本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域、傳感器、信號(hào)處理技術(shù)等領(lǐng)域，尤其涉及一種可穿戴無(wú)線鼠標(biāo)。

背景技術(shù)：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，鼠標(biāo)作為重要的電腦控制設(shè)備也經(jīng)歷了從機(jī)械鼠標(biāo)到光學(xué)鼠標(biāo)的變遷。然而現(xiàn)在被廣泛使用的手握式光學(xué)鼠標(biāo)，必需在平整的桌面上使用，即使是較為先進(jìn)的無(wú)線手握式光學(xué)鼠標(biāo)，也僅僅是改變了一根線的束縛卻沒(méi)有太多的便利性的革新。長(zhǎng)時(shí)間使用手握式鼠標(biāo)可能會(huì)造成肌肉僵，同時(shí)越來(lái)越多需要長(zhǎng)時(shí)間操作鼠標(biāo)的年輕人成為了“鼠標(biāo)手”(腕管綜合征)的受害人群。智能可穿戴無(wú)線鼠標(biāo)可以簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)操作，將鼠標(biāo)穿戴在手背上，不需要桌面的依托，只需在操作鍵盤(pán)的間隙有規(guī)律地移動(dòng)手指就可以對(duì)電腦進(jìn)行操控。如果不需要鍵盤(pán)只需操作鼠標(biāo)，使用者甚至可以隨意地將手放在椅子手把上使用電腦?？呻S意改變姿勢(shì)，也能使得操作更加快捷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于柔性電子皮膚的可穿戴無(wú)線鼠標(biāo)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于柔性電子皮膚的智能家居手勢(shì)控制系統(tǒng)，包括手勢(shì)信號(hào)采集單元、字符識(shí)別單元、單片機(jī)、無(wú)線通訊系統(tǒng)和電池；所述手勢(shì)信號(hào)采集單元包括柔性電子皮膚，用于采集比劃各種手勢(shì)時(shí)手背運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生應(yīng)變，并以電信號(hào)的形式輸出；所述字符識(shí)別單元用于將手勢(shì)信號(hào)采集單元采集的信號(hào)與其數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)字符識(shí)別；所述單片機(jī)是將字符識(shí)別單元識(shí)別的字符編譯成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼，并控制無(wú)線通訊系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)；所述電池為太陽(yáng)能電池，白天可時(shí)刻為鼠標(biāo)提供電力，并儲(chǔ)存電能以供夜間使用。

進(jìn)一步地，所述柔性電子皮膚通過(guò)以下方法制備得到：將Cu納米線-石墨烯薄膜剪出2cm×0.5cm的長(zhǎng)條，將兩端用銀膠粘上銅線，再嵌入聚二甲基硅氧烷(PDMS)中，置于70℃鼓風(fēng)干燥箱中2h，制成柔性電子皮膚。所述Cu納米線-石墨烯薄膜的制備方法如下:

(1)向20-25mL乙二醇溶液中加入20-42mgCu納米線，分散均勻后加入48-54mg抗壞血酸，分散均勻后加入3-3.8mL氧化石墨烯，移至水熱反應(yīng)釜中，將其置于120-160℃鼓風(fēng)干燥箱中反應(yīng)4-6h，再冷卻至室溫，就得到Cu納米線-石墨烯復(fù)合水凝膠。

(2)將制備得到的Cu納米線-石墨烯復(fù)合水凝膠置于0.5wt％水合肼溶液中透析16h，再取出倒入150mL去離子水中分散均勻，得到懸浮液，再用砂芯過(guò)濾裝置抽濾，便得到Cu納米線-石墨烯薄膜。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)以下方法建立：將柔性電子皮膚黏貼于用戶(hù)手背上，采集用戶(hù)比劃各種手勢(shì)時(shí)手背運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)變，并以電信號(hào)的形式存儲(chǔ)于字符識(shí)別單元；鼠標(biāo)操控電腦時(shí)每一個(gè)操作對(duì)應(yīng)一種手勢(shì)，即具有一個(gè)對(duì)應(yīng)的特征波形。

