一种带手势判断的智能头戴设备
技术领域
本实用新型涉及智能头戴设备技术领域，特别涉及一种带手势判断的智能头戴设备。
背景技术
目前市场上头戴设备的操作方式大多分为机械按键和触控按键两种，少部分高端产品采用语音识别功能的方式实现。头戴设备主要应用于能源、轨道交通、通讯、安防、矿产、建筑、物流、水利、农业、林业或者应急指挥等领域。
市场上大部分的头戴设备均配备各种机械按键，但由于设备空间限制，机械按键不能做得过大，容易导致工人在操作时不能第一时间确定按键的具体位置，增加佩戴人员的操作难度；且一线工人在作业时操作按键，容易使按键粘上油渍等异物，长此以往容易加速设备老化甚至影响设备正常使用。
触控按键同样具有机械按键的弊端，且一线工人一般戴手套作业，容易出现触控按键不能正常响应的情况。语音识别通常分为无按键触发的语音识别及按键触发的语音识别，无按键触发的语音识别需要经常开启麦克风收音，音频处理功耗较大，会明显降低工作时间，而需要按键触发的语音识别也具有机械按键的弊端。所以这三种操作方式均存在一定的缺陷。
因此，针对现有技术的不足提供一种带手势判断的智能头戴设备以解决现有技术不足甚为必要。
实用新型内容
本实用新型目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种带手势判断的智能头戴设备以解决现有技术不足甚为必要。该带手势判断的智能头戴设备能够识别复杂手势，具有方便操作、容易维护保养的优点。
本实用新型的上述目的通过如下技术手段实现。
提供一种带手势判断的智能头戴设备，设置有头盔本体和智能主体，智能主体装配于头盔本体。智能主体设置有壳体、手势识别探测模块、手势识别开关触发单元和主控板；
手势识别探测模块装配于壳体，手势识别探测模块与手势识别开关触发单元连接，手势识别开关触发单元与主控板电连接。
优选的，手势识别探测模块设置有红外发射器、上感应器、下感应器、左感应器和右感应器；
红外发射器安装于壳体，上感应器、下感应器、左感应器和右感应器呈中心对称分布设置于壳体；
上感应器、下感应器、左感应器和右感应器分别与手势识别开关触发单元电连接。
优选的，手势识别开关触发单元设置有芯片U1、手势传感器的处理器U2、电容C6、电容C7、电容C8、电阻R11、电阻R12、电阻R13，主控板设置有数据线SDA、时钟SCL、输入输出接口GPIO以及主供电电压VPH_PWR；
芯片U1的1脚分别与红外发射器的正极、电容C7的一端、电容C8的一端和手势传感器的处理器U5的5脚连接，红外发射器的负极、电容C7的另一端和电容C8的另一端分别接地，芯片U1的2脚接地，芯片U1的3脚与主控板的输入输出接口GPIO连接，芯片U1的4脚与主供电电压VPH_PWR连接，主供电电压VPH_PWR与系统电源连接；
手势传感器的处理器U2的1脚与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与数据线SDA连接，手势传感器的处理器U2的2脚与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端和电容C6的一端分别与电源输入端VCC连接，电容C6的另一端接地，手势传感器的处理器U2的3脚与手势传感器的处理器U2的4脚连接，手势传感器的处理器U2的6脚接地，手势传感器的处理器U2的7脚与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与时钟SCL连接，手势传感器的处理器U2的8脚与电源输入端VCC连接；
数据线SDA、时钟SCL分别与主控板连接。
优选的，芯片U1的型号为SGM2031-2.8，手势传感器的处理器U5的型号为APDS_9960。
优选的，主控板的芯片型号为MSM8953。
优选的，红外发射器设置为红外LED发射灯。
优选的，电阻R11、电阻R12的电阻值为0欧，电阻R13的电阻值为10千欧，电容C6和电容C8的电容量均为1微法，电容C7的电容量为100微法。
本实用新型的带手势判断的智能头戴设备，还设置有旋转定位装置；
