本發(fā)明總體涉及接口設(shè)備及其操作方法，更具體地，涉及基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備及其操作方法。

背景技術(shù)：

1、在本說明書中，“軟傳感器”是具有柔性和彈性的傳感器。作為軟傳感器的材料，可以使用硅或液態(tài)金屬來確保柔性和彈性。軟傳感器廣泛用于測量應(yīng)變、壓力等。例如，可以使用軟傳感器來測量手指的運(yùn)動。

2、近來，基于軟傳感器開發(fā)了用于虛擬現(xiàn)實(shí)(vr)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(ar)或混合現(xiàn)實(shí)(mr)的接口設(shè)備。例如，手套型基于軟傳感器的接口可以通過用10個內(nèi)置軟傳感器實(shí)時測量指關(guān)節(jié)的運(yùn)動或指尖的握持壓力來生成輸入信號，并將所生成的輸入信號發(fā)送到外部設(shè)備，并且可以通過內(nèi)置觸覺設(shè)備(例如，振動馬達(dá))將從外部設(shè)備接收的信號轉(zhuǎn)換成觸覺或力，并將所轉(zhuǎn)換的觸覺或力發(fā)送到用戶。

3、基于軟傳感器的接口越來越多地用于各種領(lǐng)域，包括軍事、康復(fù)、廣播、游戲等。例如，接口正用于士兵或病人的vr訓(xùn)練、需要實(shí)時運(yùn)動捕捉技術(shù)的動畫的實(shí)況廣播、允許使用手套而不是控制器的vr游戲等。

4、然而，盡管諸如手指移動測量手套等的各種產(chǎn)品正被發(fā)布用于基于軟傳感器的接口，但是出現(xiàn)了各種問題，諸如由于將傳感器本身構(gòu)建到接口設(shè)備中的限制而導(dǎo)致的精確測量的困難、對濕氣或磁場的易損性、隨時間發(fā)生的累積誤差、由于電氣部件(例如，印刷電路板(pcb))的尺寸而導(dǎo)致的穿戴舒適性降低、由于諸如傳感器校準(zhǔn)、放大比調(diào)節(jié)等的手動工作而導(dǎo)致的低批量生產(chǎn)、由于高價格而導(dǎo)致的需求基礎(chǔ)的有限擴(kuò)展等，因此有必要開發(fā)各種技術(shù)來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題

2、本發(fā)明的目的在于提供一種基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備，其中引入了多開關(guān)和時分調(diào)度來處理多傳感器數(shù)據(jù)。

3、本發(fā)明的目的還在于提供一種基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備，根據(jù)傳感器特性的智能傳感器測量預(yù)處理技術(shù)基于數(shù)字可變電阻應(yīng)用于該接口設(shè)備。

4、本發(fā)明的目的還在于提供一種將諸如低噪聲放大電路設(shè)計技術(shù)、多傳感器切換設(shè)計技術(shù)、智能傳感器測量預(yù)處理技術(shù)、加速度傳感器測量和傳輸技術(shù)、電池管理技術(shù)、紅綠藍(lán)發(fā)光二極管(rgb?led)控制技術(shù)、軟件功率控制技術(shù)、傳輸質(zhì)量保證技術(shù)、模塊小型化設(shè)計技術(shù)等各種技術(shù)應(yīng)用于接口設(shè)備以增加接口設(shè)備的批量生產(chǎn)并降低功耗的方法。

5、本發(fā)明的目的不限于上述目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下描述中可以清楚地理解未描述的其它目的。

6、技術(shù)方案

7、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備是手套類型的基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備，其識別指關(guān)節(jié)的彈性程度并且包括：感測模塊，所述感測模塊包括多個應(yīng)變傳感器并且收集所述多個應(yīng)變傳感器的應(yīng)變感測信號；切換單元，所述切換單元被配置為選擇所述多個應(yīng)變傳感器的所述應(yīng)變感測信號中的任何一個；放大模塊，所述放大模塊被配置為放大由所述切換單元選擇的所述應(yīng)變感測信號；以及模數(shù)(a/d)轉(zhuǎn)換器，所述a/d轉(zhuǎn)換器被配置為將放大的感測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

8、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述應(yīng)變傳感器可以安裝在指關(guān)節(jié)部分上。

9、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述接口設(shè)備還可以包括：第一處理器，所述第一處理器被配置為將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為運(yùn)動信號；以及通信模塊，所述通信模塊被配置為將所述運(yùn)動信號無線地傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備。

10、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述接口設(shè)備還可以包括預(yù)處理模塊，所述預(yù)處理模塊被配置為使用第一可變電阻器轉(zhuǎn)換由所述切換單元選擇的所述應(yīng)變感測信號，其中，所述放大模塊可以放大由所述預(yù)處理模塊轉(zhuǎn)換的所述應(yīng)變感測信號。

11、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述接口設(shè)備還可以包括預(yù)處理模塊，所述預(yù)處理模塊被配置為使用第二可變電阻器調(diào)節(jié)包括在所述放大模塊中的差分放大器的增益，其中，所述預(yù)處理模塊可以基于所述a/d轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍來調(diào)節(jié)所述增益。

