CN117389408A - 智能手套系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能手套系统，包括：手套本体。数据库，存储有手语数据，手语数据与手套本体的动作和手势具有对应关系。传感器系统，设置于手套本体内部，用于基于手套本体的动作和手势，将手套本体的动作和手势转化为电子信号。数据处理单元，设置于手套本体内部，用于接收来自传感器系统的电子信号，并基于电子信号分析手套本体的动作和手势，以及将分析结果与数据库中的手语数据进行比对。通信单元，用于实现手套本体与终端设备之间的数据传输。该系统通过将当前手势和动作的数字信号发送至数据处理单元与预存的手语数据进行比对，将手势和动作转化为可视的文字形式传递给不懂手语的普通人，便于普通人通过终端设备理解失聪人士的手语含义。

Description

智能手套系统

技术领域

本发明涉及可穿戴技术和人机交互技术领域，特别是涉及智能手套系统。

背景技术

目前，失聪人士与普通人的沟通方式由手机打字、肢体动作以及纸笔写字等方式，可见大多数普通人难以理解手语，需要依靠失聪人士采用文字形式进行交流，过程较为费时费力，且具有一定的条件要求，与外界交流的困难也在一定程度上降低了失聪人士的生活质量。另外，传统的手语学习困难，需要较长的学习时间周期，不易在大众间广泛传播，进而导致失聪人士在无法进行书写时与外界交流出现一定的困难。自可穿戴设备概念提出以来，已在各个领域掀起热潮，从智能手表、智能眼镜到智能衣服、智能鞋等。失聪人士智能手套与此类似，基于弯曲传感器捕捉手指姿势，基于惯性测量单元捕捉手套在三维空间中的运动和位置。通过设定的手语算法程序，将动作信息转换为语言信息，再结合互联网技术传输到智能手机上向外界输出。于是，目前市场上提出了一种SignAloud手语翻译手套，但是该SignAloud手语翻译手套目前市场占有率低，价格贵，需使用电脑，采用的材料不够透气柔软，较难普遍应用。

综上所述，传统的失聪人士与外界交流的方式较为不便且现有的智能手套较难普遍适用于失聪人士的日常生活。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种智能手套系统，能够通过将手套本体中的传感器系统检测到的当前手势和动作的数字信号发送至数据处理单元与预存的手语数据库中的手语数据进行比对，进而得到对应的手语翻译，并将最终得到的手语翻译发送至终端设备，将关于手语的手势和动作转化为可视的文字形式传递给不懂手语的普通人，便于普通人通过终端设备理解当前失聪人士的手语含义且能够普遍应用于失聪人士的日常交流。

一种智能手套系统，包括：

手套本体；

数据库，存储有手语数据，所述手语数据与所述手套本体的动作和手势具有对应关系；

传感器系统，设置于所述手套本体内部，用于基于所述手套本体的动作和手势，将所述手套本体的动作和手势转化为电子信号；

数据处理单元，设置于所述手套本体内部，用于接收来自所述传感器系统的电子信号，并基于所述电子信号分析所述手套本体的动作和手势；以及

将分析结果与所述数据库中的手语数据进行比对；

通信单元，用于实现所述手套本体与终端设备之间的数据传输。

在其中一个实施例中，所述手套本体采用柔性材料制成，所述传感器系统采用柔性传感器，具体用于捕捉所述手套本体的手指和手部的动作和手势，并将所述手指和手部的动作和手势转化为所述电子信号；以及

将所述电子信号传输至所述数据处理单元。

在其中一个实施例中，所述数据处理单元具体用于调用内置算法对来自所述传感器系统的电子信号以及所述数据库中的手语数据进行手语翻译。

在其中一个实施例中，所述数据处理单元具体还用于将所述电子信号代表的动作和手势和所述数据库中的手语数据进行比对，并在比对后提取相应的文字翻译，所述文字翻译用于表征所述动作和手势的手语含义。

在其中一个实施例中，还包括语音合成单元，所述语音合成单元用于将所述文字翻译转化为语音形式，以向用户播报所述文字翻译的内容。

在其中一个实施例中，所述手语数据以文字形式存储于所述数据库中，且与相应的动作和手势之间相关联，用于所述动作和手势的手语翻译，并通过所述通信单元将所述手语翻译的结果以文字形式发送至终端设备。