旋转定位装置装配于头盔本体，旋转定位装置的固定部固定于头盔本体，旋转定位装置的转动部活动装配于固定部，智能主体与旋转定位装置的转动部固定连接。
优选的，旋转定位装置设置有转轴机构、弹性触发机构和固定盖；
固定盖与头盔本体固定连接，转轴机构活动装配于固定盖，弹性触发机构抵接于转轴机构与固定盖之间；
优选的，转轴机构设置有主轴体、转盘及分布于转盘的凹孔；
转盘设置于主轴的外圈位置，转盘与主轴固定连接，智能主体与主轴体固定装配；
优选的，主轴体的两端分别定义为第一管段和第二管段，第一管段、第二管段分布于转盘的两侧，智能主体与第一管段插装装配。
优选的，固定盖设置有外环管、定位槽和内环管，内环管设置于外环管内部，定位槽设置于内环管与外环管之间；
转盘装配于内环管，且转盘上的凹孔位于内环管与外环管之间的位置，第二管段插装于内环管。
优选的，弹性触发机构设置为弹簧和球珠，弹簧的一端与定位槽的端部抵接，弹簧的另一端抵接球珠，球珠另一端与转盘的凹孔抵接。
优选的，定位槽设置为多个，多个定位槽中分别装配有弹性触发机构；凹孔均匀分布于转盘上。
优选的，主轴体的内壁设置有防呆卡件，连接体设置有与防呆卡件匹配的装配卡槽，连接体套接于主轴体内部，且防呆卡件与装配卡槽装配。
优选的，头盔本体设置有限位槽，智能主体设置有限位柱，限位柱活动嵌于限位槽中。
优选的，头盔本体设置有安装盖，安装盖固定连接于头盔本体。
优选的，安装盖设置有盖顶和安装孔，盖顶活动装配于安装盖，连接体插装于安装孔中。
有益效果：
本实用新型的带手势判断的智能头戴设备，设置有头盔本体和智能主体，智能主体装配于头盔本体，智能主体设置有壳体、手势识别探测模块、手势识别开关触发单元和主控板；手势识别探测模块装配于壳体，手势识别探测模块与手势识别开关触发单元连接，手势识别开关触发单元与主控板电连接。通过手势识别探测模块探测手势，通过手势识别开关触发单元与主控板的联动作用，能够避免出现口音问题带来的识别错误并且提高了使用寿命，其非接触式的开关方式有利于工具的维护保养，以及降低工作的功耗和便于开关操作；同时在头盔本体上设置旋转定位装置，使得设置在智能主体上的摄像头、照明、激光照射方向能够根据用户的需求改变，增强头盔的使用灵活性，为用户提供方便。
附图说明
利用附图对本实用新型作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。
图1是本实用新型一种带手势判断的智能头戴设备手势识别探测模块的结构示意图。
图2是本实用新型一种带手势判断的智能头戴设备手势识别开关触发单元的电路结构示意图。
图3是本实用新型一种智能头盔的结构示意图。
图4是图3沿面A-A剖面的部分结构示意图。
图5是图3的旋转定位装置和智能主体部分的分解结构示意图。
图6是本实用新型一种智能头盔的转轴机构结构示意图。
图7是图6另一视角结构示意图。
图8是本实用新型一种智能头盔的固定盖结构示意图。
图9是本实用新型一种智能头盔的智能主体的部分结构示意图。
图10是本实用新型一种智能头盔的盔体与智能主体连接关系结构示意图。
图11本实用新型一种智能头盔的盔体内侧结构示意图。
在图1至图11中，包括：
智能主体100、
连接体110、限位柱120、装配卡槽130、头盔本体200、
限位槽210、安装盖220、盖顶230、安装孔240、转轴机构300、
转盘310、主轴体320、第一管段330、第二管段340、凹孔350、防呆卡件360、
固定盖400、
内环管410、外环管420、定位槽430、
弹性触发机构500、
弹簧510、球珠520。
具体实施方式
结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。
实施例1。
一种带手势判断的智能头戴设备，设置有头盔本体100和智能主体100，智能主体100装配于头盔本体200。智能主体100设置有壳体、手势识别探测模块、手势识别开关触发单元和主控板；
手势识别探测模块装配于壳体，手势识别探测模块与手势识别开关触发单元连接，手势识别开关触发单元与主控板电连接。
