一种基于手势控制的智能小球玩具组件的制作方法

本实用新型实施例涉及玩具技术领域，具体涉及一种基于手势控制的智能小球玩具组件。

背景技术：

随着经济的高速发展，人们的生活水平日益提高，玩具的市场也越来越大，智能小球玩具是在众多玩具中较受欢迎的一种；传统的智能小球玩具的操控方式一般是通过手柄按键，这种操控方式存在着携带不便、功能简单的问题；另一种操控方式是近几年新出现的手机app操控，操作不直观，交互方式也较单一。

技术实现要素：

本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种基于手势控制的智能小球玩具组件，能够通过手势控制智能小球玩具，操控简单，互动性及趣味性强。

为实现上述目的，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种基于手势控制的智能小球玩具组件，包括智能小球玩具和用于操控所述智能小球玩具的手势控制器，其中，

所述手势控制器包括手套本体，所述手套本体包括主套体以及与所述主套体连通的手指套体，所述主套体内设有第一电源、主控制板和姿态传感器，所述主控制板上设有主控制器和第一无线通讯装置，所述手指套体内对应手指关节的位置设有光纤弯曲传感器，所述第一电源、所述姿态传感器、所述第一无线通讯装置和所述光纤弯曲传感器均与所述主控制器连接；

所述智能小球玩具包括玩具本体，所述玩具本体内设有第二电源、从控制板和两个直流电机，所述从控制板上设有从控制器和第二无线通讯装置，所述第二电源、两个所述直流电机和所述第二无线通讯装置均与所述从控制器连接，所述从控制器和所述主控制器通过所述第二无线通讯装置和所述第一无线通讯装置无线连接。

可选地，所述手套本体包括多个手指套体，至少一个所述手指套体内对应手指关节的位置设有所述光纤弯曲传感器。

在一实施例中，所述玩具本体内还设有扬声器，所述扬声器与所述从控制器连接。

在一实施例中，所述玩具本体的壳体上设有多色led灯，所述多色led灯与所述从控制器连接。

可选地，所述第一无线通讯装置包括蓝牙模块、zigbee模块或wifi模块，所述第二无线通讯装置包括蓝牙模块、zigbee模块或wifi模块。

在一些实施例中，所述光纤弯曲传感器包括光电模块、第一多芯光纤、单芯光纤和第二多芯光纤，其中，所述光电模块包括光发射端和光接收端，所述光发射端与所述第一多芯光纤的一端连接，所述第一多芯光纤的另一端弯曲后与所述单芯光纤的一端连接，所述单芯光纤的另一端通过所述第二多芯光纤与所述光接收端连接与所述光接收端连接；

部分所述第一多芯光纤和所述单芯光纤封装在保护层中，且所述第一多芯光纤和所述单芯光纤在所述保护层内呈u型结构。

可选地，所述单芯光纤包括纤芯和包层，所述单芯光纤一侧的部分包层被去除，或者部分包层及部分纤芯被去除。

可选地，所述第一多芯光纤、所述单芯光纤以及所述第二多芯光纤均为塑料光纤。

可选地，所述光电模块包括光源和光电探测器，所述光源和所述光电探测器集成为一体，且分别与所述主控制器连接，所述光发射端包括所述光源，所述光接收端包括所述光电探测器。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例的智能小球玩具组件包括智能小球玩具和用于操控智能小球玩具的手势控制器，其中，手势控制器包括手套本体，手套本体包括主套体以及与主套体连通的手指套体，主套体内设有第一电源、主控制板和姿态传感器，主控制板上设有主控制器和第一无线通讯装置，手指套体内对应手指关节的位置设有光纤弯曲传感器，第一电源、姿态传感器、第一无线通讯装置和光纤弯曲传感器均与主控制器连接，主控制器用于根据姿态传感器和光纤弯曲传感器采集的数据信息生成操控指令，并通过第一无线通讯装置将操控指令发送给智能小球玩具，从而实现通过手势控制智能小球玩具的目的，操控简单，互动性及趣味性强。

附图说明

图1是本实用新型实施例的智能小球玩具组件的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的手势控制器的功能结构示意图；

图3是本实用新型实施例的智能小球玩具的功能结构示意图；

图4是本实用新型实施例的光纤弯曲传感器的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的光纤弯曲传感器中单芯光纤的结构示意图；

图6是本实用新型另一实施例的光纤弯曲传感器中单芯光纤的结构示意图；

图7是本实用新型另一实施例的光纤弯曲传感器中光电模块的输出数据图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型实施例提供一种基于手势控制的智能小球玩具组件，请参阅图1至图3，如图1所示，智能小球玩具组件包括智能小球玩具1和用于操控智能小球玩具1的手势控制器2。

