一種用于穿戴式計算機的人機交互頭盔制造技術

一種用于穿戴式計算機的人機交互頭盔，屬于人機交互頭盔。該頭盔包括微型顯示器及位置調整裝置（１）、箱體（２）、眼動視線跟蹤裝置（３）、后擋板（４）、頭盔支架（５）、頭頂部松緊調整帶（７）、頭后部松緊調整帶（１１）、耳機（９）、麥克風（１０）。其中微型顯示器及位置調整裝置（１），包括微型顯示器（１２）、微型顯示器位置調整鉸接頭（１３）、微型顯示器前后位置固定接頭（１４）及左右側微型顯示器前后位置調整導軌（８、６）；眼動視線跟蹤裝置（３），包括分光鏡前定位桿（１５）、光路支架（１６）、紅外眼攝像機（１７）、紅外高透片（１８）、紅外點光源（１９）、分光鏡后定位桿（２０）、半透半反分光鏡（２１）。本發明專利技術的頭盔具有視線跟蹤功能，能通過配合語音實現對穿戴式計算機進行人機交互的頭盔。能廣泛應用于航空、航天、機械制造、電力、軍事等不能徹底解放人的雙手的應用領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于視線跟蹤測量儀器及人機交互

技術介紹
穿戴式計算機是一種新概念的個人移動計算系統。將在各種領域發揮非常重要而特殊的用途。但由于其特殊的結構特點，其捆綁式鍵盤、軌跡球鼠標在實際使用中，操作性不強。對于航空、制造、電力、軍事等不能徹底解放人的雙手的應用領域，目前，穿戴式計算機顯得無能為力。人機交互方法與裝置(中國專利CN1584791A)采用眼動儀、語音通道、命令按鈕相結合的方式，通過PLC控制電器設備，為殘疾人士或計算機知識匱乏的用戶提供了一種新型的人機交互工具，但由于其配置了PLC等控制家用電器，很難應用于穿戴式計算機等需要解放人的雙手并方便用戶進行移動工作的應用場合。
技術實現思路
本專利技術的目的是研制一種具有視線跟蹤功能，并能通過配合語音通道實現對穿戴式計算機進行人機交互的頭戴，能擴展穿戴式計算機的應用領域，能促進穿戴式計算機在增強現實領域的推廣實踐的人機交互頭盔。一種用于穿戴式計算機的人機交互頭盔。其特征在于，包括微型顯示器及位置調整裝置、箱體、眼動視線跟蹤裝置、后擋板、頭盔支架、頭頂部松緊調整帶、頭后部松緊調整帶、耳機、麥克風。其中所述的微型顯示器及位置調整裝置安裝在頭盔支架前部左側或者右側，與人的左眼或者右眼相對應；所述箱體安裝在頭盔支架前端與固定在頭盔支架上的后擋板連接成具有內空間的封閉體；所述眼動視線跟蹤裝置封裝在箱體與后擋板形成的空間內，并通過眼動跟蹤裝置支撐桿固定在頭盔支架上；所述頭頂部松緊調整帶與頭盔支架相連置于頭盔支架頂部的垂直方向；所述頭后部松緊調整帶與頭盔支架相連置于頭盔支架后部的水平方向；所述耳機安裝在頭盔支架上的左側和右側內與人的左耳和右耳相對應；所述麥克風與耳機相連；所述眼動視線跟蹤裝置，包括分光鏡前定位桿、光路支架、紅外眼攝像機、紅外高透片、紅外點光源、分光鏡后定位桿、半透半反分光鏡，其中所述半透半反分光鏡的前端與分光鏡前定位桿連接定位固定，后端與分光鏡后定位桿連接定位固定，構成半透半反分光鏡的前端高后端低呈45度傾斜角的位置固定；所述分光鏡前定位桿和分光鏡后定位桿分別豎立地固定在光路支架前、后端；所述紅外高透片以水平方向安裝在光路支架的底部，該紅外高透片作為45度三角形的一直角邊，分光鏡后定位桿為另一直角邊，半透半反分光鏡作為斜邊構成空間呈45度的直角三角形；所述紅外點光源固定在光路支架后下部靠近紅外高透片，所述紅外眼攝像機豎立地固定在光路支架的中央，與紅外高透片相對應。