進(jìn)一步地，所述無(wú)線鼠標(biāo)的操作功能包括：點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵、點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵、向左運(yùn)動(dòng)、向右運(yùn)動(dòng)、向上運(yùn)動(dòng)、向下運(yùn)動(dòng)等。

本發(fā)明系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：用戶(hù)可在手背上佩戴該無(wú)線鼠標(biāo)系統(tǒng)，通過(guò)做出不同的手勢(shì)操作鼠標(biāo)。克服了傳統(tǒng)鼠標(biāo)對(duì)平整桌面的依賴(lài)，并且可以在佩戴鼠標(biāo)的同時(shí)進(jìn)行打字。該可穿戴鼠標(biāo)使得電腦的操作方式更加便捷高效，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、可靠性高、攜帶方便、成本低、利于產(chǎn)業(yè)化。作為一種新型的可穿戴電腦操作設(shè)備，具有較高的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明：

圖1是將柔性皮膚傳感器貼在手背四周測(cè)比劃手勢(shì)時(shí)手背振動(dòng)的效果圖；

圖2是握拳時(shí)用吉時(shí)利2400表測(cè)出貼在手背上柔性皮膚傳感器的電信號(hào)波形；

圖3是擺手時(shí)用吉時(shí)利2400表測(cè)出貼在手背上柔性皮膚傳感器的電信號(hào)波形；

圖4是本發(fā)明系統(tǒng)的流程框圖。

具體實(shí)施方式:

一種基于柔性電子皮膚的可穿戴無(wú)線鼠標(biāo)，包括手勢(shì)信號(hào)采集單元、字符識(shí)別單元、單片機(jī)、無(wú)線通訊系統(tǒng)和電池；

所述手勢(shì)信號(hào)采集單元包括柔性電子皮膚，用于采集比劃各種手勢(shì)時(shí)手背運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生應(yīng)變，并以電信號(hào)的形式輸出；

所述的手勢(shì)信號(hào)采集單元，主要部件為柔性電子皮膚，柔性電子皮膚的制作方法為:將Cu納米線-石墨烯薄膜剪出2cm×0.5cm的長(zhǎng)條，將兩端用銀膠粘上銅線，再嵌入PDMS中，置于70℃鼓風(fēng)干燥箱中2h，制成柔性電子皮膚。其中,Cu納米線-石墨烯薄膜的制備方法如下:

(1)向20-25mL乙二醇溶液中加入20-42mgCu納米線，分散均勻后加入48-54mg抗壞血酸，分散均勻后加入3-3.8mL氧化石墨烯，移至水熱反應(yīng)釜中，將其置于120-160℃鼓風(fēng)干燥箱中反應(yīng)4-6h，再冷卻至室溫，就得到Cu納米線-石墨烯復(fù)合水凝膠。

(2)將制備得到的Cu納米線-石墨烯復(fù)合水凝膠置于0.5wt％水合肼溶液中透析16h，再取出倒入150mL去離子水中分散均勻，得到懸浮液，再用砂芯過(guò)濾裝置抽濾，便得到Cu納米線-石墨烯薄膜。

柔性電子皮膚具有較高的靈敏性和穩(wěn)定性，其形狀和大小可以根據(jù)每個(gè)人的手背特征進(jìn)行定制，確保柔性電子皮膚可以緊貼在手背的上方，靈敏采集比劃手勢(shì)時(shí)的振動(dòng)。

所述字符識(shí)別單元用于將手勢(shì)信號(hào)采集單元采集的信號(hào)與其數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)字符識(shí)別；

數(shù)據(jù)庫(kù)是通過(guò)訓(xùn)練而建立的，在用戶(hù)使用前，首先要根據(jù)用戶(hù)手背特征制作完全可以使柔性皮膚傳感器緊貼手背上方的智能裝置。接著需要交付用戶(hù)進(jìn)行訓(xùn)練，得到符合用戶(hù)動(dòng)作習(xí)慣的鼠標(biāo)操作手勢(shì)振動(dòng)電信號(hào)，將這些信號(hào)建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。