其中，手势控制器2包括手套本体21，手套本体21包括主套体以及与主套体连通的手指套体，主套体内设有第一电源22、主控制板23和姿态传感器24，主控制板23上设有主控制器231和第一无线通讯装置232，手指套体内对应手指关节的位置设有光纤弯曲传感器25，第一电源22、姿态传感器24、第一无线通讯装置232和光纤弯曲传感器25均与主控制器231连接。

智能小球玩具1包括玩具本体11，玩具本体11内设有第二电源12、从控制板13和第一直流电机14、第二直流电机15，从控制板13上设有从控制器131和第二无线通讯装置132，第二电源12、第一直流电机14、第二直流电机15和第二无线通讯装置132均与从控制器131连接，从控制器131和主控制器231通过第二无线通讯装置132和第一无线通讯装置232无线连接。

具体地，第一电源22用于为手势控制器2内的各个功能模块供电，第二电源12用于为智能小球玩具1内的各个功能模块供电。第一电源22和第二电源12均可以包括可充电电池、充电模块和电压转换模块，当第一电源22或第二电源12与外部电源连接时，通过充电模块向可充电电池进行充电，电压转换模块用于提供各个模块正常工作所需电压。

姿态传感器24用于采集操控者手部的姿态变化，光纤弯曲传感器25用于采集操控者手指的弯曲程度，主控制器231用于根据姿态传感器24和光纤弯曲传感器25采集的数据信息生成操控指令，并通过第一无线通讯装置232将操控指令发送给智能小球玩具1，从而实现手势控制智能小球玩具1的目的。

智能小球玩具1的从控制器131通过第二无线通讯装置132接收上述操控指令，进一步地，根据上述操控指令驱动第一直流电机14和/或第二直流电机15，以控制玩具本体11的运动。

例如，当姿态传感器24采集到操控者手部的俯/仰动作时，主控制器231生成前/后运动指令，从控制器131接收上述操控指令，并驱动第一直流电机14控制玩具本体11的前/后运动；当姿态传感器24采集到操控者手部的左/右偏转时，主控制器231生成左/右运动指令，从控制器131接收上述操控指令，并驱动第二直流电机15控制玩具本体11的左/右运动；当光纤弯曲传感器25采集到操控者手指的伸/屈时，控制器231生成启/停指令，从控制器131接收上述操控指令，并控制玩具本体11的启/停。

本实施例中，手套本体21的主套体包括掌部套体和腕部套体，第一电源22设置于腕部套体中，主控制板23和姿态传感器24设置于掌部套体中。在其他实施例中，手套本体21也可以不设置腕部套体，和/或，将第一电源22、主控制板23和姿态传感器24均设置于掌部套体中。

可选地，手套本体21包括多个手指套体，多个手指套体内对应手指关节的位置设有光纤弯曲传感器25。例如，手套本体21包括五个手指套体，可在其中的两个或者三个手指套体内对应手指关节的位置设置光纤弯曲传感器25，不同的光纤弯曲传感器25可以对应不同的控制指令，进一步增强其互动性和趣味性。

在一实施例中，玩具本体11内还设有扬声器16，扬声器16与从控制器131连接，通过其中一个手指的伸屈可控制扬声器16的播放或暂停。

在一实施例中，玩具本体11的壳体上设有多色led灯17，多色led灯17与从控制器131连接，通过其中一个手指的伸屈可控制多色led灯的灯光效果。

在上述实施例中，主控制器231和从控制器131为具有一定逻辑运算能力的处理器，可以是合适类型的单片机(如stm32f429、arduino)、微处理器等，第一无线通讯装置232包括蓝牙模块、zigbee模块或wifi模块，第二无线通讯装置132包括蓝牙模块、zigbee模块或wifi模块。

可选地，第一无线通讯装置232可以包括两个无线通讯装置，一个用于与玩具本体11通信，一个用于与用户终端(如，智能手机)通信。

在上述实施例中，如图4所示，光纤弯曲传感器25包括光电模块、第一多芯光纤251、单芯光纤252和第二多芯光纤253，其中，光电模块包括光发射端254和光接收端255，光发射端254与第一多芯光纤251的一端连接，第一多芯光纤251的另一端弯曲后与单芯光纤252的一端连接，单芯光纤252的另一端通过第二多芯光纤253与光接收端255连接；部分第一多芯光纤251和单芯光纤252封装在保护层256中，且第一多芯光纤251和单芯光纤252在保护层256内呈u型结构。

光发射端254发出的光，依次经过第一多芯光纤251、单芯光纤252和第二多芯光纤253后进入到光接收端255，由于光纤结构上的差异性，多芯光纤对弯曲不敏感，弯曲后损失的光强较小，而单芯光纤252弯曲后损失的光强较大，通过采用第一多芯光纤251和第二多芯光纤253进行导光传输，采用单芯光纤252进行弯曲检测，可将第一多芯光纤251和单芯光纤252在保护层256内设置成u型结构，使得光发射端254和光接收端255处于同一端，使用起来更加方便。

