本公开涉及智能穿戴设备，具体而言，涉及一种手部动作检测装置及手部动作检测方法。
背景技术：
1、现有技术介绍随着现代化工业生产的发展和进步，工业机器人早已经被广泛地用来代替工人完成一些简单和重复性的劳动。然而，由于人们越来越关注机器人在复杂、危险、恶劣环境中的应用，而现有工业机器人又不能很好的应对多变的环境，因而如何使机器人能够灵活、智能的为人类服务，已成为现在机器人研究领域的焦点问题。
2、手是人与外界进行接触及意识表达的主要媒介。人与机器人进行交互的传统接口设备无非就是按钮、手柄等，只能是间断性的操作按钮进行简单运动控制的设备，然而作为表达意识的主体——手运动的灵巧性被牺牲了，不能让人脑更好的解放出来，阻碍了人对系统控制意识表达的全面性与灵活性，导致机器人难以在恶劣和危险的环境下迅速完成各种复杂的作业任务。
技术实现思路
1、本公开的目的在于提供一种手部动作检测装置及手部动作检测方法，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：
2、根据本公开的具体实施方式，一方面，本公开提供一种手部动作检测装置，包括：处理器；磁场发射单元，所述磁场发射单元配置为同时发射第一方向、第二方向和第三方向的磁场；手腕检测单元，所述手腕检测单元与所述处理器连接，所述手腕检测单元配置为接受所述磁场的信号从而获取手腕的动作；手指检测单元，所述手指检测单元与所述处理器连接，所述手指检测单元配置为接受所述磁场的信号从而获取手指的动作；其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直。
3、在一可选实施例中，所述手腕检测单元包括：第一三轴磁传感器，所述第一三轴磁传感器配置为获取手腕处磁场矢量的强度；第一三轴加速度计，所述第一三轴加速度计配置为获取手腕处的加速度；三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪配置为获取手腕处的角速度；其中，所述第一三轴磁传感器、所述第一三轴加速度计和所述三轴陀螺仪相同检测轴的方向平行。
4、在一可选实施例中，所述手指检测单元为多个，多个所述手指检测单元配置为分别设于手指的骨骼处。
5、在一可选实施例中，所述手腕检测单元获取矢量的强度在所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向的分量以矩阵形式记录，具体为：m0＝[m0x,m0y，m0z]；所述手腕检测单元获取加速度在所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向的分量以矩阵形式记录，具体为：a0＝[a0x,a0y，a0z]；所述手腕检测单元获取角速度在所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向的分量以矩阵形式记录，具体为：w0＝[w0x，w0y，w0z]；其中，m0x为手腕检测单元在所述第一方向测量到的矢量的分量的值，m0y为手腕检测单元在所述第二方向测量到的矢量的分量的值，m0z为手腕检测单元在所述第三方向测量到的矢量的分量的值，a0x为手腕检测单元在所述第一方向测量到的加速度的分量的值，a0y为手腕检测单元在所述第二方向测量到的加速度的分量的值，a0z为手腕检测单元在所述第三方向测量到的加速度的分量的值，w0x为手腕检测单元在所述第一方向测量到的角速度的分量的值，w0y为手腕检测单元在所述第二方向测量到的角速度的分量的值，w0z为手腕检测单元在所述第三方向测量到的角速度的分量的值。
6、在一可选实施例中，所述手指检测单元包括：第二三轴磁传感器，所述第二三轴磁传感器配置为获取手指处磁场矢量的强度；第二三轴加速度计，所述第二三轴加速度计配置为获取手指处的加速度；其中，所述第二三轴磁传感器和所述第二三轴加速度计相同检测轴的方向平行。
7、在一可选实施例中，所述手指检测单元获取矢量的强度在所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向的分量以矩阵形式记录，具体为：mi＝[mix，miy，miz]；所述手指检测单元获取加速度在所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向的分量以矩阵形式记录，具体为：ai＝[aix，aiy，aiz]；其中，mix为编号为i的手指检测单元在所述第一方向测量到的矢量的分量的值，miy为编号为i的手指检测单元在所述第二方向测量到的矢量的分量的值，miz为编号为i的手指检测单元在所述第三方向测量到的矢量的分量的值，aix为编号为i的手指检测单元在所述第一方向测量到的加速度的分量的值，aiy为编号为i的手指检测单元在所述第二方向测量到的加速度的分量的值，aiz为编号为i的手指检测单元在所述第三方向测量到的加速度的分量的值。
