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Grove 智能红外手势传感器 (PAJ7660)

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简介​

Grove 智能红外手势传感器是一款智能手势识别模块，配备红外摄像头传感器并应用 AI 算法。它可以检测超过 15 种手势，具有广泛的检测范围，同时支持 IIC 和 SPI 通信。该模块还支持 Grove、Type-C 和 Seeed Studio XIAO 直接连接。

特性​

  • 紧凑型 AI 手势传感器：配备红外摄像头传感器并应用 AI 算法实现手势检测，尺寸紧凑，仅为 4.3cm x 2.1cm
  • 超过 15 种手势，检测范围广：支持多种手势，如 N 指推、捏合、点击、抓取、旋转、大拇指上下、静态等，检测范围为 5-40cm
  • 高兼容性：通过 I2C 通信兼容 XIAO 系列接口和 Grove 连接器，同时支持通过 SPI 通信在 PC 上显示图像
  • 灵活的电压选择：Grove 接口兼容 3.3V 和 5V 系统

硬件概览​

入门指南​

操作平面​

手势操作距离为 15 至 30 cm，最远不能超过 35 cm。基于传感器 FOV 78.3°（水平）和 62.9°（垂直），操作区域在 30 cm 处为 48 x 36 cm²。

除了传感器的距离外，还需要注意传感器的放置位置。在传感器的正面左上角有一个小人形标志。如果看到人形直立，则表示放置正确。如果是倒置的，则可能无法获得准确的识别结果。

背景干扰​

由于背景噪声可能影响手势识别的准确性，建议避免手掌后方存在反射较高的背景物体。在正常手势识别条件下，建议手掌与背景之间至少保持 35cm 的距离。

手势类型​

以下部分描述了所有支持的手势类型。

手势定义​

手势描述备注
N 指 (N=0~5)拳头顶部的 0 ~ 5 根手指
操作距离 15 至 30 cm
静态
N 指推 (N=1~5)N 根手指向传感器方向移动
操作距离 15 至 30 cm
可编程阈值
捏合两指靠近捏合，打开释放
操作距离 15 至 30 cm
可使用手掌中心坐标作为光标并报告捏合结果
顺时针/逆时针旋转手腕以圆形模式移动
操作距离 15 至 30 cm
可设置手势检测角度，可报告角度值
手向右或向左滑动双手向相反方向滑动一段距离
操作距离 15 至 30 cm
可编程阈值
点击单指点击（手指消失）
操作距离 15 至 30 cm
可使用手掌中心坐标作为光标
抓取5 指变为 0 指
操作距离 15 至 30 cm
可使用手掌中心坐标作为光标
报告抓取结果
大拇指向上拳头顶部的大拇指
操作距离 15 至 25cm
大拇指向下拳头底部的大拇指
操作距离 15 至 25cm

手势操作模式​

共有 3 种手势模式：拇指模式、光标模式和手势模式。每种模式定义了特定的手势类型，以适应某些用户场景或应用。默认的组合模式包含除拇指手势外的所有手势。

模式默认连接手势类型
2拇指模式拇指向上/向下
4光标模式静态手指
推动
旋转
点击
捏合
抓取
5手势模式（默认）静态手指
推动
滑动
旋转
点击（IS_SELECT 标志 = 1）
捏合（IS_SELECT 标志 = 1）
抓取（IS_SELECT 标志 = 1）

硬件类型​

Grove 智能红外手势传感器支持多种通信协议，包括 IIC、SPI 和 USB。不同模式可通过背面的 4 位 DIP 开关直接选择。


下图和表格将展示如何使用 4 位 DIP 开关选择您希望使用的模式。

1234
I2C 模式ONOFFONON
SPI 模式ONONONON
USB 模式OFFOFFOFFOFF
note

使用不同模式时，接线和代码可能会略有不同。我们将在后续示例中详细说明。

使用上位机软件​

如果您希望通过 USB 数据线将 Grove 手势传感器连接到计算机，并实时查看识别结果，那么使用上位机软件是您的最佳选择。

步骤 1. 下载并打开软件​

您可以通过点击 这里 下载软件的 zip 文件。然后，请解压下载的 zip 文件，打开解压后的 GestureDemo_220620_Customer 文件夹，并双击运行 GestureDemo_220620_Customer.exe 文件。

