基于手势识别的油烟机控制系统

摘 要：本专利主要研究油烟机手势识别系统，特性是包含中央控制系统、手势采集和识别系统、控制结果指示模块与电机驱动模块。油烟机控制系统升级改良，促进国内技术进步，同时满足人民日益增长的美好生活需要，符合新时代创新发展。希望此项专利能更多更公平地惠及全体人民。

关键词：手势识别；油烟机；控制系统

引言

油烟机手势识别系统操作的主要内容是：由微处理器、基于计算机视觉技术的手势传感器及无线信号发送模块组成的手势采集与识别系统。传感器将收到的手势信息传送给微处理器，微处理器再将其转化为指令，而无线信号发送模块负责将其传输到中央控制系统（中央控制系统由微控制器和无线信号接收模块组成）；无线信号接受指令，微控制器将指令转化为信号发送给电机驱动模块以此控制油烟机。使用方式便捷，减少油烟机板面因处理不当导致油垢难以清理，更重要的是可远程控制。

一、手势识别系统的产生

1.手势识别系统产生背景

随着科技的不断深入，人机交流屡见不鲜，其中主要的体现方式--手势识别系统已成为大势所趋。但在复杂的光线环境下手势识别系统面临重要的挑战难关，也就导致其所在设备价格昂贵绝大多数家庭难以购买，生产的设备不能惠及各地，核心技术难以体现。但近年经济发展稳步提升，人民收入增加，对精神需求追求更高，带有手势识别的产品逐渐拓宽市场，走进千家万户。

2.手势识别系统原理及技术

手势识别系统原理是利用计算机内部系统处理手势信息进而转化为机器指令的一种系统操作手段，不仅能促使技术进步，还能增强用户体验感。其技术分为二维色彩识别和三维立体识别，当然三维技术更加先进便捷。具体分为三种手势识别：通过激光折射和计算算出物体相对信息，进而复原三维立体图像；通过传感器计算光子飞行时间进而推出距离，得到物体信息；采用多镜头收集物体信息。

3.手势识别系统应用领域

此项专利应用广泛，主要应用于计算机工程，例如：电子游戏、自动驾驶、自主导航等。其次是应用于机械设备，如：智能洗衣机、电视机、冰箱，当然还有本文主要谈论的油烟机。

二、油烟机的手势识别控制系统

1.专利的权利要求

权利要求：中央控制系统输出端需要连接照明单元，照明单元用于控制油烟机照明；手势传感器采用kinect手势敏感器、sensortek手势感应传感器或是带有手势识别功能的光线距离传感器kpds--9960；微处理器采用arm嵌入式系统；采用xbee无线信号发送模块和接收模块；手势采集与识别系统的微处理器是有初始化人机界面，界面内设有菜单栏，用户自设手势并保存；当控制结果指示模块收到正确用户手势时显示绿灯，而未成功收集则会产生红色灯光，提示用户重新输入。

2.油烟机手势识别使用说明

油烟机时在家庭厨房中常见的机器设备，主要是将烹饪过程中对人体有害物质迅速吸收以保障使用者安全，达到净化厨房空气，减少油烟吸附的作用。油烟机控制系统相当于人体中枢神经，它对油烟机的使用具有不可替代的作用，油烟机控制技术大致分为两类：触摸式控制和非触摸控制即手势识别。触摸类是指用户手触油烟机表面菜单进行控制，这种模式易导致油烟机表面油垢积累致使油烟机接收不到指令。而手势识别则会弥补触摸类不足，在双手不接触油烟机的前提下控制，给用户带来快捷便利。

3.油烟机控制系统的完善

为克服触摸式油烟机缺点，又推出语音控制手段，但在相对嘈杂的环境下语音控制也展现一些弊端，识别率下降，对此油烟机行业又推出一种基于红外技术的控制系统，安装红外线感应、接收器，实现手势识别，但依然存在诸多问题需要企业积极的弥补完善。

三、油烟机日常应用

（一）油烟机与灶具协调

油烟机硬件：1、电源模块实现了+3.3v、+5v、+15v，三路电源；2、风机调速模块实现了油烟机根据灶具自动调节风速以适应其火力大小并智能化节约能源；3、电力线载波通信模块通过分析得出电力线载波适用于厨房4、烟雾传感器模块用于检测厨房内烟雾程度，提高安全性能。软件部分：1、油烟机控制程序自动调节运行状态；2、电力線载波通信程序通过分析制定本系统通信协议，保证电力线载波通信的可靠性。本系统通过软、硬部分系统配合，实现油烟机与灶具的协调运行。

（二）国内油烟机发展

早期采用仿制欧美的净化方式，但不适用于中国，导致大部分油烟机环保效能低、环境污染问题突出，目前应用外排式吸油烟机有效缓解环境问题；早期采用较多的含油轴承，浪费大量资源，目前应用滚珠轴承；早期采用后风向叶，后来应用前风向叶、涡轮喷射风叶；早期采用涡壳形状，因形状简单造成大量漏油现象，为弥补不足后采用双曲线风道或独立双风道。

（三）中外对比

中国人注重美食上的艺术，喜欢煎、炒、炸、烹等方式，产生较大油烟，所以需要更高质量的油烟机，但中国相较于西方，技术水平低、行业标准低，产品质量参差不齐且品牌效益较低；西方人饮食文化较为浅薄，产生较少的油烟，然而西方较为发达，技术水平先进，油烟机种类多、质量优、核心技术强，市场竞争优势显著。

结束语

综上所述，本文首先阐述手势识别系统，在推出基于手势识别系统的油烟机控制系统，进而浅析油烟机与其他设备协调应用、历史完善与中外对比，展现了我国技术实力的不断提升，综合国力不断的加强。同时本专利也希望帮助更多油烟机行业提升油烟机质量。

参考文献

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[2]张峥.中式厨房智能控制中心情感体验设计与研究[D].华南理工大学，2017.

[3]齐苏敏.序列图像中手势跟踪与识别技术的研究[D].苏州大学，2008.

[4]付潇聪.基于视觉的手势识别及其应用研究[D].南京理工大学，2017.

作者简介：

梁光碧（1985年11月）男；民族：汉族，籍贯：广东省肇庆市；职位：电控标准化高级工程师；学历：本科；研究方向：电控硬件开发。