8、在一可选实施例中，所述处理器配置为基于所述手腕检测单元接收的数据m0＝[m0x,m0y，m0z]、a0＝[a0x,a0y，a0z]和w0＝[w0x，w0y，w0z]计算出手腕的欧拉角[a0，yaw，a0,roll，a0,pitch]；
9、所述处理器配置为基于所述手指检测单元接收的数据mi＝[mix，miy，miz]和ai＝[aix，aiy，aiz]计算出手指的欧拉角[ai，yaw，ai，roll，ai，pitch]；
10、其中，ai,yaw是手指的欧拉角之中称为yaw角的角，ai,pitch是手指的欧拉角之中称为pitch角的角，ai，roll是手指的欧拉角之中称为roll角的角，a0,yaw是手腕的欧拉角之中称为yaw角的角，a0,pitch是手腕的欧拉角之中称为pitch角的角，a0,roll是手腕的欧拉角之中称为roll角的角。
11、在一可选实施例中，所述手腕的欧拉角和所述手指的欧拉角的计算公式包括：
12、
13、
14、其中，gx为加速度传感器第一方向上的测量值，gy为加速度传感器第二方向上的测量值，gz为加速度传感器第三方向上的测量值，g为重力加速度常数，bx为磁传感器第一方向上的测量值，by为磁传感器第二方向上的测量值，bz为磁传感器第三方向上的测量值，bn、bw、bs为地磁常数。
15、在一可选实施例中，所述处理器配置为基于所述手腕的欧拉角和所述手指的欧拉角计算得到手部姿态变换矩阵。
16、在一可选实施例中，所述基于所述手腕的欧拉角和所述手指的欧拉角计算得到手部姿态变换矩阵包括：
17、
18、其中，r0，i是将手腕坐标系下的值转到手指坐标系下的姿态变换矩阵，ai,yaw是手指的欧拉角之中称为yaw角的角，ai，pitch是手指的欧拉角之中称为pitch角的角，ai，roll是手指的欧拉角之中称为roll角的角，a0,yaw是手腕的欧拉角之中称为yaw角的角，a0,pitch是手腕的欧拉角之中称为pitch角的角，a0,roll是手腕的欧拉角之中称为roll角的角。
19、根据本公开的具体实施方式，另一方面，本公开提供一种手部动作检测方法，其特征在于，通过采用如上述技术方案中任一项所述的手部动作检测装置进行手部动作检测。
20、本公开实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：
21、本公开提供的手部动作检测装置通过设计一套线圈的通电状态，并计算出各通电状态在空间各位置产生的磁场矢量，以得到在确定的通电状态下空间位置与磁场矢量的对应关系，使用查表法可由磁场矢量逆向求得空间位置。通过本公开的手部动作检测装置准确的获取手部的动作，相对于目前技术中采用贴片的形式更加准确和便捷。
1.一种手部动作检测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的手部动作检测装置，其特征在于，所述手腕检测单元包括：
3.根据权利要求1所述的手部动作检测装置，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的手部动作检测装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的手部动作检测装置，其特征在于，所述手指检测单元包括：
6.根据权利要求5所述的手部动作检测装置，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的手部动作检测装置，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的手部动作检测装置，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的手部动作检测装置，其特征在于，所述基于所述手腕的欧拉角和所述手指的欧拉角计算得到手部姿态变换矩阵包括：
10.一种手部动作检测方法，其特征在于，通过采用如权利要求1-9中任一项所述的手部动作检测装置进行手部动作检测。
