人体手指的运动姿态反应了人手的运动功能和信息,对手指运动信息的采集对康复医学、运动仿生学、人机交互等领域有着实际应用意义,例如操纵机械手臂、体验虚拟现实、进行体感游戏等。目前,对手指运动监测和信号采集的研究多是将柔性或刚性的传感元件与普通手套以多种形式相结合,制备具有感应手指变化功能的智能数据手套。其中基于金属和半导体的传感器延伸性有限,长久穿戴会导致人体的不适感,相比之下,针织柔性传感器是基于纱线材料和织物结构开发而成,具有柔软、弹性、贴身的特点。基于针织柔性传感器的数据手套可以很好地贴合人手皮肤,感应手指关节弯曲程度,并减轻长时间穿戴产生的不舒适,对于手姿信号的采集与应用有重要的参考意义。本课题采用镀银锦纶作为导电纱线,通过电脑横机编织一体成型的传感手套并对其手势信号识别能力进行研究,具体研究内容如下:首先,探究不同弹性的针织柔性传感器的电力学性能,并选出编织传感手套导电区域的最佳材料。采用不同规格的氨纶包芯纱作为添纱,在电脑横机上编织得到三种弹性导电织物,通过定伸长针织物弹性测试方法,探究了不同的氨纶含量、水洗及熨烫定型等处理对纬编添纱织物弹性的影响,并观察在单次拉伸及重复拉伸条件下,不同弹性纬编导电织物的电力学性能差别。其次,探究嵌花导电区域与手套本身的最优编织规格,并制备五指传感手套。在电脑横机上通过改变镀银锦纶纱线合股数量,以及改变导电区域的横列数,编织得到不同的导电织物,对其进行应变-电阻测试,观察电力学性能,综合比较灵敏度、线性度等传感指标,确定手套导电区域的最优编织参数。此外,根据同一实验者的手部尺寸数据,编织三种尺寸的手套并于食指区域嵌入导电区域,探究手套的宽裕量对于手指传感性能的影响,并确定传感手套的最佳编织尺寸,制备一体成型的五指传感手套。最后,探究全成型传感手套的手势识别能力。第一,使用集成电路和蓝牙模块,搭建五通道电阻测试系统,用于实时获取传感手套五个导电区域的电阻信号。第二,使用MATLAB对传感手套采集的训练数据进行预处理,提取各手势的特征值,在MATLAB中编写决策树形式判断语句,实现对数字1-9手势信号的静态识别;第三,使用MATLAB的BP神经网络工具,采用手势采集信号训练神经网络模型,并建立GUI界面,实现对于数字手势的实时识别。通过以上研究发现,水洗及熨烫定型对于弹性织物起到松弛与定型的作用,提高了织物的弹性回复率,而弹性更好的导电织物,其传感的重复性优良;导电纱线的合股数量、导电区域横列数、导电手套的尺寸都会对于传感性能产生影响;而基于最优规格的五指传感手套具有较高的手势识别率,从而验证了本课题设计的柔性传感手套实现了对手势信号的识别功能。