所述微型顯示器及位置調整裝置，包括微型顯示器、微型顯示器位置調整鉸接頭、微型顯示器前后位置固定接頭、右側微型顯示器前后位置調整導軌、左側微型顯示器前后位置調整導軌。其中微型顯示器呈直角形，豎向的直角邊為顯示器，橫向的另一直角邊為橫梁，該橫梁的端部連接于微型顯示器位置調整鉸接頭的一端，該微型顯示器位置調整鉸接頭另一端與微型顯示器前后位置固定接頭相連接，該微型顯示器前后位置固定接頭安裝在左側微型顯示器前后位置調整導軌或者右側微型顯示器前后位置調整導軌上。所述的眼動視線跟蹤裝置的左側裝有可與紅外眼攝像機左側相連的眼攝像機左側位置調整螺釘，眼動視線跟蹤裝置的右側同樣裝有可與紅外眼攝像機右側相連的眼攝像機右側位置調整螺釘。本專利技術主要用于擴展穿戴式計算機在無法解放用戶雙手的各種應用領域，通過視線跟蹤與語音通道配合控制，代替了穿戴式計算機系統詭計球鼠標和捆綁式鍵盤的功能，具有使用靈活方便優點，彌補了現有交互方式的不足，提高了交互的可靠性，具有很好的市場前景。附圖說明圖1用于穿戴式計算機的人機交互頭盔的主視2用于穿戴式計算機的人機交互頭盔的俯視3用于穿戴式計算機的人機交互頭盔的左視4是圖2的A-A剖視5是圖1的B-B剖視的微型顯示器及位置調整裝置示意6是圖1的C-C剖視的眼動視線跟蹤裝置的組成示意7是圖3的D-D剖視圖上述圖中的標號名稱1.微型顯示器及位置調整裝置，2.箱體，3.眼動視線跟蹤裝置，4.后擋板，5.頭盔支架，6.右側微型顯示器前后位置調整導軌，7.頭頂部松緊調整帶，8.左側微型顯示器前后位置調整導軌，9.耳機，10.麥克風，11.頭后部松緊調整帶，12.微型顯示器，13.微型顯示器位置調整鉸接頭，14.微型顯示器前后位置固定接頭，15.分光鏡前定位桿，16.光路支架，17.紅外眼攝像機，18.紅外高透片，19.紅外點光源，20.分光鏡后定位桿，21.半透半反分光鏡，22.眼攝像機左側位置調整螺釘，23.眼動跟蹤裝置支撐桿，24.眼攝像機右側位置調整螺釘。圖8是微型顯示器與眼動視線跟蹤光路原理9是本專利技術的工作原理圖具體實施方式結合附圖1至附圖7敘述本專利技術的組成及實施方式本專利技術由微型顯示器及位置調整裝置1、箱體2、眼動視線跟蹤裝置3、后擋板4、頭盔支架5、頭頂部松緊調整帶7、耳機9、麥克風10、頭后部松緊調整帶11組成。其中所述的微型顯示器及位置調整裝置1可根據使用者需要安裝在左眼或者右眼前部。微型顯示器及位置調整裝置1如圖5所示，由微型顯示器12、微型顯示器位置調整鉸接頭13、微型顯示器前后位置固定接頭14、右側微型顯示器前后位置調整導軌6、左側微型顯示器前后位置調整導軌8組成。微型顯示器12用于顯示人機交互后的計算機屏幕信息；微型顯示器位置調整鉸接頭13用于調整微型顯示器的高低位置及左右位置；微型顯示器前后位置固定接頭14根據用戶實際習慣，可以安裝在右側微型顯示器前后位置調整導軌6或者左側微型顯示器前后位置調整導軌8上，用于調整微型顯示器的距離人眼的距離。所述的眼動視線跟蹤裝置3用于跟蹤視線方向，主要由分光鏡前定位桿15、光路支架16、紅外眼攝像機17、紅外高透片18、紅外點光源19、分光鏡后定位桿20、半透半反分光鏡21、眼攝像機左側位置調整螺釘22、眼動跟蹤裝置支撐桿23、眼攝像機右側位置調整螺釘24組成，如圖6、圖7所示。