在其中一个实施例中，所述通信单元具体用于通过无线通信的方式实现所述传感器系统以及数据处理单元与所述终端设备之间的数据传输。

在其中一个实施例中，还包括可充电式电池，所述可充电式电池用于为所述手套本体供电，并支持任一充电方式进行充电。

在其中一个实施例中，所述手套本体内部设置有小型计算机或微处理器，所述小型计算机或微处理器用于接收和处理所述传感器系统传输的电子信号，以及承载所述数据处理单元。

在其中一个实施例中，还包括应用程序，所述应用程序与所述手套本体硬件连接，用于分析来自所述传感器系统的电子信号，并将分析结果与所述手语数据进行比对。

上述智能手套系统，通过在手套本体中设置传感器系统，将手套本体的动作和手势转化为相应的电子信号，并通过手套本体内部的数据处理单元接收传感器系统发来的关于手套本体的动作和手势的电子信号，根据该电子信号分析手套本体的动作和手势，得到相应的分析结果。随后，将分析结果与预存的手语数据库中的手语数据进行比对，即可完成当前手套本体的动作和手势的手语翻译，最后通过通信单元将手语翻译发送至终端设备。因此，该智能手套系统通过将手套本体中的传感器系统检测到的当前手势和动作的数字信号发送至数据处理单元与预存的手语数据库中的手语数据进行比对，进而得到对应的手语翻译，并将最终得到的手语翻译发送至终端设备，将关于手语的手势和动作转化为可视的文字形式传递给不懂手语的普通人，便于普通人通过终端设备理解当前失聪人士的手语含义，为失聪人士与普通人之间的交流沟通提供了便利，且相较于现有技术，携带手机等移动终端设备即可向外界展示手语翻译内容，无需电脑等不易携带的设备，因此能够普遍适用于失聪人士的日常交流。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的智能手套系统结构示意图之一；

图2为本发明提供的智能手套系统结构示意图之二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本发明的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本发明的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合图1-图2描述本发明提供的智能手套系统。

如图1所示，在一个实施例中，一种智能手套系统，包括：

手套本体，具有手指和手部，采用体感舒适的柔性材料制成，在使用时通过普通手套佩戴的方式佩戴于失聪人士的双手上，但在手套本体内部集成了传感器系统和数据处理单元。

数据库，该数据库为存储有广泛的手语词汇和短语的数据库，手语数据主要以文字的形式存储于数据库中，并与手语中相应的手势和动作相关联。这样，当传感器系统检测到相应的手势和动作时，通过与数据库中的手势和动作进行比对，通过关联性，将对应的手势和动作翻译为相应的文字形式，以便失聪人士与普通人进行交流时，普通人根据翻译的文字形式轻易地理解当前失聪人士的手势和动作所要表达的意思，避免了失聪人士通过打字或手写与外界进行交流的不便。

传感器系统，由多个高精度柔性传感器构成，并设置于手套本体的手指和手部，用于捕捉手套本体手指和手部的运动和姿势，通过检测手套本体关于手语中的手势和动作，再将相应的手势和动作转化为相应的电子信号，通过转化得到的电子信号会发送至数据处理单元进行分析和手语数据比对。

其中，多个高精度柔性传感器的形成的传感器系统使得手套本体能够双向弯曲360度以上，在一定程度上避免了普通弯曲传感器弯曲角度小造成的重复性误差较大以及分辨率较大的问题。

数据处理单元，设置于手套本体内部，用于接收来自传感器系统的电子信号，并基于电子信号分析手套本体的动作和手势，将分析结果与数据库中的手语数据进行比对。

其中，手套本体内部配置有小型计算机或微处理器，用于承载数据处理单元，数据处理单元通过使用内置算法和手语数据库进行手语翻译，根据数据库中手语的动作和手势与手语文字形式之间的关联性，即可根据当前失聪人士的手势和动作输出与该手势和动作相对应的文字形式，以便与失聪人士交流的普通人理解当前失聪人士手势和动作所要表达的意思。

