本發(fā)明涉及交互系統(tǒng)領域，尤其是涉及一種基于可穿戴柔性傳感器的vr或ar交互系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實交互方式的缺點或局限性：當前的虛擬現(xiàn)實(vr)交互通常依賴觸覺模態(tài)設備，如游戲手柄、鍵盤、鼠標或運動控制器，讓用戶能夠與虛擬世界進行交互。然而，這些技術(shù)在一定程度上限制了用戶的交互體驗，在交互上是不自然的，限制了用戶能夠達到的沉浸程度。為了尋求更自然的交互方式，研究人員目前正探索各種利用技術(shù)的方法，例如運動控制器、觸覺手套和基于光學的跟蹤器。目前發(fā)展比較前沿的是，在實現(xiàn)自由交互方面的基于光學的跟蹤器，因為該技術(shù)使用戶的雙手能夠自由地與虛擬環(huán)境進行交互，而不受交互設備的限制。然而，這種光學技術(shù)受到環(huán)境影響較大，如光線、遮擋以及視角大小的限制。當手臂移出鏡頭可監(jiān)測范圍時，就無法再捕捉到相應的手勢。

2、柔性可穿戴的優(yōu)勢：柔性可穿戴設備由于其具備可延伸、柔軟可拉伸的特性，能夠與用戶的身體完美貼合，提供更舒適的穿戴感，可以更準確地捕捉用戶的動作和姿態(tài)。這種高度精準的動作捕捉使得虛擬現(xiàn)實環(huán)境能夠更精細地呈現(xiàn)用戶的動作，提高交互的真實感和自然性。與傳統(tǒng)的剛性設備相比，柔性設備能夠更好地適應用戶的自然動作，增強用戶的沉浸感。

3、柔性可穿戴技術(shù)還具有便攜性和大面積應用的特點。由于柔性設備通常輕巧且易于攜帶，用戶可以隨時隨地進行虛擬現(xiàn)實交互，無需受限于特定的場所或設備。這種便攜性使得虛擬現(xiàn)實體驗更加自由和靈活。

4、柔性可穿戴技術(shù)的制備成本相對較低，采用絲網(wǎng)印刷等低成本制造方法可以大規(guī)模生產(chǎn)柔性電子設備。這使得柔性可穿戴技術(shù)更具可實施性和可普及性，為更多用戶提供虛擬現(xiàn)實交互的機會。

5、相比之下，穿戴式虛擬交互設備對使用環(huán)境的要求較低。柔性可穿戴的應力傳感器加上慣性傳感器的動作捕捉設備在避開光學跟蹤器的限制方面表現(xiàn)出色，并可以通過算法消除了慣性測量單元(imu)帶來的累積誤差，提供更穩(wěn)定、可靠的動作捕捉方案。

6、柔性壓力傳感器陣列的應用能夠為虛擬現(xiàn)實交互帶來進一步的增強。通過將柔性壓力傳感器陣列貼附在手心上，并結(jié)合人工智能(ai)深度學習算法，可以實現(xiàn)對用戶在現(xiàn)實世界中抓握簡單物體的識別，并將其在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中呈現(xiàn)，從而增強現(xiàn)實與虛擬的交互感。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于可穿戴柔性傳感器的vr或ar交互系統(tǒng)與方法，更好地適應用戶的自然動作，增強用戶的沉浸感，更好地適應用戶的自然動作，增強用戶的沉浸感，提供更穩(wěn)定、可靠的動作捕捉方案，從而增強現(xiàn)實與虛擬的交互感。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于可穿戴柔性傳感器的vr或ar交互系統(tǒng)與方法，包括柔性傳感器、柔性電路板和虛擬現(xiàn)實頭顯，柔性傳感器包括柔性拉伸傳感器和柔性壓力傳感器，柔性拉伸傳感器貼附在手背，柔性壓力傳感器貼附在手掌，柔性電路板包括r-v轉(zhuǎn)換單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、無線傳輸單元、電源管理單元、微處理器單元和慣性傳感單元，虛擬現(xiàn)實頭顯包括無線接收單元、模型姿態(tài)解算、模型位置控制、模型姿態(tài)控制和神經(jīng)網(wǎng)絡，柔性傳感器通過柔性電路板作用于虛擬現(xiàn)實頭顯，柔性傳感器的制備包括柔性拉伸傳感器的制備和柔性壓力傳感器的制備，柔性拉伸傳感器的制備、柔性壓力傳感器的制備和柔性電路板的設計通過虛擬現(xiàn)實頭顯交互。

3、優(yōu)選的，柔性拉伸傳感器的制備包括柔性拉伸傳感器的基底制備、柔性拉伸傳感器的導電填料制備及圖案化和柔性拉伸傳感器電極的引出。

4、優(yōu)選的，柔性壓力傳感器的制備包括柔性壓力傳感器的基底制備、柔性壓力傳感器的電極制備和柔性壓力傳感器電極的引出。

5、優(yōu)選的，柔性拉伸傳感器和柔性壓力傳感器的連接通過兩根導線的一端同時夾在傳感器的兩個電極上導通且將兩根導線的另一端同時連接到柔性電路板采集端子。

6、優(yōu)選的，柔性電路板由信號采集電路、無線傳輸單元和電源管理單元三部分構(gòu)成；信號采集電路由r-v轉(zhuǎn)換單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、微處理器單元和慣性傳感單元組成，r-v轉(zhuǎn)換單元將柔性拉伸傳感器信號與柔性壓力傳感器的阻值信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳入微處理器單元；慣性傳感單元解算電路；無線傳輸單元使用藍牙或者wifi無線通信電路，電源管理單元使用ip5306芯片，并搭載配套電路。