通过手势识别探测模块识别到头盔本体的前方物体反射时间的细微变化来判断物体发生的动作，并将识别到的动作发送至手势识别开关触发单元的手势手势传感器的处理器，手势识别开关触发单元接收到识别的指令之后通过数据线引脚发送至主控板，主控板进而执行相应的开关操作。
本实施例的手势识别探测模块设置有红外发射器、上感应器、下感应器、左感应器和右感应器；红外发射器安装于壳体，上感应器、下感应器、左感应器和右感应器呈中心对称分布设置于壳体；上感应器、下感应器、左感应器和右感应器分别与手势识别开关触发单元电连接。
本实施例中的红外发射器设置为红外LED发射灯。
通过上感应器、下感应器、左感应器和右感应器检测物体上下左右运动的信号。现有一种判断方式为：物体在前方运动过后，上下左右感应器接受到信号的开始时间与结束时间有细微差异，通过差异判断其运动方向，其开始与结束时间差异与其在空间上的位置差异有关，举个例子，假如前方物体从左到右移动，那么最先接收到开始信号的即左感应器，最晚接收到开始信号的即右感应器，并且最先结束信号的也是左感应器，最晚结束信号的是右感应器，于是传感器判断其动作为从左到右移动。可以想象摄像头拍摄到一个人从进入画面到走出画面的过程，通过这个过程判断行人的运动方向。通过上感应器、下感应器、左感应器和右感应器检测物体上下左右运动的信号的技术为本领域已知技术，在此不再赘述。另外，通过上感应器、下感应器、左感应器和右感应器检测物体上下左右运动的信号的具体方式也可以根据实际情况选用其它的逻辑关系，在此不一一列举。
在本实施例中，如图1所示，上感应器“U”还代表光强度接收器，下感应器“D”还代表红光接收器，左感应器“L”还代表绿光接收器，右感应器“R”还代表蓝光接收器，通过各个方向光强度的强弱变化能够判断出头盔本体的前方物体靠近或远离头盔本体，当光强度数据大时表示物体远离头盔本体，否则，表示物体靠近头盔本体。
如图2所示，本实施例的手势识别开关触发单元设置有芯片U1、手势传感器的处理器U2、电容C6、电容C7、电容C8、电阻R11、电阻R12、电阻R13，主控板设置有数据线SDA、时钟SCL、输入输出接口GPIO以及主供电电压VPH_PWR；
芯片U1的1脚分别与红外发射器的正极、电容C7的一端、电容C8的一端和手势传感器的处理器U5的5脚连接，红外发射器的负极、电容C7的另一端和电容C8的另一端分别接地，芯片U1的2脚接地，芯片U1的3脚与主控板的输入输出接口GPIO连接，芯片U1的4脚与主供电电压VPH_PWR连接，主供电电压VPH_PWR与系统电源连接；
手势传感器的处理器U2的1脚与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与数据线SDA连接，手势传感器的处理器U2的2脚与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端和电容C6的一端分别与电源输入端VCC连接，电容C6的另一端接地，手势传感器的处理器U2的3脚与手势传感器的处理器U2的4脚连接，手势传感器的处理器U2的6脚接地，手势传感器的处理器U2的7脚与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与时钟SCL连接，手势传感器的处理器U2的8脚与电源输入端VCC连接；
数据线SDA、时钟SCL分别与主控板连接。
本实施例中的手势识别传感器是通过FPC线与主控板进行电连接的。具体的，FPC线是指在一定程度内弯曲的连接线组，具有体积小、质量轻以及组装密度高的特点。
在本实施例的手势识别开关触发单元电路中，采用设置有电容C7和芯片U1，芯片U1的4脚与主供电电压VPH_PWR连接，主供电电压VPH_PWR与系统电源连接的结构设计实现具有CE功能的LDO稳压器，该稳压器具有高精度、低噪音的特点，使电路在不需要使用的情况下关闭或节省电能，同时能够稳定工作电压，降低电路开关瞬间的电压变化。
