烟机表面油污接触，且能提升操控灵敏度、提升按键使用寿命。
附图说明
图1所示为本发明提供的人体智能识别及手势操作操作***结构框图。
图2所示为操作器结构示意图。
图3所示为红外收发传感器结构示意图
图4所示为热释电红外传感器在水平方向上的感应范围图。
图5所示为热释电红外传感器在垂直方向上的感应范围图。
1：操作器，2：人体感应识别装置，3：动作识别传感器，4：微控制器。
3-1：红外发射二极管，3-2：接收器。
具体实施方式
为方便本领域技术人员更好地理解本发明的实质，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细阐述。
如图1-图5所示，一种人体智能识别及手势操作控制***，包括：微控制器4，与微控制器4连接的操作器1，以及安装在操作器1上的人体感应识别装置2和动作识别传感器3。所述人体感应识别装置2为热释电红外传感器，微控制器4根据热释电红外传感器反馈的信号判断人体的进入、离开。所述动作识别传感器3为至少两组外收发传感器，微控制器4根据不同组红外收发传感器信号变化的时间差，判断手势动作方向是向左或向右划，进而改变受控电器工作状态，避免了直接接触操作，提升操作便捷性和互动性。
其中，所述人体感应识别装置2为热释电红外传感器。由于人体的恒温效应，会发出固定波长的红外线，热释电红外传感器探测到人体发出的红外线时，受温度影响传感器内部产生电荷移动，经硬件电路处理后形成电信号的变化，传送给微控制器4，微控制器4收到信号即认为人体进入感应范围内，且能够持续感应人体存在，当人体退出感应范围外时，热释电红外传感器不再收到红外信号，电荷恢复，微控制器4收到复位信号，便感知到人体离开。
在热释电红外传感器上设有透镜，利用透镜可以对角度100度和最远5-7米范围内的人体信号进行感应识别。为了防止频繁触发唤醒开机，本实施例中设置有效感应范围为0.5米、水平角度120度、垂直角度30度为有效识别区。热释电红外传感器采用5V直流电源供电，模拟输出信号通过三极管接微控制器4I/O口。
当人体进入感应范围并持续停留5s以上，热释电红外传感器持续输出高电平，则认为进入成功，微控制器4发送开机命令唤醒开机并顺延5s。唤醒期间持续监测热释电红外传感器输出信号，如果连续5s检测到热释电红外传感器没有信号输出，则认为人体离开，微控制器4发送关机命令；否则一直维持开机状态。
本实施例中，红外收发传感器为设置在操作器1正面的两组。红外收发传感器主要由红外发射二极管3-1和接收器3-2组成，红外发射二极管3-1持续发射红外信号，接收器3-2处于接收状态，红外发射二极管3-1和接收器3-2安放在同一个平面。正常状态下，接收器3-2无法接收到信号，发射和可接收的范围、距离均可调节。
当有人体或物体置于红外收发传感器正面有效距离和范围内时，由于对红外信号的反射和折射作用，改变了红外信号的传播路径，使得接收器3-2能够接收到反射回的信号，经过信号处理输出管脚产生高低电平变化，便检知到人体或物体存在。当两组红外收发传感器配合检测时，在一定时间内先后检测到动作信号时，根据两组红外收发传感器检测到的顺序就能判断挥手动作的方向，从而执行不同的命令。
为了避免互相干扰及根据人体挥手幅度，两组传感器应保持一定距离(大于15cm)。
本实施例中，所述受控电器为吸油烟机，所述操作器为吸油烟机操作面板，所述微控制器为烟机控制器；烟机控制器根据人体感应识别装置感应到的以下行为做出相应的功能启动与关闭：
1)当感应到人体活动并停留超过设定时间时，自动开启吸油烟机，并以高速档运行；在人体感应识别装置持续检测到有人体活动的过程中，如果人为触碰吸油烟机操作面板上的关机按键关闭烟机，则在此次持续检测到有人体活动过程中不再自动开启吸油烟机。
2)当感应到人体离开时，烟机控制器进入倒计时，并在倒计时结束后控制吸油烟机自动关机。
3)当感应到人体离开后10min内再次进出入并停留超过设定时间时，吸油烟机继续按原状态工作。
手势动作识别方法如下：
1)在关机或待机状态下，向左挥手一次，烟机控制器启动吸油烟机并以高速档运行，同时开启照明灯。
