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基于物联网的数据手套团队名称：未来之光九队第一导师：李桃第二导师：韩晶晶队长：张震队员1：侯凯队员2：巩大利队员3：崔瑜诚信承诺申明本参赛队全体队员及指导教师已认真阅读《全国大学生物联网设计竞赛章程》关于竞赛作品的知识产权之全部条款，郑重申明，在参加全国大学生物联网设计竞赛时所呈交的竞赛作品及作品设计文档均为参赛队员在指导教师指导下独立完成。尽本参赛队所知，竞赛作品及作品设计文档中，除特别加以标注的部分外，不存在侵犯第三方知识产权的内容。竞赛作品及作品设计文档并非由参加其他竞赛之作品及作品设计文档未经改动直接参赛；如作品确参加过其他竞赛的，本参赛队承诺参加本次比赛之作品已经过较大改动。指导教师签名：李桃韩晶晶日期：2016年5月28日全国大学生物联网设计竞赛设计文档摘要-I-设计作品名称数据手套摘要数据手套是实现虚拟现实技术的交互设备之一，数据手套的应用对于虚拟制造非常重要。研究数据手套的功能和原理,设计了一种面向虚拟制造的数据手套交互控制模块。本论文主要介绍了基于无线数据传输和处理的数据手套，该数据手套采用以ARMCortex-M4处理器，通过对手势数据的采集及处理，从而实现其所对应的功能。关键词：数据手套；虚拟现实技术；数据采集；ARMCortex-M4处理器全国大学生物联网设计竞赛设计文档目录-II-目录摘要....................................................................................................................................I第一章设计需求分析......................................................................................................11.1设计需求.................................................................................................................11.2设计思路.................................................................................................................1第二章特色与创新.........................................................................................................22.1设计特色..............................................................................................................22.2设计创新................................................................................................................2第三章功能规划...............................................................................................................1第四章硬件组成...............................................................................................................4第五章软件架构和开发环境.............................................................................................65.1虚拟现实与数据手套............................................................................................65.1.1虚拟现实.....................................................................................................65.1.2数据手套.....................................................................................................75.2虚拟现实系统的功能以及应用............................................................................7第六章数据传输技术应用...................................................................................................96.1虚拟现实的技术的组成........................................................................................96.2数据手套实现的一般机理....................................................................................96.3虚拟现实的关键技术............................................................................................96.3.1动态环境建模技术......................................................................................96.3.2实时三维图形系统和虚拟现实交互技术................................................106.3.3传感器技术................................................................................................106.4开发和系统集成技术工具...................................................................................10参考文献.............................................................................................................................11全国大学生物联网设计竞赛设计文档[数据手套]1第一章设计需求分析1.1设计需求为了能让用户体验到真实物体的移动和反应，能够探测出所模拟物体、模型的表面密度、水含量、磁场强度、光照强度和振动强度等而研制出的数据手套。在医疗和机器人领域，数据手套/力反馈手套也用于虚拟远程机械手控制和远程医疗等方面。1.2设计思路智能手套可通过指套部分的几个个柔性传感器来收集信息。当使用者在手语交流时弯曲手指，传感器所检测到的数据便会被发送到一个串行监视器，而手套内置的加速度计则可以检测到手掌的方向。随后，手套所内置的算法会将这些数据翻译成文字并将其显示在屏幕上。智能手套所应用的非接触性技术，当前存在的非接触性卡的读卡器不必经过修改就可与手套兼容。全国大学生物联网设计竞赛设计文档[数据手套]2第二章特色与创新2.1设计特色有关智能可穿戴设备，通常来说，只要是在日常生活当中能被穿戴在身上的，包括帽子，手套，衣服等等都可以算到这个概念当中去。而根据外媒的报导。智能手套也许在人机接口领域能够拥有较大的发展潜力，可以帮助人们摆脱操作杆或鼠标。当然，如何使其变得在使用时更加方便，并且操作起来更加直观和自然就成了需要解决的问题。从外形上来看，它有些像足球比赛当中守门员所佩戴的手套，然而在它的外表下隐藏着各种各样的零件，使它和一般的守门员手套或冬天滑雪时佩戴的手套又有很大的不同之处。它可以通过不同的手势来对一些设备进行远程控制，包括电脑。当相关的配套系统根据光学追踪软件检测到动作之后，就会根据这些动作发出相应的指令从而进行远程控制。并且，在做这些动作或运动的时候，手套会根据产生的动能自动的进行充电，也正是基于此，这款手套是无需另外去刻充电，这样一来就会节省很多麻烦。2.2设计创新现阶段的数据手套主要不足有：手套主体部分容易受用户手尺大小影响,应用过程中需要重新校正防止手套与手指之间滑动带来的误差,另外就是传感器的的疲劳问题，如：光纤传感器使用时间过长导致精度下降或折断。本论文所研究的作品就这两方面的问题进行了优化：本作品主体部分采用弹性纤维材质的手套作为载体，解决了不同人手尺寸的问题，各个结点及其所连接的导线都固定于手套上，解决了校正的问题。该作品采用的是结点感应，通过结点的状态判断人手的动作，代替了条状的传感器，解决了传感器疲劳的问题，同时也降低了制作的成本。全国大学生物联网设计竞赛设计文档[数据手套]3第三章功能规划智能手套所应用的非接触性技术，当前存在的非接触性卡的读卡器不必经过修改就可与手套兼容。手套中植入微型非接触性芯片，可以与信用卡或借记卡相连，用于购买20英镑(约合人民币195元)以下的商品，无需输入PIN码。可穿戴技术正蓬勃发展，消费者希望这些设备更容易穿戴、更时尚，以及拥有更多功能。近年来日益受欢迎，目前英国有4500万张非接触性卡流通，30万个场所可以使用非接触性支付方式付账。手套还有触屏功能，购物者可戴着手套使用手机。特色与创新，因此若有了智能手套，发展前景不可估量。可以应用于多种领域，金融业，而金融业涉及太多领域，超市银行，大小城市都有，若是过节高峰期，这些智能手套可以减少不必要的麻烦。农业，畜牧业，教育界，医学界，虚拟世界，都离不开这种手套。所以有着很大的发展前景与市场。2014年11月份，全英房屋抵押贷款协会宣布，客户可下载Android手机银行应用，然后通过AndroidWear智能手表查询账户余额。此外，客户也可以对智能手表进行设定，每天向他们通报账户中还有多少资金。也许在将来，用它打游戏秀操作也是一个不错的选择。数据手套作为一致虚拟的手将被应用于3D虚拟现实场景的模拟交互中，可以识别人手的多种动作，从而实现虚拟与现实的互动。更高级的数据手套可以满足人们更高的需求，如：机器人系统、操作外科手术、虚拟装备训练、手语识别系统、动画制作、动作捕捉、教育娱乐、机器人技术、动作捕捉、虚拟现实、创新游戏、复原、以及对残障人士的辅助等。全国大学生物联网设计竞赛设计文档数据手套4第四章硬件组成该作品用弹性纤维手套作为主要载体，将传感器接在指关节处用来接受手指的状态，在手套背部连接一个三轴加速度传感器，当检测到做出手势时，然后锁定3秒钟，做出相应的判断和功能，本作品的核心部分就是ARMCortex-M4处理器，它是对数据接收和处理的中枢，是实现虚拟与现实交换的关键部分。1、手套载体：手套能够很好的跟踪人手的每个关节，并且精确的捕捉人手的动作。它可以像皮肤一样贴合手部，并不限制人手的动作范围：你可以带着手套打字或者做其他事。用手套甚至可以不需要键盘，用户可以在任