7、優(yōu)選的，無線接收單元接收由柔性電路板無線電路傳來的柔性拉伸傳感器和柔性壓力傳感器的信息。

8、優(yōu)選的，s1、將柔性壓力傳感器和柔性拉伸傳感器制備，柔性電路板采集來自柔性壓力傳感器和柔性拉伸傳感器的信號，以及通過慣性傳感器解算的手的位置和整體姿態(tài)信息傳送給虛擬現(xiàn)實頭顯；

9、s2、在虛擬現(xiàn)實頭顯中，預先編寫好的程序會對獲取的數(shù)據(jù)進行標準化映射，柔性拉伸傳感器的微小變化數(shù)據(jù)和慣性傳感器采集的位置信息將被映射到相應的手指彎曲角度和關(guān)節(jié)位置上，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)就能夠控制虛擬環(huán)境中的手進行相對位移和姿態(tài)的變化，并且與現(xiàn)實中的手做出相同的動作；

10、s3、利用提前采集的500個數(shù)據(jù)，通過深度學習算法進行訓練；該算法會根據(jù)抓取時的壓力傳感器的值來判斷用戶抓取物體的種類；

11、s4、柔性壓力傳感器和柔性拉伸傳感器的應用使得用戶以更直觀、自然的方式與虛擬現(xiàn)實進行交互，用戶的手部動作和壓力感知能夠準確地傳達給虛擬環(huán)境。

12、因此，本發(fā)明采用上述的一種基于可穿戴柔性傳感器的vr或ar交互系統(tǒng)與方法，更好地適應用戶的自然動作，增強用戶的沉浸感。更好地適應用戶的自然動作，增強用戶的沉浸感。提供更穩(wěn)定、可靠的動作捕捉方案。從而增強現(xiàn)實與虛擬的交互感。

13、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

技術(shù)特征：

1.一種基于可穿戴柔性傳感器的vr或ar交互系統(tǒng)，其特征在于，包括柔性傳感器、柔性電路板和虛擬現(xiàn)實頭顯，柔性傳感器包括柔性拉伸傳感器和柔性壓力傳感器，柔性拉伸傳感器貼附在手背，柔性壓力傳感器貼附在手掌，柔性電路板包括r-v轉(zhuǎn)換單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、無線傳輸單元、電源管理單元、微處理器單元和慣性傳感單元，虛擬現(xiàn)實頭顯包括無線接收單元、模型姿態(tài)解算、模型位置控制、模型姿態(tài)控制和神經(jīng)網(wǎng)絡，柔性傳感器通過柔性電路板作用于虛擬現(xiàn)實頭顯，柔性傳感器的制備包括柔性拉伸傳感器的制備和柔性壓力傳感器的制備，柔性拉伸傳感器的制備、柔性壓力傳感器的制備和柔性電路板的設計通過虛擬現(xiàn)實頭顯交互。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可穿戴柔性傳感器的vr或ar交互系統(tǒng)，其特征在于，柔性拉伸傳感器的制備包括柔性拉伸傳感器的基底制備、柔性拉伸傳感器的導電填料制備及圖案化和柔性拉伸傳感器電極的引出。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可穿戴柔性傳感器的vr或ar交互系統(tǒng)，其特征在于，柔性壓力傳感器的制備包括柔性壓力傳感器的基底制備、柔性壓力傳感器的電極制備和柔性壓力傳感器電極的引出。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可穿戴柔性傳感器的vr或ar交互系統(tǒng)，其特征在于，柔性拉伸傳感器和柔性壓力傳感器的連接通過兩根導線的一端同時夾在傳感器的兩個電極上導通且將兩根導線的另一端同時連接到柔性電路板采集端子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可穿戴柔性傳感器的vr或ar交互系統(tǒng)，其特征在于，柔性電路板由信號采集電路、無線傳輸單元和電源管理單元三部分構(gòu)成；信號采集電路由r-v轉(zhuǎn)換單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、微處理器單元和慣性傳感單元組成，r-v轉(zhuǎn)換單元將柔性拉伸傳感器信號與柔性壓力傳感器的阻值信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳入微處理器單元；慣性傳感單元解算電路；無線傳輸單元使用藍牙或者wifi無線通信電路，電源管理單元使用ip5306芯片，并搭載配套電路。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可穿戴柔性傳感器的vr或ar交互系統(tǒng)，其特征在于，無線接收單元接收由柔性電路板無線電路傳來的柔性拉伸傳感器和柔性壓力傳感器的信息。

7.一種如權(quán)利要求1-6任一項所述的一種基于可穿戴柔性傳感器的vr或ar交互系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于可穿戴柔性傳感器的VR或AR交互系統(tǒng)與方法，包括柔性傳感器、柔性電路板和虛擬現(xiàn)實頭顯，柔性傳感器包括柔性拉伸傳感器和柔性壓力傳感器，柔性傳感器檢測手掌和手背的運動，拉伸傳感器貼附在手背，壓力傳感器貼附在手掌，柔性電路板包括R?V轉(zhuǎn)換單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、無線傳輸單元、電源管理單元、微處理器單元、慣性傳感單元，虛擬現(xiàn)實頭顯包括無線接收單元、模型姿態(tài)解算、模型位置控制、模型姿態(tài)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡，柔性傳感器與柔性電路板共同作用于虛擬現(xiàn)實頭顯，本發(fā)明采用上述的一種基于可穿戴柔性傳感器的VR或AR交互系統(tǒng)與方法，更好地適應用戶的自然動作，增強用戶的沉浸感，提供更穩(wěn)定、可靠的動作捕捉方案。

技術(shù)研發(fā)人員：朱博文,劉佳熔,張思雨,唐穎捷
受保護的技術(shù)使用者：西湖大學光電研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30