这里，我们提出了一种不同的体系结构，将传感器布置在阵列配置中。该设计是与Flexpoint传感器系统公司合作完成的。在我们的设计中，三个传感器相邻放置在同一基板上，如图1所示。

图1

图1：传感器阵列配置

我们将每个阵列放置在每个手指的背部，每个关节上的每个传感器，以实现我们完整的数据手套，名为Hiteg手套，将Hiteg（涉及健康的技术工程组）作为我们的组名。

该阵列被安装在一种商用手套上，该手套由莱卡和弹性降低的棉质材料制成。据用户报道，手套在戴、脱和使用过程中都非常舒适。

该阵列的设计方式是，测量近端指间关节（图2中的PIP）和掌指关节（MCP）的传感器在伸直（手指平放）时具有相同的电阻值，而远端指间关节上的传感器具有该电阻值的一半。这在设计空调电子电路时是一个有益的权宜之计。

图2

图2：人类手的远端指间关节、近端指间关节和掌指关节的图示

关于用于测量掌指关节姿势的传感器，在其最长尺寸的中央部分实现了一种槽（见图1），以便将先前固定在手套上的尖端插入其中（见图3），并获得约束在预定义轨道上的阵列滑动运动。

阵列的边缘与指甲相对应，固定在手套上。然后将阵列插入一个比阵列本身稍宽但不长的开口口袋，而不是一个封闭的袖子中。当手指弯曲时，口袋的开口端允许阵列自由滑动，由于尖端插入阵列的插槽，阵列保持与手指对齐。由于滑动机构，传感器被弯曲的部分根据弯曲量而变化，如图3所示。这可能成为下一个未来需要权衡的一个有趣的基本方面，以实现具有非均匀几何形状的传感器，从而获得所需的预加电阻变化与弯曲力函数。

图3

图3：根据弯曲量（a）0°弯曲，（b）30°弯曲，（c）掌指关节90°弯曲，传感器在不同部分弯曲

4、阵列优势

我们在阵列配置中使用传感器方面有一些优势，这意味着在单个基板上有三个传感器，用于测量同一手指的三个关节：

一个单一的基板确保传感器始终保持相互对齐；否则，通常物理分离的传感器会在手套使用过程中产生相互错位

由于采用了预先设计的导轨配置，阵列保证始终与相应的手指对齐

所有电触点都可以组合在阵列的一个尖端，从而大大减少了所有连接到外部电路的电线的缠绕问题

该阵列确保了三个不同传感器的单个电质量，因此所有传感器的参考电势完全相同，避免了电势偏离参考值

一个阵列设计可以很容易地用于所有手指，因为它足以根据手指的大小来缩放设计。

5、验证

我们通过标准测量程序验证了我们的新型阵列配置。作为一种参考测试方法，我们采用了Wise et al.（1990）提出的公认测试方法，Dipietro et al.（2003）对其进行了扩展，Simone et al.（2007）对其进行了进一步调整，但存在一些细微差异，以克服公认的问题。

这些测试是在年龄23-29岁的六名健康人身上进行的，其中四名男性和两名女性。根据爱丁堡惯用手量表（Oldfield，1971）的测定，所有人都是右手，手功能正常。我们仅为所有受试者使用了一种M号手套，该手套非常适合每个受试者，但受试者3的手尺寸略大，而受试者6的手尺寸略小，相对于M号手套而言。所有受试者都将手套放在主要右手上。在执行预定任务之前，所有人都被要求在几分钟内执行一些随机动作，以便对数据手套充满信心，同时利用手化身在pc屏幕上再现相同动作的视觉反馈。为每个受试者单独创建定制石膏模具（见图4），根据特定关节和受试者，手关节可以从10°到60°的角度弯曲。

图4

图4：（a）两个不同的模具，（b）手动放置在模具上

测试步骤可总结为：

与之前报告的结果不同（Dipietro等人，2003年），我们在男性和女性测试中没有发现有意义的差异，男性的SD平均值为0.98，女性为1.29。

图6

图6：所有受试者和所有测试的范围值

分析图6，很明显，测试B的结果相对最差，而数据手套的性能对于测试C更好。这可以证明我们的轨道系统如何很好地将阵列重新定位到平面布置，同时手回到平面姿势。

图7

图7：所有受试者和所有测试的SD值

图8示出了为所有对象的每个手指获得的SD平均值。作为比较，我们的数据手套是指文献中报道的最有趣的手套，即Gentner（2009）的WV手套和Dipietro（2003）的人类手套。结果真的很令人鼓舞，我们可以强调，如果我们不考虑拇指值，结果可以进一步改善。事实上，我们甚至为这个手指采用了三个传感器的阵列配置，但这并不是理想的情况。可能最好采用由两个传感器加上位于不同位置的一个传感器组成的阵列，但这方面将在将来进行研究。

图8

图8：三种不同数据手套（Hiteg、WV、阴影监视器）的SD手指值比较

8、结论

我们展示了如何成功地利用本文提出的新型传感器阵列来实现具有改进性能的数据手套。阵列配置的引入表明，数据手套测量的准确性和重复性有了有趣的改进。这主要是由于已经讨论过的优势（参见第4节），阵列配置可以确保标准单传感器布局。特别是，放置在一根手指的三个关节上的三个传感器的单一基板可确保避免传感器之间的错位，而导轨配置可确保始终保持阵列手指对齐。我们的工作也证明了Rk和SD参数之间的高度相关性，正如之前报道的那样（Wise等人，1990年；Gentner和Classen，2009年）。

作为最后一个好的考虑，根据Birkhoff（1933年）好奇的推测工作，由于阵列实现了更整洁的数据手套，我们可以说增加了我们以前作品的审美价值（Saggio et al.，2009）。

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测试A-模具gri