通信单元，用于实现手套本体与终端设备之间的数据传输，将手套本体上采集到的数据通过蓝牙等无线网络传输方式传输至手机等终端设备上。

需要说明的是，手机等终端设备上可设置相应的应用程序，并将手语数据库存储于应用程序中，应用程序通过无线通信方式接收手套本体上传感器系统的检测数据，通过应用程序对传感器系统传来的数据进行分析和手语数据比对，并由应用程序直接翻译出当前失聪人士手势和动作的具体含义。此外，应用程序中还可设置语音合成单元，使得失聪人士当前的手势和动作的翻译结果可以通过语音播报给他人。

手套本体内部设置有可充电式电池，以为手套本体提供长时间的使用，且该可充电式电池支持USB或其他任意一种充电方式进行充电。

工作原理：当失聪人士使用手语进行交流时，手套本体内部的传感器就会检测手指和手掌的动作和手势，并将检测到的动作和手势传感器内部的数字信号。然后，将这些检测到的数字信号传递给手套内部的小型计算机或微型处理器，小型计算机或微型处理器中的数据处理单元就会对接收到的传感器数据信号进行分析和处理，得到相应的分析结果，即数据处理单元对传感器数字信号与手语数据库中的手语数据的比对结果。最后，将小型计算机或微型处理器将数据处理单元对传感器数字信号的分析处理结果通过通信单元发送至外部的终端设备中，例如手机、平板等便于携带的终端设备，外部终端设备接收到通信单元发来的手语数据比对结果，输出相应的手语翻译结果。手语翻译结果为文字形式或语音形式，当终端设备中具有语音合成单元时，则会实时地对接收到的手语翻译结果转化为语音形式，并通过终端设备播报给他人，便于失聪人士与他人进行实时交流。

上述智能手套系统，通过在手套本体中设置传感器系统，将手套本体的动作和手势转化为相应的电子信号，并通过手套本体内部的数据处理单元接收传感器系统发来的关于手套本体的动作和手势的电子信号，根据该电子信号分析手套本体的动作和手势，得到相应的分析结果。随后，将分析结果与预存的手语数据库中的手语数据进行比对，即可完成当前手套本体的动作和手势的手语翻译，最后通过通信单元将手语翻译发送至终端设备。因此，该智能手套系统通过将手套本体中的传感器系统检测到的当前手势和动作的数字信号发送至数据处理单元与预存的手语数据库中的手语数据进行比对，进而得到对应的手语翻译，并将最终得到的手语翻译发送至终端设备，将关于手语的手势和动作转化为可视的文字形式传递给不懂手语的普通人，便于普通人通过终端设备理解当前失聪人士的手语含义，为失聪人士与普通人之间的交流沟通提供了便利。

如图2所示，在一个实施例中，一种智能手套系统，通过在手套本体上设置传感器系统、通信单元以及可充电式电池，其中，可充电式电池可以通过USB等任意一种充电方式进行充电。并在终端设备上设置相应的应用程序，应用程序中具有用于存储手语数据的数据库、数据处理单元以及语音合成单元。其中的数据库为存储有广泛的手语词汇和短语的数据库，手语数据主要以文字的形式存储于数据库中，并与手语中相应的手势和动作相关联。这样，当传感器系统检测到相应的手势和动作时，通过终端设备将其与数据库中的手势和动作进行比对，通过关联性，将对应的手势和动作翻译为相应的文字形式，以便失聪人士与普通人进行交流时，普通人根据翻译的文字形式轻易地理解当前失聪人士的手势和动作所要表达的意思，避免了失聪人士通过打字或手写与外界进行交流的不便。

需要说明的是，传感器系统由多个高精度柔性传感器构成，该多个高精度柔性传感器的形成的传感器系统使得手套本体能够双向弯曲360度以上，在一定程度上避免了普通弯曲传感器弯曲角度小造成的重复性误差较大以及分辨率较大的问题。

