第3章。LilyPad显示在

下图3.14。

图3.14:LilyPad主板[18]

LilyPad板有几个优点，可以使其成为类似项目的理想选择。是的

主要为可穿戴设备设计。像所有的Arduino板一样，它被认为是便宜的

易于使用。LilyPad有导电的缝合片，所以很容易将其缝在手套上。缺点

LilyPad的原因是该公司停止了生产，也不再支持它，这

会影响手套的设计。

3.8.4.2 Arduino纳米

Arduino Nano是一款小型微控制器和面包板友好型。Arduino Nano的尺寸

对于手套来说是一个优点，这将使其对于使用者来说是舒适的。公司

为初学者制造，使其价格合理且易于使用。Arduino Nano显示在

下图3.15。

33

图3.15:ADUINO NANO[19]

Arduino Nano的问题在于它没有与Wi-Fi和蓝牙集成。到

有Wi-Fi和蓝牙，需要在电路中添加其他组件，这可能会使

手套很复杂。

3.8.4.3 SparkFun Thing Plus-ESP32 WROOM

SparkFun ESP32 Thing Plus是一款具有ESP32芯片的紧凑型开发板。它

具有与Espressif ESP32 DevKitC类似的功能（参见第3.7.1.4节）。此外

其他功能使这款微控制器非常适合该项目。它很便宜，因为它的价格大约

20.95美元。它有16MB的闪存和520kB的内部SRAM。然而，它只有21个

GPIO引脚。它的一些独特之处在于，它有一个集成的可充电LiPo电池和一个

Qwiic连接系统，使其更容易连接到任何系统。SparkFun ESP32事件

加号如图3.14所示。这是INDEGO项目的首选。

图3.16：SparkFun Thing Plus-ESP32 WROOM

我们没有购买这款微控制器的原因是

网站上的延期订单和交货时间。由于新冠肺炎

在线订单的限制。科威特也没有。

34

3.8.5加速计替代品

3.8.5.2陀螺仪

陀螺仪用于测量角速度。它可以测量和监控方向

运动中的物体。陀螺仪不受重力影响。它过去被用于太空

导航、导弹控制、水下制导和飞行制导。有三轴陀螺仪，但是

它们中的大多数是1轴或2轴。大多数陀螺仪都具有模拟输出的功能，很少有

他们有一个数字接口。下图3.17是陀螺仪的一个例子。

图3.17：三轴数字输出陀螺仪

3.8.5.3加速度计

加速度计是一种测量工具，可以测量方向和正确位置

物体的加速度。它还可以测量物体的倾斜和运动。这对

项目，因为它有助于确定手的位置。加速度计如图所示

3.18.