12、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述接口設(shè)備還可以包括電池管理模塊，所述電池管理模塊被配置為控制與所述接口設(shè)備的電池連接的電源的狀態(tài)，使得所述電池的充電水平在預(yù)定的充電水平范圍內(nèi)。

13、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述充電水平范圍可以從20％到80％。

14、此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備的操作方法包括：感測信號收集和切換操作，收集多個應(yīng)變傳感器的應(yīng)變感測信號并且選擇所述多個應(yīng)變傳感器的所述應(yīng)變感測信號中的任何一個；信號放大操作，放大所選擇的應(yīng)變感測信號；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換操作，將放大的感測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

15、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備的操作方法還可以包括以下步驟：在所述感測信號收集和切換操作之后，使用第一可變電阻器轉(zhuǎn)換所選擇的應(yīng)變感測信號。

16、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備的操作方法還可以包括：初始電阻設(shè)定操作，基于所述多個應(yīng)變傳感器的電阻變化范圍為每個應(yīng)變傳感器來設(shè)定所述第一可變電阻器的電阻值；以及放大器增益設(shè)定操作，基于a/d轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍來設(shè)定在所述信號放大操作中使用的差分放大器的增益。

17、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，在所述初始電阻設(shè)定操作中，可以基于每個應(yīng)變傳感器的最大測量值來設(shè)定所述電阻值。

18、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，在所述放大器增益設(shè)定操作中，基于所述a/d轉(zhuǎn)換器的所述輸入電壓范圍可以在所述差分放大器的輸入范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

19、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備的操作方法還可以包括以下步驟：將所述電阻值和所述差分放大器的所述增益存儲在內(nèi)置存儲器中。

20、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備的操作方法還可以包括以下步驟：初始電阻設(shè)定操作，基于所述多個應(yīng)變傳感器的所述電阻變化范圍將所述第一可變電阻器的所述電阻值設(shè)定為每個應(yīng)變傳感器的最大測量范圍；以及放大器增益設(shè)定操作，為了調(diào)節(jié)所述a/d轉(zhuǎn)換器的所述輸入電壓范圍，將在所述信號放大操作中使用的所述差分放大器的所述增益設(shè)定為在所述差分放大器的所述輸入范圍內(nèi)。

21、有利效果

22、根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，通過自動校準(zhǔn)安裝在基于軟傳感器的接口設(shè)備上的傳感器并基于數(shù)字可變電阻器自動控制差分放大器的增益，可以增加傳感器測量值的精度并提高基于軟傳感器的接口設(shè)備的可靠性，并且可以增加接口設(shè)備的批量生產(chǎn)，因為可以排除對多個傳感器的手動校準(zhǔn)工作。

23、此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，通過引入多開關(guān)和時分調(diào)度來處理多傳感器數(shù)據(jù)，可以減少安裝在接口設(shè)備上的放大器的數(shù)量和功率使用。

24、此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，可以通過防止電池的過充電和過放電來延長內(nèi)置到接口設(shè)備中的電池的壽命。

25、本發(fā)明中可獲得的效果不限于上述效果，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下描述中可以清楚地理解未描述的其它效果。

技術(shù)特征：

1.一種識別指關(guān)節(jié)的彈性程度的手套類型的基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備，所述基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備，其中，所述應(yīng)變傳感器安裝在指關(guān)節(jié)部分上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備，所述基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備，所述基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備還包括預(yù)處理模塊，所述預(yù)處理模塊被配置為使用第一可變電阻器轉(zhuǎn)換由所述切換單元選擇的所述應(yīng)變感測信號，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備，所述基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備還包括預(yù)處理模塊，所述預(yù)處理模塊被配置為使用第二可變電阻器調(diào)節(jié)包括在所述放大模塊中的差分放大器的增益，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備，所述基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備還包括電池管理模塊，所述電池管理模塊被配置為控制與所述接口設(shè)備的電池連接的電源的狀態(tài)，使得所述電池的充電水平在預(yù)定的充電水平范圍內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備，其中，所述充電水平范圍從20％到80％。

8.一種基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備的操作方法，所述操作方法包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的操作方法，所述操作方法還包括以下步驟：在所述感測信號收集和切換操作之后，使用第一可變電阻器轉(zhuǎn)換所選擇的應(yīng)變感測信號。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的操作方法，所述操作方法還包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的操作方法，其中，在所述初始電阻設(shè)定操作中，基于每個應(yīng)變傳感器的最大測量值來設(shè)定所述電阻值。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的操作方法，所述操作方法還包括以下步驟：將所述電阻值和所述差分放大器的所述增益存儲在內(nèi)置存儲器中。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備及其操作方法。根據(jù)本發(fā)明的手套類型的基于多通道軟傳感器的接口設(shè)備能夠識別指關(guān)節(jié)的柔性程度，并且包括：感測模塊，所述感測模塊包括多個應(yīng)變傳感器并且收集所述多個應(yīng)變傳感器的應(yīng)變感測信號；切換裝置，所述切換裝置用于選擇所述多個應(yīng)變傳感器的所述應(yīng)變感測信號中的任何一個；放大模塊，所述放大模塊用于放大借助所述切換裝置選擇的所述應(yīng)變感測信號；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將放大的感測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

技術(shù)研發(fā)人員：元允載
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子部品研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6