智能体感设备系统论文和设计-向斌

全文摘要

本实用新型提供了一种智能体感设备系统，包括终端设备、插接于所述终端设备上的USB接收器以及通过所述USB接收器与所述终端设备无线连接的手持体感设备。本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供的智能体感设备系统可应用在人机交互中；本实用新型提供的智能体感设备系统可以用于检测人体肢体动作并识别空中运动轨迹；本实用新型提供的智能体感设备系统可以用于测量目标物体在三维空间里运动轨迹的各种参数并对其参数进行特殊化的处理进而得到相应的信息；本实用新型提供的智能体感设备系统可用于健康医疗领域中，进而评估人体健康指数；私密性高。

主设计要求

1.一种智能体感设备系统，其特征在于，包括终端设备、插接于所述终端设备上的USB接收器以及通过所述USB接收器与所述终端设备无线连接的手持体感设备，所述手持体感设备包括电池、无线模块、空间运动传感器、按键模块、指纹识别器以及MCU控制器，所述电池、所述无线模块、所述空间运动传感器、所述指纹识别器以及所述按键模块分别与所述MCU控制器连接。

设计方案

2.如权利要求1所述的智能体感设备系统，其特征在于，所述无线模块为NRF24L01传感器。

3.如权利要求1所述的智能体感设备系统，其特征在于，所述空间运动传感器为MPU-6050传感器。

4.如权利要求1所述的智能体感设备系统，其特征在于，所述MCU控制器采用STM32F103C8主控芯片。

5.如权利要求1所述的智能体感设备系统，其特征在于，所述电池为351019型号容量为40Amh锂电池。

6.如权利要求1所述的智能体感设备系统，其特征在于，所述终端设备为PC机。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种智能体感设备系统。

背景技术

从1968年鼠标问世以来，可以发现鼠标的出现完全重新的改写了人机交互的定义，从此为计算机等终端设备的操作提供了更灵活的手段。但在这段历史当中，早期的鼠标主要为滚轮式，随着鼠标演变的过程，如今市场可见的主要为光电鼠标。从技术和性能两个方面讲光电技术与滚轮的区别来说，光电技术的故障率更低并且实现起来更加简单，其性能及功能也更加强大。但这两种技术，不论从哪方面讲都是需要桌面的依托，不然鼠标就没法运用。然而，随着科技的进步和计算机的进一步发展与大众化的普及，也出现了更多的应用场景，如各种各样的床、公共汽车、个人的即兴演讲等这类都是不能直接用传统鼠标的。虽然这几年随着Android系统和Apple系统的普及演变成出来的各种各样的触屏技术的发展，这看似可以取代鼠标在人机交互当中的地位，但实际应用起来还是感觉手里空空的，且办公的效率也不高。但是我们可以发现随着工艺制造的进一步提升，以及芯片的高度集成化，至此带动了微机电子系统MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)行业的快速崛起，我们可以发现基于MEMS技术的传感器正逐渐的应用到我们日常生活中。然而实验过程中我们可以发现，由于此类MEMS传感器容易受到周围环境噪声等的影响，因此如今基于MEMS传感器的鼠标设计的优化都还不是很理想。

基于此类背景下，开发一套较为完整的解决方案。因此，本项目的研究成果旨在研究、探索一种手持的智能体感装备，利用这个体感设备可以在运用到很多场景上，如床上、没有桌面的长途交通工具等代替传统鼠标来进行笔记本屏幕等的操作；也可以利用该设备开发与之配套的体感游戏进行操作等。

实用新型内容

本实用新型公开了一种智能体感设备系统，其可以提供更好的人机互动。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种智能体感设备系统，包括终端设备、插接于所述终端设备上的USB接收器以及通过所述USB接收器与所述终端设备无线连接的手持体感设备，所述手持体感设备包括电池、无线模块、空间运动传感器、按键模块、指纹识别器以及MCU控制器，所述电池、所述无线模块、所述空间运动传感器、所述指纹识别器以及所述按键模块分别与所述MCU控制器连接。