分光鏡前定位桿15和分光鏡后定位桿20用于對半透半反分光鏡及支架21進行45度定位，分光鏡后定位桿20頂部有微調螺釘，可以根據用戶實際進行位置微調，當不需要人機交互時，用戶將分光鏡后定位桿20上推，可以將分光鏡后定位桿20的下半部分收縮進上半部分，分光鏡前定位桿15水平，不影響用戶進行正常的工作；光路支架16用于固定紅外眼攝像機17、紅外高透片18、紅外點光源19；紅外眼攝像機17用于獲取當前眼部圖像；紅外高透片18用于把眼睛反射的紅外光反射到攝像機中形成眼睛圖像信號；紅外點光源19用于在用戶眼睛角膜上形成高亮度反射點，即普爾欽斑點；半透半反分光鏡21中用于反射眼部紅外光，并不影響用戶觀看前面顯示器提供的人機交互信息；眼攝像機左側位置調整螺釘22用于當微顯示器及位置調整裝置1與眼動跟蹤裝置3位于用戶左眼前部時，微調眼動跟蹤裝置3的水平距離。眼動跟蹤裝置支撐桿23用于支撐眼動跟蹤裝置3，并可根據需要將眼動跟蹤裝置3在眼動跟蹤裝置支撐桿23上滑動，調整眼動跟蹤裝置3位于用戶左眼或者右眼前部。眼攝像機右側位置調整螺釘24用于當微顯示器及位置調整裝置1與眼動跟蹤裝置3位于用戶右眼前部時，微調眼動跟蹤裝置3的水平距離。眼動視線跟蹤光路原理圖如圖8所示。當使用者需要進行人機交互時，使用者將其置于微型顯示器水平位置，固定在使用者眼部斜上方的紅外光源照射到使用者本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于穿戴式計算機的人機交互頭盔，其特征在于，包括微型顯示器及位置調整裝置（１）、箱體（２）、眼動視線跟蹤裝置（３）、后擋板（４）、頭盔支架（５）、頭頂部松緊調整帶（７）、頭后部松緊調整帶（１１）、耳機（９）、麥克風（１０）。其中所述的微型顯示器及位置調整裝置（１）安裝在頭盔支架（５）前部左側或者右側，與人的左眼或者右眼相對應；所述箱體（２）安裝在頭盔支架（５）前端與固定在頭盔支架（５）上的后擋板（４）連接成具有內空間的封閉體；所述眼動視線跟蹤裝置（３）封裝在箱體（２）與后擋板（４）形成的空間內，并通過眼動跟蹤裝置支撐桿（２３）固定在頭盔支架（５）上；所述頭頂部松緊調整帶（７）與頭盔支架（５）相連置于頭盔支架（５）頂部的垂直方向；所述頭后部松緊調整帶（１１）與頭盔支架（５）相連置于頭盔支架（５）后部的水平方向；所述耳機（９）安裝在頭盔支架（５）上的左側和右側內與人的左耳和右耳相對應；所述麥克風（１０）與耳機（９）相連；所述眼動視線跟蹤裝置（３），包括分光鏡前定位桿（１５）、光路支架（１６）、紅外眼攝像機（１７）、紅外高透片（１８）、紅外點光源（１９）、分光鏡后定位桿（２０）、半透半反分光鏡（２１），其中所述半透半反分光鏡（２１）的前端與分光鏡前定位桿（１５）連接定位固定，后端與分光鏡后定位桿（２０）連接定位固定，構成半透半反分光鏡（２１）的前端高后端低呈４５度傾斜角的位置固定；所述分光鏡前定位桿（１５）和分光鏡后定位桿（２０）分別豎立地固定在光路支架（１６）前、后端；所述紅外高透片（１８）以水平方向安裝在光路支架（１６）的底部，該紅外高透片（１８）作為４５度三角形的一直角邊，分光鏡后定位桿（２０）為另一直角邊，半透半反分光鏡（２１）作為斜邊構成空間呈４５度的直角三角形；所述紅外點光源（１９）固定在光路支架（１６）后下部靠近紅外高透片（１８），所述紅外眼攝像機（１７）豎立地固定在光路支架（１６）的中央，與紅外高透片（１８）相對應。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：左洪福，李煥良，吳昊，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：84[中國|南京]