基于手勢(shì)識(shí)別的油煙機(jī)控制系統(tǒng)

摘 要：本專利主要研究油煙機(jī)手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)，特性是包含中央控制系統(tǒng)、手勢(shì)采集和識(shí)別系統(tǒng)、控制結(jié)果指示模塊與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。油煙機(jī)控制系統(tǒng)升級(jí)改良，促進(jìn)國(guó)內(nèi)技術(shù)進(jìn)步，同時(shí)滿足人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要，符合新時(shí)代創(chuàng)新發(fā)展。希望此項(xiàng)專利能更多更公平地惠及全體人民。

關(guān)鍵詞：手勢(shì)識(shí)別；油煙機(jī)；控制系統(tǒng)

引言

油煙機(jī)手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)操作的主要內(nèi)容是：由微處理器、基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的手勢(shì)傳感器及無(wú)線信號(hào)發(fā)送模塊組成的手勢(shì)采集與識(shí)別系統(tǒng)。傳感器將收到的手勢(shì)信息傳送給微處理器，微處理器再將其轉(zhuǎn)化為指令，而無(wú)線信號(hào)發(fā)送模塊負(fù)責(zé)將其傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)（中央控制系統(tǒng)由微控制器和無(wú)線信號(hào)接收模塊組成）；無(wú)線信號(hào)接受指令，微控制器將指令轉(zhuǎn)化為信號(hào)發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以此控制油煙機(jī)。使用方式便捷，減少油煙機(jī)板面因處理不當(dāng)導(dǎo)致油垢難以清理，更重要的是可遠(yuǎn)程控制。

一、手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)的產(chǎn)生

1.手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)產(chǎn)生背景

隨著科技的不斷深入，人機(jī)交流屢見(jiàn)不鮮，其中主要的體現(xiàn)方式--手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)已成為大勢(shì)所趨。但在復(fù)雜的光線環(huán)境下手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)面臨重要的挑戰(zhàn)難關(guān)，也就導(dǎo)致其所在設(shè)備價(jià)格昂貴絕大多數(shù)家庭難以購(gòu)買(mǎi)，生產(chǎn)的設(shè)備不能惠及各地，核心技術(shù)難以體現(xiàn)。但近年經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)步提升，人民收入增加，對(duì)精神需求追求更高，帶有手勢(shì)識(shí)別的產(chǎn)品逐漸拓寬市場(chǎng)，走進(jìn)千家萬(wàn)戶。

2.手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)原理及技術(shù)

手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)原理是利用計(jì)算機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)處理手勢(shì)信息進(jìn)而轉(zhuǎn)化為機(jī)器指令的一種系統(tǒng)操作手段，不僅能促使技術(shù)進(jìn)步，還能增強(qiáng)用戶體驗(yàn)感。其技術(shù)分為二維色彩識(shí)別和三維立體識(shí)別，當(dāng)然三維技術(shù)更加先進(jìn)便捷。具體分為三種手勢(shì)識(shí)別：通過(guò)激光折射和計(jì)算算出物體相對(duì)信息，進(jìn)而復(fù)原三維立體圖像；通過(guò)傳感器計(jì)算光子飛行時(shí)間進(jìn)而推出距離，得到物體信息；采用多鏡頭收集物體信息。

3.手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

此項(xiàng)專利應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)工程，例如：電子游戲、自動(dòng)駕駛、自主導(dǎo)航等。其次是應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備，如：智能洗衣機(jī)、電視機(jī)、冰箱，當(dāng)然還有本文主要談?wù)摰挠蜔煓C(jī)。

二、油煙機(jī)的手勢(shì)識(shí)別控制系統(tǒng)

1.專利的權(quán)利要求

權(quán)利要求：中央控制系統(tǒng)輸出端需要連接照明單元，照明單元用于控制油煙機(jī)照明；手勢(shì)傳感器采用kinect手勢(shì)敏感器、sensortek手勢(shì)感應(yīng)傳感器或是帶有手勢(shì)識(shí)別功能的光線距離傳感器kpds--9960；微處理器采用arm嵌入式系統(tǒng)；采用xbee無(wú)線信號(hào)發(fā)送模塊和接收模塊；手勢(shì)采集與識(shí)別系統(tǒng)的微處理器是有初始化人機(jī)界面，界面內(nèi)設(shè)有菜單欄，用戶自設(shè)手勢(shì)并保存；當(dāng)控制結(jié)果指示模塊收到正確用戶手勢(shì)時(shí)顯示綠燈，而未成功收集則會(huì)產(chǎn)生紅色燈光，提示用戶重新輸入。