tip

此时可能会弹出一个错误窗口，提示未找到手势传感器。我们可以直接关闭错误消息。

步骤 2. 将 Grove 手势传感器连接到 PC​

接下来，请确保 Grove 手势传感器处于 USB 模式，将 4 位 DIP 开关全部调至 OFF。

然后使用高质量的数据线，将 Grove 手势传感器的 USB-C 接口连接到计算机的 USB 接口。

步骤 3. 在软件中查看结果​

连接到计算机后，我们点击软件左上角的 Run 按钮，然后选择 Gesture 模式以实时查看结果。

手势类型及其介绍可以在 前面的部分 中找到。

Arduino 库概述​

tip

如果这是您第一次使用 Arduino，我们强烈建议您参考 Arduino 入门指南。

下载库文件

功能​

在开始开发代码之前，让我们先了解一下该库的可用功能。

  1. bool init() —— 此函数用于初始化 Grove 手势传感器。如果初始化成功，返回 True；如果失败，返回 False。

  2. bool getResult(paj7620_gesture_t& res) —— 此函数用于获取传感器识别手势的结果。

安装​

下载 ZIP 库文件后，打开 Arduino IDE，点击 Sketch > Include Library > Add .ZIP Library。选择刚刚下载的 ZIP 文件，如果库安装成功，您会在通知窗口中看到 Library added to your libraries，这表示库已成功安装。


示例 1：通过 IIC 连接传感器到 MCU​

第 1 步：将 4 位 DIP 开关拨到 IIC 位置​

从左到右的第二个开关需要设置为 OFF，其他开关设置为 ON。

第 2 步：通过 Grove 电缆将 MCU 连接到 Grove 手势传感器​

IIC 接口兼容 XIAO 系列和 Arduino/Seeeduino 系列。如果您使用的是 Arduino/Seeeduino，则可能需要使用 Grove 电缆连接到它们的 IIC 接口。

如果您使用的是 XIAO，那么操作非常简单，您只需直接将其插入 Grove 手势传感器的母接口即可使用。请注意，USB-C 接口始终朝外。

第 3 步：上传程序​

将以下程序复制到 Arduino IDE 中，选择您使用的 XIAO 开发板，编译并上传程序。

代码 1：手势模式（默认）​

#include "Gesture.h"

pag7660 Gesture; // 默认使用组合模式

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    while(!Serial) {
        delay(100);
    }
    Serial.println("\nPAG7660 测试示例：手势组合模式。");
    
    if(Gesture.init()) {
        Serial.println("PAG7660 初始化成功");
    } else {
        Serial.println("PAG7660 初始化失败");
    }
    Serial.println("请输入您的手势：\n");
}

void loop() {
    pag7660_gesture_t result;
    if (Gesture.getResult(result)) {
        printResultCombinedMode(result);
    }
    delay(100);
}

void printResultCombinedMode(const pag7660_gesture_t& result) {
    const char *cursor_str[] = {
        NULL,
        "点击",
        "抓取",
        "捏合",
    };
    switch (result.type) {
    case 0:
        switch (result.cursor.type) {
        case 1:
        case 2:
        case 3:
            if (result.cursor.select)
                Serial.println(cursor_str[result.cursor.type]);
            break;
        default:
            break;
        }
        break;
    case 1:
    case 2:
    case 3:
    case 4:
    case 5:
        Serial.print(result.type);
        Serial.println("-指");
        break;
    case 6:
        Serial.print("右旋 ");
        Serial.println(result.rotate);
        break;
    case 7:
        Serial.print("左旋 ");
        Serial.println(result.rotate);
        break;
    case 8:
        Serial.println("左滑");
        break;
    case 9:
        Serial.println("右滑");
        break;
    case 19:
    case 20:
    case 21:
    case 22:
    case 23:
        Serial.print(result.type - 19 + 1);
        Serial.println("-指推");
        break;
    default:
        break;
    }
}