本实施例的工作原理为：当红外发射器向外发射出信号时，如果头盔本体的前方操作范围内有物体移动，则上感应器、下感应器、左感应器和右感应均会接收到与之相对应的信号，并将接收到的信号发送至手势识别开关触发单元中的手势传感器的处理器中对应的集成引脚LDR、LEDK和LEDA上，手势传感器的处理器通过算法分析出不同位置接收信号的开始与结束以及接收时间的差异，判断出头盔本体前方物体的运动方向，手势传感器的处理器中数据线SDA引脚通过I2C通讯协议将判断出的结果传输至主控板，同时拉低中断脚INT，通知主控板检测手势，主控板接收到手势传感器的处理器发送过来的一个或多个判断结果后，作出简单或复杂的控制开关的操作。
本实施例的带手势判断的智能头戴设备，通过手势识别探测模块识别到头盔本体200的前方物体反射时间的细微变化来判断物体发生的动作，并将识别到的动作发送至手势识别开关触发单元，手势识别开关触发单元接收到识别的指令之后通过数据线引脚发送至主控板，主控板进而执行相应的开关操作，能够在一定程度上降低工作的功耗，增加工作的时长，具有方便操作的特点。
实施例2。
一种带手势判断的智能头戴设备，其他特征与实施例1相同，不同之处在于：芯片U1的型号为SGM2031-2.8，手势传感器的处理器U5的型号为APDS_9960,主控板的芯片型号为MSM8953。
APDS_9960设备具有先进的手势检测、接近检测、数字环境光感(ALS)和色感(RGBC)。手势检测具体是利用四个方向的光电二极管来检测反射的IR能量，以将物理运动信息转换成数字信息。具体的，IR能量是由集成LED产生的，物理运动信息是指速度、方向和距离。
需要说明的是，芯片U1和主控板芯片的型号并不局限于本实施例中所记载的，也可以是其他的芯片型号。本领域的技术人员在实际的设计中可以根据实际情况自由选定，在此不再一一列举说明。
实施例3。
一种带手势判断的智能头戴设备，其他结构与实施例1或2相同，不同之处在于：本实施例中的电阻R11、电阻R12的电阻值为0欧，电阻R13的电阻值为10千欧，电容C6和电容C8的电容量均为1微法，电容C7的电容量为100微法。电阻R11、电阻R12的电阻值为0欧，可以防止通讯地址相同，实现根据需要断开。
本实施例的好处在于：能够保护手势识别触发开关单元中的电路结构的正常运行，以及在电路不使用的情况下关闭或节省电源。
实施例4。
一种带手势判断的智能头戴设备，如图3至图4所示，还设置有旋转定位装置，旋转定位装置装配于头盔本体200，旋转定位装置的固定部固定于头盔本体200，旋转定位装置的转动部活动装配于固定部，智能主体100与旋转定位装置的转动部固定连接。旋转定位装置的转动部能够相对于头盔本体200做转动运动，则与旋转定位装置的转动部固定连接的智能主体100能能够相对于头盔本体200做转动运动，使得用户可以根据需求灵活改变智能主体100上的位置相应的调整一些功能方向，为用户提供了方便。
本实施例的旋转定位装置设置有转轴机构300、弹性触发机构500和固定盖400。固定盖400与头盔本体200固定连接，转轴机构300活动装配于固定盖400，弹性触发机构500抵接于转轴机构300与固定盖400之间。固定盖400可以将转轴机构300固定到头盔本体200上固定位置，保证转轴机构300只能在该固定位置转动；同时，固定盖400还为转轴机构300和弹性触发机构500提供了保护功能。
为了获得更好的转动效果，如图5至图6所示，转轴机构300设置有主轴体320、转盘310及分布于转盘310的凹孔350。转盘310设置于主轴的外圈位置，转盘310与主轴固定连接，智能主体100与主轴体320固定装配。
需要说明的是，智能主体100上设置有螺孔，主轴体320上设置有与之相匹配的连接孔，通过螺丝将两者固定连接。此外，凹孔350的深度不唯一，可以根据智能主体100的重量来进行灵活设置，当智能主体100重量较大时，增加凹孔350深度；当智能主体100重量减小时，减小凹孔350深度。凹孔350的设计，使得转盘310能够获得来自弹性触发机构500的阻力，使得智能主体100不会自发性转动，只有受到外力才会转动，提高了装置的稳定性。