优选的，所述无线模块为NRF24L01传感器。

优选的，所述空间运动传感器为MPU-6050传感器。

优选的，所述MCU控制器采用STM32F103C8主控芯片。

优选的，所述电池为351019型号容量为40Amh锂电池。

优选的，所述终端设备为PC机。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型提供的智能体感设备系统可应用在人机交互中；

2、本实用新型提供的智能体感设备系统可以用于检测人体肢体动作并识别空中运动轨迹；

3、本实用新型提供的智能体感设备系统可以用于测量目标物体在三维空间里运动轨迹的各种参数并对其参数进行特殊化的处理进而得到相应的信息；

4、本实用新型提供的智能体感设备系统可用于健康医疗领域中，进而评估人体健康指数；

5、通过增加指纹识别器，提高私密性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图，其中：

图1为本实用新型智能体感设备系统的结构示意图；

图2为本实用新型智能体感设备系统的手持体感设备的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1和2所示，本实用新型提供一种智能体感设备系统100，包括终端设备1、插接于所述终端设备1上的USB接收器2以及通过所述USB接收器2与所述终端设备1无线连接的手持体感设备3。所述手持体感设备3包括电池31、无线模块32、空间运动传感器33、按键模块34、指纹识别器35以及MCU控制器36，所述电池31、所述无线模块32、所述空间运动传感器33以及所述按键模块34分别与所述MCU控制器36连接。

所述终端设备1为PC机等智能设备。

所述USB接收器2由USB头和NRF24L01无线模块组成，利用STM32F103C8作为主控芯片自带的USB模块协议将NRF24L01无线模块接收的数据进行处理，转化成所述手持体感设备3的运动轨迹数据，即鼠标运动的轨迹，从而实现第三代手持体感设备的功能，间接代替传统的光电鼠标。

所述电池31采用351019型号容量为40Amh锂电池，这种锂电池广泛应用于可穿戴设备中，并对锂电池的状态进行采集管理，并且能提供设备的续航能力，而且这类电池的体积小，应用在各类可穿戴设备上。

所述无线模块32为NRF24L01传感器，频段范围在2.4GHz。通过对所述无线模块32相应寄存器的查找，可以通过SPI总线接口进行设置为极低的电流消耗，这样就可以满足可穿戴设备的功耗问题。在发送模式，如果传输功率为6dBm，目前损失约9mA；在接收模式下，当模块在未发送或接收数据时，系统将自动处于掉电模式和待机模式，并且其电流可低至12.3mA，这样就可以满足目前的低功耗要求。

所述空间运动传感器33为MPU-6050传感器，整合了3轴陀螺仪和一个3轴加速度计，并且在其内部对DMP（数字运动处理器）进行封装，因此可以用来处理复杂的运动过程。利用此方案跟同类型相比较来说，避免了对陀螺仪和加速器计在集成时轴间差上带来的困扰，而且进一步减小了整个的体积。

所述空间运动传感器33可以快速跟踪定位到空间的位置，并且用户可以在±2g、±4g、±8g与±16g的全格感测范围内进行可程式化的控制。另外，由于所述空间运动传感器33采用I2C的接口，因此可以很方便的利用单片机的I2C接口与之进行通信。对于电源的供电方面来说，其工作的电压范围为2.5V—3.3V±5%，并且其QFN封装的小型体积也是一种重要的突破。

所述指纹识别器35设置于所述手持体感设备3的外壳表面，用于检验用户指纹，只有指纹匹配，才能使用所述手持体感设备3，极大提高了私密性。

所述MCU控制器36采用STM32F103C8主控芯片，该STM32F103C8主控芯片内部自带USB模块、SPI接口总线、I2C接口总线，以及可以将其设置成睡眠模式，使其保持低功耗状态，因此可以减少电路板的体积以及降低功耗。