2.油煙機(jī)手勢(shì)識(shí)別使用說(shuō)明

油煙機(jī)時(shí)在家庭廚房中常見(jiàn)的機(jī)器設(shè)備，主要是將烹飪過(guò)程中對(duì)人體有害物質(zhì)迅速吸收以保障使用者安全，達(dá)到凈化廚房空氣，減少油煙吸附的作用。油煙機(jī)控制系統(tǒng)相當(dāng)于人體中樞神經(jīng)，它對(duì)油煙機(jī)的使用具有不可替代的作用，油煙機(jī)控制技術(shù)大致分為兩類：觸摸式控制和非觸摸控制即手勢(shì)識(shí)別。觸摸類是指用戶手觸油煙機(jī)表面菜單進(jìn)行控制，這種模式易導(dǎo)致油煙機(jī)表面油垢積累致使油煙機(jī)接收不到指令。而手勢(shì)識(shí)別則會(huì)彌補(bǔ)觸摸類不足，在雙手不接觸油煙機(jī)的前提下控制，給用戶帶來(lái)快捷便利。

3.油煙機(jī)控制系統(tǒng)的完善

為克服觸摸式油煙機(jī)缺點(diǎn)，又推出語(yǔ)音控制手段，但在相對(duì)嘈雜的環(huán)境下語(yǔ)音控制也展現(xiàn)一些弊端，識(shí)別率下降，對(duì)此油煙機(jī)行業(yè)又推出一種基于紅外技術(shù)的控制系統(tǒng)，安裝紅外線感應(yīng)、接收器，實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別，但依然存在諸多問(wèn)題需要企業(yè)積極的彌補(bǔ)完善。

三、油煙機(jī)日常應(yīng)用

（一）油煙機(jī)與灶具協(xié)調(diào)

油煙機(jī)硬件：1、電源模塊實(shí)現(xiàn)了+3.3v、+5v、+15v，三路電源；2、風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊實(shí)現(xiàn)了油煙機(jī)根據(jù)灶具自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速以適應(yīng)其火力大小并智能化節(jié)約能源；3、電力線載波通信模塊通過(guò)分析得出電力線載波適用于廚房4、煙霧傳感器模塊用于檢測(cè)廚房?jī)?nèi)煙霧程度，提高安全性能。軟件部分：1、油煙機(jī)控制程序自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)；2、電力線載波通信程序通過(guò)分析制定本系統(tǒng)通信協(xié)議，保證電力線載波通信的可靠性。本系統(tǒng)通過(guò)軟、硬部分系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)油煙機(jī)與灶具的協(xié)調(diào)運(yùn)行。

（二）國(guó)內(nèi)油煙機(jī)發(fā)展

早期采用仿制歐美的凈化方式，但不適用于中國(guó)，導(dǎo)致大部分油煙機(jī)環(huán)保效能低、環(huán)境污染問(wèn)題突出，目前應(yīng)用外排式吸油煙機(jī)有效緩解環(huán)境問(wèn)題；早期采用較多的含油軸承，浪費(fèi)大量資源，目前應(yīng)用滾珠軸承；早期采用后風(fēng)向葉，后來(lái)應(yīng)用前風(fēng)向葉、渦輪噴射風(fēng)葉；早期采用渦殼形狀，因形狀簡(jiǎn)單造成大量漏油現(xiàn)象，為彌補(bǔ)不足后采用雙曲線風(fēng)道或獨(dú)立雙風(fēng)道。

（三）中外對(duì)比

中國(guó)人注重美食上的藝術(shù)，喜歡煎、炒、炸、烹等方式，產(chǎn)生較大油煙，所以需要更高質(zhì)量的油煙機(jī)，但中國(guó)相較于西方，技術(shù)水平低、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)低，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊且品牌效益較低；西方人飲食文化較為淺薄，產(chǎn)生較少的油煙，然而西方較為發(fā)達(dá)，技術(shù)水平先進(jìn)，油煙機(jī)種類多、質(zhì)量?jī)?yōu)、核心技術(shù)強(qiáng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)顯著。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文首先闡述手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)，在推出基于手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)的油煙機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)而淺析油煙機(jī)與其他設(shè)備協(xié)調(diào)應(yīng)用、歷史完善與中外對(duì)比，展現(xiàn)了我國(guó)技術(shù)實(shí)力的不斷提升，綜合國(guó)力不斷的加強(qiáng)。同時(shí)本專利也希望幫助更多油煙機(jī)行業(yè)提升油煙機(jī)質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：

梁光碧（1985年11月）男；民族：漢族，籍貫：廣東省肇慶市；職位：電控標(biāo)準(zhǔn)化高級(jí)工程師；學(xué)歷：本科；研究方向：電控硬件開(kāi)發(fā)。