图3.18：加速度计（Sparkfun）

35

3.9项目预算

在对组件做出决定并建立了如何构建INDEGO的愿景之后，

我们购买了所需的部件。以下表3.7列出了所有组件的价格。

表3.6：INDEGO预算

项目数量每件价格-KWDFlex传感器5 6.50 KWD

力传感器2 4.00 KWD

MPU6050 1 5千瓦时

微控制器1 4.00千瓦时

总计45.5千瓦时

36

第4章实施

4.1简介

第4章侧重于利用收集到的信息和做出的决策来组装项目

来自第3章。将完成整个项目的实施和建设

在Capstone 2期间。然而，为了熟悉和测试一些组件

项目已实施。在下一节中，将对原型进行详细解释。

4.2原型

我们组装了一只简单的手套来测量食指的弯曲度。这个简单

实现帮助我们弄清楚如何将柔性传感器连接到电路上，以及如何

处理ESP32微控制器。在图4.1中，装配好的手套概述如下

展示。柔性传感器插入口袋内，将其固定并保持在手指所在的位置

弯曲

图4.1：装配好的手套概述

测量传感器弯曲的最简单方法之一是施加电压

具有一个已知电阻器和柔性传感器的分配器。然后，图中所示的节点（a）处的电压

下图4.2，可以作为模拟输入进行测量。

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图4.2：连接柔性传感器的电路

然后，我们测量了弯曲传感器时电阻率的变化

使用万用表测量多个角度。之后，我们使用分压器规则来计算

节点（a）处的电压。弯曲传感器的电阻率随着弯曲而增加。因此

节点（a）将减少。我们能够识别出五个弯曲角度：手指是直的，手指是

稍微弯曲，手指弯曲一半，手指一直弯曲，手指闭合。显示于

图形手指弯曲一半，手指一直弯曲，手指闭合。显示于

下面的图4.3是其中三个弯曲角度。代码可以在附录中找到。

图4.3：识别的三个弯曲角度

使用这种方法，可以获得不同的输出。例如，确切的电阻

在一定的弯曲角度下可以找到。这个简单的原型有助于熟悉

其中一些组件。

一

38

4.3弯曲和力传感器：

如前所述，在第二章中，柔性传感器被视为可变电阻器。

它们的电阻率随着弯曲而增加。因此，获取弯曲值的一种简单方法是使用

分压器规则，并测量传感器两端的电压。为此，一个10k的已知电阻器

每个柔性传感器增加了欧姆。随着传感器电阻率的增大或减小

其两端的电压将相应地增加或减少。测量值的变化

电压将被反映为手指弯曲的值。力传感器也连接在

同样的方式。在下图4.4中，两个传感器的连接清晰示意图如下

展示。

图4.4：弯曲和力传感器的连接图。

为了转换标志，每个手指都需要一个柔性传感器。与此同时，两股力量

传感器用于测量是否在拇指或食指的指尖施加了力。

这种测量可以帮助区分不同的标志。例如，在图4.5中

下面，字母“ظ”和“Ş”之间的差异可以通过力或压力来捕捉

涂抹在拇指上。

39

图4.5：字母“ظ”和“Ş”的符号

总体而言，可以反映使用弯曲传感器和力传感器的弯曲测量结果

阅读标志。在接下来的图4.6中，是五个柔性传感器和两个力的连接吗

面包板上的传感器。

图4.6：是试验板上五个柔性传感器和两个力传感器的连接。

除了之前的测量外，还需要在

以便捕捉手在不同方向上的运动。此外，为了测量方向

或者手的加速度。之前，在第3.7节中，一些组件显示有助于

测量手的倾斜、运动或加速度。使用不同的

替代品，决定使用MPU6050。请参阅第3.7节，了解更多信息

关于MPU6050的信息。

40

MPU6050与ESP32的接口非常简单，通过使用I2C通信

串行数据SCL和串行时钟SDA以及ESP32中的GPIO21和GPIO22。I2C是一个

通信协议，允许集成电路上的多个外围设备组件

与控制器通信。[]它允许多个主设备和从设备共存

公共汽车图4.7显示了MPU6050添加到电路中的情况。

图4.7：将MPU6050添加到电路中。

4.4整体装配：

在下面的图4.8中，显示了弯曲和力传感器的位置。蓝色

矩形是放置在每个手指上的五个弯曲传感器，用于测量它们的弯曲程度。和

橙色圆圈是放置在双手指尖的力传感器。这是值得的

提到手套是为右手设计的。

41

图4.8：传感器在手套上的放置

在试验板上植入连接并设计手套后，下一步

是在手套上进行连接，并组装一个方便的可穿戴手语