在識(shí)別過(guò)程中，貼上我們?cè)O(shè)計(jì)的符合自己手背特征的智能裝置，當(dāng)用戶(hù)比劃手勢(shì)時(shí)，由于手背運(yùn)動(dòng)的變化使得手背四周會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，緊貼手背的柔性皮膚傳感器同時(shí)跟隨手背的振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生表面的微變形，從而引起電阻應(yīng)變片傳感器中應(yīng)變片的形變，使得應(yīng)變片電阻值發(fā)生變化，從而使應(yīng)變片上對(duì)外輸出的電壓值也會(huì)發(fā)生變化，此電壓信號(hào)輸入到單片機(jī)的模擬量采集端口，單片機(jī)對(duì)采集到的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，變?yōu)槟軌蚍从趁總€(gè)手勢(shì)特征的數(shù)字量。單片機(jī)得到反映每個(gè)手勢(shì)特征的數(shù)字量，通過(guò)識(shí)別的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識(shí)別算法，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的信號(hào)和這些信號(hào)進(jìn)行一一比對(duì)識(shí)別，得到識(shí)別的結(jié)果。本發(fā)明中的數(shù)據(jù)庫(kù)，一方面需要存入各種演示操作名稱(chēng)的電流信號(hào)，另一方面也需要存入與之對(duì)應(yīng)的功能選項(xiàng)的電流信號(hào)。

所述單片機(jī)是將字符識(shí)別單元識(shí)別的字符編譯成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼，并控制信號(hào)發(fā)射模塊發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，被信號(hào)接收模塊接收從而對(duì)電腦進(jìn)行控制。在字符識(shí)別單元識(shí)別結(jié)束后，識(shí)別結(jié)果進(jìn)入單片機(jī)，將識(shí)別的字符編譯成一個(gè)二進(jìn)制編碼，每個(gè)手勢(shì)的電信號(hào)波形對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼是不同的，即手勢(shì)信號(hào)識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)庫(kù)。信號(hào)接收模塊接收到信號(hào)就會(huì)對(duì)信號(hào)的編碼根據(jù)已經(jīng)設(shè)定的協(xié)議進(jìn)行解碼，接著實(shí)現(xiàn)對(duì)電腦的相應(yīng)的鼠標(biāo)操作動(dòng)作。本發(fā)明中單片機(jī)、無(wú)線通訊系統(tǒng)均是基于現(xiàn)有技術(shù)。無(wú)線通訊系統(tǒng)同樣使用短距離無(wú)線通訊協(xié)議，為紅外通訊協(xié)議、藍(lán)牙通訊協(xié)議、Wi-Fi通訊協(xié)議、RF通訊協(xié)議、ZigBee通訊協(xié)議、NFC近場(chǎng)通訊協(xié)議、UWB通訊協(xié)議。具體的實(shí)施過(guò)程：用戶(hù)在手背上貼上我們的柔性電子皮膚，食指輕擊桌面即為“點(diǎn)擊左鍵”的手勢(shì)，系統(tǒng)將采集到的電信號(hào)波形輸入到字符數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別出“點(diǎn)擊左鍵”這個(gè)手勢(shì)的信號(hào)波形，單片機(jī)將該信號(hào)波形所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼輸入無(wú)線通訊系統(tǒng)的電路中，電腦識(shí)別出“點(diǎn)擊左鍵”并執(zhí)行操作。用戶(hù)接著伸出中指輕擊桌面比劃出“點(diǎn)擊右鍵”的手勢(shì)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)同樣的過(guò)程實(shí)現(xiàn)對(duì)電腦點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵的操作。用戶(hù)接著伸出食指放在桌面向左滑動(dòng)，利用食指與中指形成不同的角度，對(duì)應(yīng)鼠標(biāo)向左移動(dòng)相應(yīng)的距離，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)同樣的過(guò)程識(shí)別“向左滑動(dòng)”實(shí)現(xiàn)移動(dòng)鼠標(biāo)的操作。