在本实施例中，数据处理单元通过终端设备接收来自传感器系统的电子信号，并基于电子信号分析手套本体的动作和手势，将分析结果与数据库中的手语数据进行比对。

其中，数据处理单元承载于终端设备中的应用程序中，数据处理单元通过使用内置算法和手语数据库进行手语翻译，根据数据库中手语的动作和手势与手语文字形式之间的关联性，即可根据当前失聪人士的手势和动作通过终端设备输出与该手势和动作相对应的文字形式，使得他人能够通过与手套本体无线通信连接的终端设备的显示屏看到失聪人士当前手势和动作的手语翻译结果或者终端设备将手语翻译结果通过语音合成单元合成为语音形式，并通过终端设备的外放装置播放给他人，以便与失聪人士交流的普通人理解当前失聪人士手势和动作所要表达的意思，避免了失聪人士通过打字或者书写的方式与他人进行交流所带来的不便，提高了失聪人士与他人交流的效率。

工作原理：在手套使用的过程中，通过通信单元建立手套本体与终端设备之间的无线通信连接，当失聪人士佩戴手套本体并使用手语时，手套本体上的传感器系统会实时检测手套本体的手势和动作，并将检测到的手势和动作转化为相应的数字信号。随后，通过通信单元将传感器数字信号发送至终端设备的应用程序中，应用程序接收到传感器数字信号后通过数据处理单元使用内置算法将传感器数字信号与手语数据库中的手语数据进行比对，得到相应的比对结果，即将数字信号对应的手势和动作与手语数据库中预先存储的手势和动作进行比对，基于比对一致的手势和动作与相应文字形式的手语含义输出，即为当前失聪人士手势和动作的手语翻译结果。另外，手语翻译结果还可以通过应用程序中的语音合成单元进行语音合成，将手语翻译结果转化为语音，并通过终端设备播报给他人，为失聪人士与外界的交流提供了方便。

在本实施例中，应用程序除了最基本的手语翻译功能，还可以设置定位和紧急呼叫功能，以及提供配套的手语教学视频。通过更新应用程序中的手语数据库，使得该应用程序能够适用于不同地域存在手语差异的手语翻译。

虽然现有技术中提出了一种SignAloud手语翻译手套，但是该手语翻译手套的市场占有率较低，价格较贵，而且需要使用电脑，采用的材料也不够透气柔软，较难普遍适用。本发明所提供的智能手套系统可以通过仅在手套本体上设置通信单元以及柔性传感器，通过通信单元将传感器检测到的手势和动作相关的数字信号发送至终端设备，并由终端设备中对应的应用程序对当前手势和动作的数字信号进行手语数据库比对和翻译，这样一来，手套本体仅需要配备柔性传感器和通信装置即可，通过开发得到的应用于该智能手套的应用程序可被任意一个终端设备下载，在一定程度上减少了手套本体的制造成本，能够普遍适用。

需要说明的是，失聪人士智能手套的本质是利用传感器和智能算法帮助失聪人士对外界进行实时交流，通常均由传感器、处理器、通信单元以及外部终端设备共同构成，在手套使用的过程中通过传感器检测手指和手掌的运动，并将其转化为数字信号，随后通过处理器对来自传感器的数字信号进行处理和分析，再通过通信单元以无线通信的方式将处理器处理后的数据发送至外部中断设备中，最后由外部终端设备，例如智能手机、计算机或其他可用的终端设备，外部设备可以通过相应的控制软件接收和处理来自手套本体的数据，，并将其转换为语音或文字等形式，传达给他人，以实现失聪人士与外界的实时交流。但是，由于智能手套的制造成本以及不便携带的终端设备，使得智能手套的普遍性遭到了限制。进一步的，目前普通的完全传感器可弯曲角度较小，导致普通的弯曲传感器难以适用手语中手势和动作的弯曲角度，进而导致误判的情况发生。

在一些实施例中，手套的传感器为压力传感器，用于检测手指的压力变化，从而将压力信号转化为电信号，由此将失聪人士的手势的相关信息转化为语音的信息。此外，加速度计或者陀螺仪可以作为压力传感器的补充，辅助计算手指的位置与方向。然而，加速度计或者陀螺仪的精度有限，并不能够精确的反应手指的位置与方向。基于此，手套的指节处可以设置有多个定位芯片，更具体的，每一个手套的每一个指节，可以从指节的末端向手套本体设置多个定位芯片。每一个定位芯片可以包含一个uwb(Ultra wide band)标签，定位芯片之间可以计算距离。例如：定位芯片距离的计算可以采用TDOA(Timedifference ofArrival)的方式进行计算。

