摘 要：随着科学技术的不断进步，人们的生活水平不断提高，人们对科学带来的智能体验更加期待。通过遥控器可以智能遥控机器作业是科技赠予工业的礼物，科学技术在渐渐改变人们的工作和生活，我们希望不再仅仅依赖遥控器，而是通过机器感知人的动作，机器根据人的意愿就能完成相应的任务。让智能机器慢慢贴近人们的生活，改善和丰富人们的生活。开发体感手势控制智能移动平台，实现人与机器的互动，让人机交互发生一次革命化的改变。基于体感手势控制智能移动平台基础上所开发的智能垃圾桶是由Kinect传感器采集人的各种手势，该传感器能有效地管理音频和视频信息，将数据处理后通过USB2.0接口传送给上位机，由上位机分析处理数据后经Zigbee通讯模块传送到智能垃圾桶，智能垃圾桶接收到指令后，根据之前人的姿态执行相应的作业，实现响应的智能垃圾桶功能。

关键词：智能；控制；交互；手势

1 研究背景

1.1 研究现状

现在市场上的人机交互方式有很多，例如：我们常通过鼠标和键盘控制我们的电脑界面；我们随手触摸手机屏幕操纵手机；微软开发的Computer Pen在市场上也有了逐步的发展；面向PC以及Mac的体感控制器制造公司Leap近来发布的Leap Motion控制器可以在PC及Mac上通过手势控制电脑等等。人机交互技术在不断发展，人们想通过更简便、更人性化的方式操控机器。智能化的风潮正在席卷着整个电子产品行业，人们更愿意接受是电子产品带来的智能体验。目前，市场上流行的智能手腕Jawbone UP 2以及类似的产品还有Nike的FuelBand腕带、Fitbit及国内的咕咚，通过安装的Up by Jawbone应用，你可以查看各种数据和进行腕带的各种设置，可以查看个人资料、趋势图、团队功能、提醒功能、设置，也可以进行同步、设置智能睡眠唤醒、休息提醒等。我们设计的产品所应用体感手势感知器为kinect，它通过对人体骨骼的追踪识别，再由传感器通过黑白光谱的方式来感知环境，真正意义上实现人机交互，从而对智能垃圾桶实现人体手势控制。

1.2 研究意义

将现有的科学技术融入人们的生活，让人们在生活中也体验到智能化带来的愉快享受。我们开发的体感手势控制智能垃圾桶在家居、办公场所的清洁工作是一方面的具体应用，基于此平台开发出更多的生活解决方案是我们真正的研究方向和目标。旨在将体感手势控制移动平台应用于人们娱乐生活，健身运动、智能医疗、智能交通手势指挥等领域。

2 研究目标与应用

2.1 目标和功能

目标：将Kinect 传感器识别到的有效手势，通USB2.0接口传送至PC机中，并应用PC机的上位机软件进行数据分析，然后将分析结果转化为相应控制命令，应用Zigbee技术将控制命令发送到智能垃圾桶，实现对智能垃圾桶的准确控制。

功能：通过人的体感手势的变化，有效控制智能智能垃圾桶。

2.2 体感手势识别的应用

在许多不同的学科中，手势有着其独特的含义，可能这些含义之间有某些异同。在艺术领域，手势通常被用来传达舞蹈中最富表现力的部分。而在人机交互设计领域，手势表达了一种简单的命令，具有随意性。手势识别可用于多种场合，，例如：在播放音乐时用手的深度变化来控制音量的大小；在接听电话时，通过手来控制接听的开关；在远程操控中，用手来控制远程汽车的前进和后退。

3 智能垃圾桶实现方案

本项目所选用Kinect体感手势识别传感器，其能够捕捉、跟踪以及解密人体的动作和手势，它通过对深度图像和骨骼图像的分析实现动态手势识别。在骨骼图像的20个骨点中选取至少2个有效骨骼点，通过追踪这些骨骼点的位置来实现对手部的追踪；再通过对手部深度图像的分析来实现动态手势识别。

3.1 智能垃圾桶功能和特点

a、智能唤醒——家里或办公室没有人时，垃圾桶将处于停止工作状态，等家里或办公室有人吸烟或丢垃圾时，虽然有一段时间垃圾桶处于停止工作状态，但这时垃圾桶同样能自己识别判断你是否需要服务而开始投入工作；

b、随意控制移动——当你想让垃圾桶到某个地点去，可以用手势随意的控制垃圾桶向左向右，向前向后移动，然后移动到你想到达的位置；

c、随意控制桶盖开关——当你丢垃圾时可以用一个手势就能让桶盖打开；不使用时，则可以用一个手势命令桶盖关闭；

d、定点清理——地面某个地方特别脏时，可以控制垃圾桶的吸尘功能定点在特别脏的地方清理，达到你满意为止；

e、异味检测——当垃圾桶内的垃圾不多但存放时间过长而发生恶臭等异味的时候，提醒主人清理；

f、防碰撞——当垃圾桶碰到障碍物和遇到过不了的坑时，自动绕道躲避。

3.2 体感手势识别智能垃圾桶方案

基于体感手势控制智能移动平台基础上所开发的智能垃圾桶是由Kinect传感器采集人的各种手势，该传感器能有效地管理音频和视频信息，将数据处理后通过USB2.0接口传送给上位机，由上位机分析处理数据后经Zigbee通讯模块传送到智能垃圾桶，智能垃圾桶接收到指令后，根据之前人的姿态执行相应的作业，实现响应的智能垃圾桶功能。方案结构图如图3.1所示。

这款产品操作简单，只需要一些很普通、简单的手势即可完成对体感手势控制智能移动平台的操作。

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