本实施例中，如图7和图8所示，主轴体320的两端分别定义为第一管段330和第二管段340，第一管段330、第二管段340分布于转盘310的两侧，智能主体100与第一管段330插装装配；固定盖400设置有外环管420、定位槽430和内环管410，所述内环管410设置于所述外环管420内部，定位槽430设置于内环管410与外环管420之间；转盘310装配于内环管410，且转盘310上的凹孔350位于内环管410与外环管420之间的位置，第二管段340插装于内环管410。
定位槽430的设置，确保了弹性触发机构500在受到凹孔350足够大的力时不会发生位置的改变，使得弹性触发机构500能够为转盘310提供一个持续稳定的阻力。将转盘310和第二管段340插装于内环管410内，节省了空间，使得装置更加轻便。
本实施例的弹性触发机构500设置为弹簧510和球珠520，弹簧510的一端与定位槽430的端部抵接，弹簧510的另一端抵接球珠520，球珠520另一端与转盘310的凹孔350抵接。
转盘310转动时，球珠520在转盘310上不同凹孔350之间移动，球珠520受到来自弹簧510的压力，会阻止转盘310转动，当外力大于该阻力时，转盘310才能转动。球珠520在进入凹孔350时，会发出声音以提示用户知道转动了多少角度，提高了产品的人机交互性。
本实施例的带手势判断的智能头戴设备，通过转动定位装置，能够保证智能主体100相对于头盔本体200转动，使得安装在智能主体100上的摄像头、照明、激光照射方向能够根据用户的需求改变，同时还能为用户提供反馈信息，提高了产品的人机交互性。
实施例5。
一种带手势判断的智能头戴设备，如图9和图10所示，其它结构与实施例4相同，不同之处在于，还具有如下特征：定位槽430设置为多个，多个定位槽430中分别装配有弹性触发机构500。需要说明的是，定位槽430的数量并不仅仅局限于本实施例中的两个，也可以根据具体需要，设置为其他数量，如四个、五个、六个等。定位槽430的数量越多，弹簧510的数量越多，球珠520数量越多。转盘310受到来自球珠520的阻力越大，则智能主体100转动所需外力增大，这样更加稳定，使得智能主体100的重量可以增大，则能够在智能主体100上设置更多的功能。
为了提高转盘310转动使用效率，凹孔350均匀分布于转盘310上。
本实施例中，主轴体320的内壁设置有防呆卡件360，连接体110设置有与防呆卡件360匹配的装配卡槽130，所述连接体110套接于主轴体320内部，且防呆卡件360与装配卡槽130装配。装配卡槽130和防呆卡件360的设置使得该智能头盔的安装更加方便。
本实施例中，头盔本体200设置有限位槽210，智能主体100设置有限位柱120，限位柱120活动嵌于限位槽210中。限位柱120活动嵌于限位槽210中，保证智能主体100只在设置的范围内可以转动，防止无限制的转动对智能主体100内线路的破坏。
该带手势判断的智能头戴设备，防呆卡件360与转配卡槽相互配合安装，使得智能主体100与旋转定位装置的安装非常方便，凹孔350均匀分布于转盘310，使得转盘310能在其转动范围内有效的提高转动效率，还设置有限位槽210控制智能主体100的转动范围来避免因无限制的转动对智能主体100内部线路的破坏。
实施例6。
一种带手势判断的智能头戴设备，如图11，其它结构与实施例4或5相同，不同之处在于，还具有如下特征：头盔本体200设置有安装盖220，安装盖220固定连接于头盔本体200；安装盖220设置有盖顶230和安装孔240，盖顶230活动装配于安装盖220，连接体110插装于安装孔240中。安装盖220可以为旋转定位装置提供安装空间，并且可以保护旋转定位装置不受外力破坏。
保护盖的设置为旋转定位装置的安装、拆卸或者修理提供了方便，也可以保护用户头部不受固定盖400的碰撞。需要说明的是，连接件和第一管段330通过安装孔240的位置都可以加垫圈来避免受到头盔本体200摩擦加快损耗速度。该带手势判断的智能头戴设备便拆卸修理，使用寿命长。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