上述智能手套系统，通过传感器系统即时捕捉和处理失聪人士的手势和动作，使得该智能手套能够迅速的将失聪人士当前的手语转化为相应的文字或语音形式，实现了手语的实时翻译，使得不懂手语的其他人员能够及时理解失聪人士当前手语所要表达的含义。另外，该智能手套的使用在一定程度上消除了失聪人士与普通人的交流障碍，提高了失聪人士与普通人的交流效率，相较于传统的方式，不再需要通过书面或者打字翻译来传达信息，降低了交流的时间和误解的可能性。由于手套本体所采用的材料为柔性材料，使得手套本体在佩戴时较为舒适，用户只需穿戴手套，即可开始手语翻译功能，不需要额外的设备或复杂的操作步骤。手套和手语数据库可以根据需要进行定制和扩展，例如添加新的手势、动作和手语词汇，以满足不同地区和文化的需求。

一方面，该智能手套的引入将使得更多的人员参与手语交流，在一定程度上促进了跨文化交流和理解，打破语言和沟通的障碍，为不同人群之间的交流架起桥梁。另一方面，手语翻译手套可以作为一种学习辅助工具，帮助非手语使用者学习和理解手语，即用户可以观察手语翻译后的文字，并通过模仿手语和动作来学习手语表达。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种智能手套系统，其特征在于，包括：

手套本体；

数据库，存储有手语数据，所述手语数据与所述手套本体的动作和手势具有对应关系；

传感器系统，设置于所述手套本体内部，用于基于所述手套本体的动作和手势，将所述手套本体的动作和手势转化为电子信号；

数据处理单元，设置于所述手套本体内部，用于接收来自所述传感器系统的电子信号，并基于所述电子信号分析所述手套本体的动作和手势；以及

将分析结果与所述数据库中的手语数据进行比对；

通信单元，用于实现所述手套本体与终端设备之间的数据传输。

2.根据权利要求1所述的智能手套系统，其特征在于，所述手套本体采用柔性材料制成，所述传感器系统采用柔性传感器，具体用于捕捉所述手套本体的手指和手部的动作和手势，并将所述手指和手部的动作和手势转化为所述电子信号；以及

将所述电子信号传输至所述数据处理单元。

3.根据权利要求1所述的智能手套系统，其特征在于，所述数据处理单元具体用于基于所述数据库中的手语数据，调用内置算法对来自所述传感器系统的电子信号进行比对，以得到与所述电子信号对应的所述数据库中的手语数据。

4.根据权利要求3所述的智能手套系统，其特征在于，所述数据处理单元具体还用于将所述电子信号代表的动作和手势和所述数据库中的手语数据进行比对，并在比对后提取相应的文字翻译，所述文字翻译用于表征所述动作和手势的手语含义。

5.根据权利要求4所述的智能手套系统，其特征在于，还包括语音合成单元，所述语音合成单元用于将所述文字翻译转化为语音形式，以向用户播报所述文字翻译的内容。

6.根据权利要求1所述的智能手套系统，其特征在于，所述手语数据以文字形式存储于所述数据库中，且与相应的动作和手势之间相关联，用于所述动作和手势的手语翻译，并通过所述通信单元将所述手语翻译的结果以文字形式发送至终端设备。

7.根据权利要求1所述的智能手套系统，其特征在于，所述通信单元具体用于通过无线通信的方式实现所述传感器系统以及数据处理单元与所述终端设备之间的数据传输。

8.根据权利要求1所述的智能手套系统，其特征在于，还包括可充电式电池，所述可充电式电池用于为所述手套本体供电，并支持任一充电方式进行充电。

9.根据权利要求1所述的智能手套系统，其特征在于，所述手套本体内部设置有小型计算机或微处理器，所述小型计算机或微处理器用于接收和处理所述传感器系统传输的电子信号，以及承载所述数据处理单元。

10.根据权利要求1所述的智能手套系统，其特征在于，还包括应用程序，所述应用程序与所述手套本体硬件连接，用于分析来自所述传感器系统的电子信号，并将分析结果与所述手语数据进行比对。