下图左侧为输出级

3.1.此外，阶段和块之间的箭头指示过程的方向。

3.3流程图

系统的流程图是一个非常有用的过程分析工具。图3.2是

INDEGO流程图。

图3.2：INDEGO流程图

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第一个椭圆形符号是整个系统过程的开始。指示的下一个框

箭头所指的是该过程的第一步，传感器将手势转换为模拟手势

计算机可读的数据。下一步，绘制为平行四边形，以区分

数据是由传感器测量的模拟数据。之后是模拟量的转换

数据转换为数字数据，这是在MCU中完成的。以下步骤是数字的处理

微控制器中的数据。

3.4系统架构

在第3.2节和第3.3节中，方框图和流程图在

详细信息，这对系统架构的设计和构建非常有帮助。在本节中

将对系统架构进行讨论和解释。系统架构将显示

系统的行为。它还对系统的工作方式和关系给出了清晰的看法

组件之间。下图3.3所示为INDEGO的系统架构。

图3.3：系统架构

系统体系结构给出了有关过程的视图；然而，所有组件

行为，以及它们之间的接口将在第3章的后面部分中提供。

3.5研究设计

本研究基于定性研究方法。这项研究从简单的步骤开始

为所述人员收集有关以前类似方法、解决方案或项目的信息

问题第2章中介绍的每个项目都根据其功能进行了评估

组件、功能和项目目的。除了文章和项目

对该项目进行了访谈，以评估专家的意见和反馈。这个

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这个想法产生于帮助那些需要帮助的人的愿望。我们看了一些统计数据，读了一些文章，

并分享了那些使用手语作为唯一交流方式的人的想法

其他。此外，将进行更多的访谈和调查，以评估需求和

对项目的需求。这可能有助于添加用户真正需要的更多功能。

3.6要求

团队成员提供了实现此目标所需的要求列表

项目INDEGO是一个基于手套的项目，该系统的主要用途是捕捉手势

并将其翻译成文本。这种类型的项目必须方便且用户友好。团队目标

为了使手套舒适并吸引用户，因此，组件将不会

看得见的此外，将使用具有合理尺寸的部件。制作手套

大多数人都能负担得起是另一个重要的要求，因此部件和制造

也将根据成本进行评估。

功能需求是指符合项目愿景并突出显示的功能

项目的重要行为。关于非功能性需求，它介绍了

可以包括的其他功能，以进一步改进项目。然而

这些特征不会对整个项目产生负面影响。下表3.1显示了功能

以及非功能性需求。

表3.1：功能和非功能要求

功能要求非功能要求

穿着舒适。易于清洁。

不会给佩戴者带来不适（过敏

等等）

不透水的

从手语翻译成文字/语音。翻译不仅仅是ArSL。

时尚而不笨重。可调节手套，适合不同尺寸。

显示电池寿命和连接的LCD屏幕

应用程序。

从文本/语音翻译成手语。

用户友好的应用程序。

连接物联网以备不时之需。

耐用、便携、使用安全。

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3.7软件和硬件

在设计了系统架构并使用流程图和框图对

系统，我们继续选择组件来构建我们的项目。已经做出了选择

以实现最佳结果，并确保项目的目标和目的得以实现。对于

每选择一个组件，决策都是基于需求、要求和比较做出的。

本报告的这一部分将分为两个主要部分：硬件和软件。

每个小节将详细解释组成部分和所做的决定。

3.7.1硬件组件

3.7.1.1：柔性传感器

为了测量手势，将使用柔性传感器。柔性传感器用于

测量手指的弯曲度。传感器的电阻会随着手指的大小而变化

正在弯曲。它会随着弯曲而增加。柔性传感器被认为是可变电阻器。

他们是通信在下面的图3.4中，

示出了柔性传感器。

图3.4：柔性传感器[12]

传感器的弯曲电阻在60K之间Ω 至110KΩ 它有一个

10公里Ω 扁平电阻。[12] 柔性传感器的尺寸图如下图所示。

图3.5：柔性传感器的尺寸图[12]

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下表3.2列出了柔性传感器的规格：

表3.2：柔性传感器规格[12]