作为优选地方案，单芯光纤252包括包层2521和纤芯2522，单芯光纤12一侧的部分包层2521被去除，或者部分包层2521及部分纤芯2522被去除，使得单芯光纤252的一侧存在连续间隙(如图5所示)或者不连续间隙(如图6所示)，不仅能够提高弯曲检测的精度和灵敏度，还能够识别弯曲方向。

其中，单芯光纤252的一侧可经过打磨、物理切割、激光加工或化学腐蚀处理，使其一侧的部分包层2521被去除，或者部分包层2521及部分纤芯2522被去除。

在光纤弯曲传感器25处于平直状态时，因单芯光纤252一侧的结构不完整，其内部光透射到空气中发生损耗，导致进入到光接收端255的光强减小；在光纤弯曲传感器25向光纤结构不完整的一侧弯曲时(弯曲外弧为光纤结构完整的一侧)，随着弯曲角度的增大，其内部光透射到空气中的损耗减小，导致进入到光接收端255的光强增大；在光纤弯曲传感器向结构完整的一侧弯曲时(弯曲外弧为光纤结构不完整的一侧)，随着弯曲角度的增大，其内部光透射到空气中的损耗增大，导致进入到光接收端255的光强进一步减小。可见，通过光接收端255接收到的光强信号，便可实现弯曲程度的检测和弯曲方向的识别，具有较高的精度和灵敏度。

假设光纤弯曲传感器25保持平直态时，光电模块输出的电信号为单位1，在其末端施加一扰动使传感器自由振动时，光电模块的输出数据图如图7所示，随着向两侧弯曲程度的变化，光电模块输出的电信号变化不同，在弯曲角度越大时，光强增加或损耗的幅度也越大，因此，在光纤弯曲传感器25设置于与手指掌指关节对应的位置时，主控制器231通过光纤弯曲传感器25采集的数据，不仅能够确定手指的弯曲状态，还能够确定手指的弯曲方向。

例如，在玩具本体11内设有扬声器16时，通过其中一个手指的上/下弯曲可控制扬声器16音量的增/减。

又如，在玩具本体11的壳体上设有多色led灯17时，通过其中一个手指的上/下弯曲可控制多色led灯17亮度的增/减。

作为优选地方案，第一多芯光纤251、单芯光纤252以及第二多芯光纤253均为塑料光纤。塑料光纤(pof)是由高透明聚合物如聚苯乙烯(ps)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)作为芯层材料，pmma、氟塑料等作为皮层材料的一类光纤，与玻璃光纤相比，具有易加工、易弯曲，不易折断等优点。

作为优选地方案，第二多芯光纤21选择与第一多芯光纤11相同的光纤。

请继续参阅图4，保护层256内设有转环块257，第一多芯光纤251的弯曲部分和单芯光纤252的一端固定在转环块257内，转环块257用于使第一多芯光纤251和单芯光纤252同轴相连，以减小第一多芯光纤251和单芯光纤252之间的连接损耗。

保护层256内还设有连接块258，第二多芯光纤253的一端和单芯光纤252的另一端固定在连接块258内，连接块258用于使第二多芯光纤253和单芯光纤252同轴相连，以减少第二多芯光纤253和单芯光纤252之间的连接损耗。

第一多芯光纤251也可以固定在连接块258内，在实际应用中，可先通过转环块257将第一多芯光纤251和单芯光纤252固定，通过连接块258将单芯光纤252、第二多芯光纤253以及第一多芯光纤251固定，再将保护层256封装在转环块257和连接块258之外。

其中，光电模块包括光源和光电探测器，光源和光电探测器集成为一体，且光源和光电探测器分别与主控制器231连接；光发射端254包括光源，光接收端255包括光电探测器。光源可以为led，光电探测器可以为任何可以将光信号转化为电信号的光电元件。

光电模块还包括第二连接块259，第二连接块259用于使第一多芯光纤251和第二多芯光纤253分别与光发射端254和光接收端255同轴相连。

本实施例的智能小球玩具组件包括智能小球玩具1和用于操控智能小球玩具1的手势控制器2，其中，手势控制器2包括手套本体21，手套本体21包括主套体以及与主套体连通的手指套体，主套体内设有第一电源22、主控制板23和姿态传感器24，主控制板23上设有主控制器231和第一无线通讯装置232，手指套体内对应手指关节的位置设有光纤弯曲传感器25，第一电源22、姿态传感器24、第一无线通讯装置232和光纤弯曲传感器25均与主控制器231连接，主控制器231用于根据姿态传感器24和光纤弯曲传感器25采集的数据信息生成操控指令，并通过第一无线通讯装置232将操控指令发送给智能小球玩具1，从而实现通过手势控制智能小球玩具1的目的，操控简单，互动性及趣味性强。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本

技术实现要素：
的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。