翻译理想情况下，所有组件和微控制器都将焊接在印刷的

电路板。首先，是用PCB设计软件设计电路并进行打印

以及基于设计用于放置部件的图案来钻孔。此程序是

使用数控机床完成。PCB技术在可穿戴设备中的使用是有帮助的，因为

整个PCB的尺寸将是紧凑的，并且所有组件都将固定在适当的位置。然而，由于

由于疫情和科威特资源有限，我们无法使用数控机床。最好的

在PCB之后的选择是使用Perfboard。它通常用于原型。这是一块预先钻孔的木板。

这些孔是用铜垫环起来的。这些焊盘是电隔离的，因此连接

部件之间由电线制成。所有部件都可以焊接在板上。

下图显示了将部件连接到手套后的最终手套

并将所有东西焊接到位。

42

图4.9显示了手套以及传感器是如何连接的。

图4.9：手套俯视图

43

图4.10显示了力传感器的位置。

图4.10：力传感器的放置。

下面的图4.11显示了连接到手套上的MPU。

图4.11:MPU6050连接到手套上。

44

4.5阅读数据和翻译：

手套组装完成后，下一步是从传感器中读取数据并将其反射到

符号和tESP32与Arduino IDE兼容，所以它被用来编程读取

来自传感器的数据。图4.12所示的代码段用于读取

传感器的值并打印出来。完整的代码请参阅附录。

ESP32配备了18个12位分辨率的ADC。这意味着输入将在

从0到4095。在代码中，我们将电压转换为0-5V的范围，这样

更容易处理和理解。

图4.12：读取Arduino IDE中的传感器

读取数据后，图4.13显示了打印在串行监视器上的输出

Arduino集成开发环境。

图4.13：打印传感器的值。

45

读取传感器的值后，下一步是理解这些读数并反映

他们变成了标志。下表4.1显示了阿拉伯字母表以及

仅限弯曲和力传感器。

表4.1：字母表和相应的传感器值。

字母表Flex 1 Flex 2 Flex 3 Flex 4 Flex 5 Press通过之前的阅读，我们成功地分别准确地翻译了所有字母。

然而，有些字母非常相似。克服它们之间相似性的一种方法是

为折弯设定一个特定的范围。在上面的表4.1中，使用字母“أ”和“Ş”中的Flex1表示

实例它清楚地显示了下一个图，图4.14，Flex1中有一个细微的差异

拇指上的值。字母“Ş”的拇指比字母“أ”稍微弯曲一些

图4.14：字母“أ”和“Ş”的符号

4.6使用MPU6050测量倾斜和移动：

现在，在能够翻译28个阿拉伯字母中的24个之后，这一点很重要

翻译剩下的字母并能够翻译单词。为此，我们需要测量

手的倾斜、旋转或运动。如前所述，MPU6050用于测量

这在下图、图和一些示例中为什么需要加速度的示例中。

字母“ع”和“ت”非常相似。甚至传感器的读数也非常接近。

如下表4.2所示。为了区分它们

指定了“غ”的y轴。

图4.15：字母“ت”和“غ”的符号

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表4.2：字母“ت”和“غ”的读数

字母表弹性1弹性2弹性3弹性4弹性5压力1压力2 Acc

التاءحرف＞2.20＞2.40＞3.10＜1.10＜1.30 0 x x

الغينحرف＜2.00＜2.30＞2.30＜1.00＜1.00 0 x y＜8.00

如图、图4.16和图4.17所示，字母和输出如图4.18所示。

图4.16：字母“غ”的符号

图4.17：字母“ت”的符号

48

图4.18：翻译后的输出

4.7翻译词语：

最后，在能够组合所有传感器和MPU的读数后

文字现在是可能的。表x显示了我们能够翻译的单词。值得一提的是

单词的翻译在很大程度上取决于手的加速度和旋转。此外，它

需要大量的尝试和错误才能达到所需的输出。

单词Flex 1 Flex 2 Flex 3 Flex 4 Flex 5 Press 1 Press 2 Acc

اًمرحب＞2.46＜2.38＜2.80＜2.00＜2.00 0 x＞3.19

y> 7点

z<-1.00

الحمدّابي>3.00>2.00>2.88>1.99>1.50 x x z>1.00

أحبك＜3.10＞2.80＜1.60＜1.00＞1.60 x x

4.8精度：

翻译完字母和单词后，进行了准确性测试。通过

在翻译过程中，我们进行了这样的测试。这些测试有助于评估

翻译