组件柔性传感器

尺寸4.5“

温度范围−35°𝐶 𝑡𝑜 + 80°𝐶

电阻公差±30%

额定功率0.5 W至1W峰值

价格15.95美元

3.7.1.2：力传感器

图3.6所示的力传感器用于检测施加在

指尖。

图3.6：力传感器[13]

字母“ṣād“，”ṭā”和“Ḍ图3.7所示的“ād”是一些手语

以在一个或多个物体上施加一些压力或力的方式执行的手势

手指。为了将这些字母与其他类似的手势区分开来，指尖上的力

可以测量。

图3.7：ArSL中的一些字母[13]

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力传感器的电阻率会随着施加在其上的力的大小而变化。力越大

或者施加压力时电阻率越小。

下表3.3列出了力传感器的规格：

表3.3：力传感器规格[13]

分力传感器

尺寸0.5“直径

力范围100克至100公斤

力灵敏度范围0.1-10.02N

工作温度范围−30°𝐶 𝑡𝑜 + 70°𝐶

价格6.95美元

3.7.1.3：MPU6050

IMU是加速度计和陀螺仪的组合。它提供了两到六个自由度。

当设备的确切位置至关重要时，如机械臂、制导导弹和用于

对身体运动、IMU的研究可能会有所帮助。在下面的图3.8中，MPU6050是一个

显示IMU。MPU-6050功耗低，价格便宜，性能高

当与智能手机、平板电脑和可穿戴传感器一起使用时。它包括3轴陀螺仪和一个3-

轴加速度计组合在同一电路上，非常适合用于可穿戴手套

翻译符号。

图3.8：SparkFun 9DoF IMU突破

27

3.7.1.4微控制器，Espressif ESP32 DevKitC

系统中的主要部件是控制器。决定选择

Espressif ESP32如图3.9所示。Espressif ESP32是一款微控制器，包含

Tensilica Xtensa®32位LX6微处理器。与许多微控制器不同，ESP32

微控制器具有内置的Wi-Fi和蓝牙，非常适合物联网项目。

图3.9:ESP32微控制器

下表3.5所示为ESP32微控制器的规格和功能。

表3.4:Espressif ESP32微控制器规格[15]

组件Espressif ESP32微控制器

尺寸18毫米×25.5毫米×3.1毫米

内存128 KB ROM

320千字节SRAM

电源Micro USB 3.3V引脚5V引脚

工作电压3.3V

工作电流80µA

GPIO 36型

价格13.07美元

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ESP32在Arduino等其他微控制器中脱颖而出，因为它是一款