2)在运行状态下，向左挥手一次，烟机控制器启动延时功能，进入倒计时，倒计时结束后关机；在延时关机状态下，向左挥手一次，直接进入关机状态。
3)在运行状态下，向左挥手两次，且两次间隔不超过设定时间，则烟机控制器直接控制吸油烟机关机。
4)在运行状态下，向右挥手进行吸油烟机风速调节，每向右挥手一次，运行状态在不同风速间依次切换。
进一步地，为便于用户了解手势动作识别的正确性，在利用手势动作改变吸油烟机工作状态时，操作面板上的图标指示灯同步显示相应的工作状态。
以上具体实施方式虽然对本发明实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种人体智能识别及手势操作控制***，其特征在于，包括：微控制器，与微控制器连接的操作器，以及安装在操作器上的人体感应识别装置和动作识别装置；所述人体感应识别装置为热释电红外传感器，微控制器根据热释电红外传感器反馈的信号判断人体的进入、离开；所述动作识别传感器为至少两组外收发传感器，微控制器根据不同组红外收发传感器信号变化的时间差，判断手势动作方向是向左或向右划，进而改变受控电器工作状态。
2.根据权利要求1所述的人体智能识别及手势操作控制***，其特征在于，在热释电红外传感器上设有透镜，通过透镜调节热释电红外传感器的识别角度和识别距离。
3.根据权利要求1所述的人体智能识别及手势操作控制***，其特征在于，在热释电红外传感器上连接有直流电源，热释电红外传感器输出的信号经三极管放大后与微控制器的I/O口连接。
4.根据权利要求1所述的人体智能识别及手势操作控制***，其特征在于，当人体感应识别装置感应到人体进入并持续停留超过设定时间T1，则认为进入成功，微控制器发送开机命令唤醒受控电器并顺延一段时间T2；唤醒期间，微控制器持续监测人体感应识别装置的输出信号，如果连续时间T3检测到人体感应识别装置没有信号输出，则认为人体离开，微控制器发送关机命令；否则一直维持受控电器开机状态。
5.根据权利要求1所述的人体智能识别及手势操作控制***，其特征在于，相邻两组红外收发传感器之间的距离大于15cm。
6.根据权利要求1所述的人体智能识别及手势操作控制***，其特征在于，所述红外收发传感器包括红外发射二极管和接收器，红外发射二极管持续发射红外信号，接收器处于接收状态，红外发射二极管和接收器安放在同一个平面。
7.根据权利要求1所述的人体智能识别及手势操作控制***，其特征在于，所述受控电器为吸油烟机，所述操作器为吸油烟机操作面板，所述微控制器为烟机控制器；烟机控制器根据人体感应识别装置感应到的以下行为做出相应的功能启动与关闭：
1)当感应到人体活动并停留超过设定时间时，自动开启吸油烟机，并以高速档运行；在人体感应识别装置持续检测到有人体活动的过程中，如果人为触碰吸油烟机操作面板上的关机按键关闭烟机，则在此次持续检测到有人体活动过程中不再自动开启吸油烟机；
2)当感应到人体离开时，烟机控制器进入倒计时，并在倒计时结束后控制吸油烟机自动关机；
3)当感应到人体离开后10min内再次进出入并停留超过设定时间时，吸油烟机继续按原状态工作。
8.根据权利要求7所述的人体智能识别及手势操作控制***，其特征在于，手势动作识别方法如下：
1)在关机或待机状态下，向左挥手一次，烟机控制器启动吸油烟机并以高速档运行，同时开启照明灯；
2)在运行状态下，向左挥手一次，烟机控制器启动延时功能，进入倒计时，倒计时结束后关机；在延时关机状态下，向左挥手一次，直接进入关机状态；
3)在运行状态下，向左挥手两次，且两次间隔不超过设定时间，则烟机控制器直接控制吸油烟机关机；
4)在运行状态下，向右挥手进行吸油烟机风速调节，每向右挥手一次，运行状态在不同风速间依次切换。
9.根据权利要求8所述的一种人体智能识别及手势操作控制***，其特征在于，在利用手势动作改变吸油烟机工作状态时，操作面板上的图标指示灯同步显示相应的工作状态。
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