强大的微控制器，并且比其他替代品便宜。对于我们的INDEGO项目

ESP32的尺寸和引脚是完美的。微控制器体积小，使用方便

打造用户友好的手套，佩戴舒适。此外，ESP32与

Arduino集成开发环境。如果开发人员熟悉Arduino的编程，那么处理ESP32将

相对容易。

3.7.2软件

3.7.2.1：Arduino集成开发环境

Arduino集成开发环境，也称为Arduino IDE，是一种软件

用于将程序上传到Arduino和Genuino硬件以及进行通信

和他们在一起。Arduino IDE接口如图3.10所示。ESP32微控制器也是

与Arduino IDE兼容。该软件由许多工具组成，这些工具有助于创建

程序。它包括用于编写代码的文本编辑器、工具栏和文本控制台。使用时

Arduino IDE编写程序，这些程序被称为Sketches。它们是通过写作创造的

它们在文本编辑器中。保存后，草图的文件扩展名为“.ino”。

图3.10:Arduino IDE接口

在文本编辑器中写草图很简单。编辑器允许用户轻松操作

通过删除、复制甚至搜索某些文本来获取文本片段。此外，该软件具有

一个消息区域，用于提供反馈，例如错误消息、成功保存程序，以及

完成出口。此外，用户可以使用工具栏将草图上传到

阿杜伊诺。它还检查草图是否有错误，保存项目或启动新项目，甚至打开保存的

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项目。软件中提供了许多其他工具，可以顺利地创建

Arduino板上的程序。

3.7.2.2：C++

图3.11:C++徽标

C++是一种中级编程语言，它是作为

C语言。C++的官方徽标如图3.11所示。它引入了面向对象

编程原理，如类、多态性、iC++的官方徽标如图3.11所示。它引入了面向对象

类、多态性、继承、封装和数据等编程原理

抽象。它允许代码的可重用性和程序的可靠性。C++在低和

高级功能。它比大多数其他编程语言（如Python）更接近硬件，

Java等。软件与硬件有着错综复杂的联系，底层支持在

软件级别。这种编程语言在操作

处理器，与其他编程语言相比，这使其具有高速性。

此外，C++提供了可移植性的特性，允许用户运行相同的程序

轻松地在各种操作系统上运行。它还包含了

程序这使它具有多范式编程语言的特点。三种范式

C++是通用的、命令式的和面向对象的。此外，它还支持以下指针

通常在其他编程语言中不可用。指针用于文件处理和

动态分配内存。

与Java、JavaScript和Python一样，C++是一种通用语言，这意味着它可以

用于开发桌面应用程序、游戏、操作系统、嵌入式系统、编译器等。

然而，C++程序的编译和执行时间比其他通用编程语言快得多。在学习了C++语言之后

学习其他编程语言。几种编程语言高度依赖C++

性能和可靠性。

尽管C++被认为是最有效的编程语言之一，但它在

在编程领域，它有其缺点和局限性。C++中的指针对于

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抓握，会消耗大量内存。指针的滥用可能导致系统崩溃或

行为异常。尽管面向对象编程为数据提供了很多安全性

在处理过程中，C++中的安全问题仍然存在。出现此问题的原因是

指针、友元函数和全局变量。C++也缺乏垃圾收集器的功能

以自动过滤掉不必要的数据。

3.8设计备选方案

3.8.1弯曲实验室数字弯曲传感器

弯曲实验室的数字弯曲传感器具有高度的灵活性和柔软性。它能抵抗水和天气。他们

可用于通过测量无漂移角来精确检测手指的弯曲

取代它由硅树脂制成，具有不受限制的弯曲，穿着舒适。

在下面的图3.12中，显示了弯曲传感器。

图3.12：弯曲实验室数字弯曲传感器[16]

即使有弯曲实验室弯曲传感器的强大功能

没有选择的是，它们在科威特没有。在疫情期间，在线订单和

发货困难，一些网站无法发货。此外，这些传感器过度

价格昂贵，每个传感器的价格约为49.95美元。这会对项目预算产生重大影响。

3.8.2单触力传感器

与电阻率传感器不同（参见第3.7.1.2节），这些传感器是超薄电容式传感器

力传感器。这些力传感器比其他传感器有优势，因为它可以检测到更低的

因为它比基于电阻的传感器更灵敏。它附带一个

提供模拟或数字配置的SingleTact接口板。接口板可以是

与Arduino IDE和DAQ软件一起使用来测量数据。它是高度准确和可靠的，

误差小于1%。下图3.13显示了SingleTact力传感器。[17]

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图3.13：SingleTact力传感器

SingleTact传感器在官方网站上非常昂贵，因为它们的价格高达98.95美元

仅用于传感器。可以购买其他组件，如尾部扩展器或接口板

分别地尺寸和所需规格可在官方网站上选择。此外

制造商提供定制传感器的选项。除了所有功能外，SingleTact力

传感器不是最好的选择。此外，将它们添加到手套中可能是一个复杂的过程。

使用其他传感器，如基于电阻的力传感器，可以实现类似的性能

以更低的价格和更简单的配置。下表3.6列出了SingleTact传感器的规格：

表3.5：SingleTact力传感器规格[17]

分力传感器

尺寸直径8mm或15mm，厚度0.35mm

力范围满量程的300%

电源电压3.7–12 V

工作温度范围−40°𝐶 𝑡𝑜 200°𝐶

价格98.95美元

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3.8.4微控制器替代品

3.8.4.1阿杜伊诺LilyPad

LilyPad是由Arduino和SparkFun公司设计的微控制器。有五种类型

LilyPad。它被设计成可缝制的电子微控制器板，用于可穿戴项目。它

被用作项目[3]的主要控制器，审查