如果一切正常，直接对着 Grove 手势传感器做手势，它将在串口监视器中输出结果。

代码 2：拇指模式​

#include "Gesture.h"

pag7660 Gesture(GESTURE_THUMB_MODE); // 使用拇指模式

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    while(!Serial) {
        delay(100);
    }
    Serial.println("\nPAG7660 测试示例：手势拇指模式。");

    // 使用 SPI 初始化时需提供芯片选择引脚号
    if(Gesture.init()) {
        Serial.println("PAG7660 初始化成功");
    } else {
        Serial.println("PAG7660 初始化失败");
    }
    Serial.println("请输入您的手势：\n");
}

void loop() {
    pag7660_gesture_t result;
    if (Gesture.getResult(result)) {
        if (result.thumb.up)
            Serial.println("拇指向上");
        else if (result.thumb.down)
            Serial.println("拇指向下");
        }
    delay(100);
}

如果一切正常，直接对着 Grove 手势传感器做手势，它将在串行监视器中输出结果。

:::提示 Grove 手势传感器有三种不同的模式。我们已经完成了两种独立模式的程序开发，并在此提供，请参考 手势操作模式 了解不同模式之间的差异。 :::

演示 2：通过 SPI 将传感器连接到 XIAO​

如果您希望使用 SPI 方法而不是 IIC，可以参考以下步骤完成您的项目。

步骤 1. 将 4 位 DIP 开关切换到 SPI 位置。​

所有开关都需要切换到 ON 位置。

步骤 2. 将 XIAO 连接到 Grove 手势传感器。​

将 XIAO 直接插入 Grove 手势传感器的母连接器并使用它。请注意，USB-C 端口始终面向外侧。

步骤 3. 上传程序​

将以下程序复制到 Arduino IDE 中，选择您正在使用的 XIAO 开发板，编译并上传程序。

代码 1：手势模式（默认）​

#include "Gesture.h"

#define PAG7660_CS D3
pag7660 Gesture; // 默认使用组合模式

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    while(!Serial) {
        delay(100);
    }
    Serial.println("\nPAG7660 测试演示：手势组合模式。");
    
    if(Gesture.init(PAG7660_CS)) {
        Serial.println("PAG7660 初始化成功");
    } else {
        Serial.println("PAG7660 初始化失败");
    }
    Serial.println("请输入您的手势：\n");
}

void loop() {
    pag7660_gesture_t result;
    if (Gesture.getResult(result)) {
        printResultCombinedMode(result);
    }
    delay(100);
}

void printResultCombinedMode(const pag7660_gesture_t& result) {
    const char *cursor_str[] = {
        NULL,
        "点击",
        "抓取",
        "捏合",
    };
    switch (result.type) {
    case 0:
        switch (result.cursor.type) {
        case 1:
        case 2:
        case 3:
            if (result.cursor.select)
                Serial.println(cursor_str[result.cursor.type]);
            break;
        default:
            break;
        }
        break;
    case 1:
    case 2:
    case 3:
    case 4:
    case 5:
        Serial.print(result.type);
        Serial.println("-指");
        break;
    case 6:
        Serial.print("向右旋转 ");
        Serial.println(result.rotate);
        break;
    case 7:
        Serial.print("向左旋转 ");
        Serial.println(result.rotate);
        break;
    case 8:
        Serial.println("向左滑动");
        break;
    case 9:
        Serial.println("向右滑动");
        break;
    case 19:
    case 20:
    case 21:
    case 22:
    case 23:
        Serial.print(result.type - 19 + 1);
        Serial.println("-指推");
        break;
    default:
        break;
    }
}

如果一切正常，直接对着 Grove 手势传感器做手势，它将在串行监视器中输出结果。

代码 2：拇指模式​

#include "Gesture.h"

#define PAG7660_CS D3
pag7660 Gesture(GESTURE_THUMB_MODE); // 使用拇指模式

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    while(!Serial) {
        delay(100);
    }
    Serial.println("\nPAG7660 测试演示：手势拇指模式。");

    // 使用 SPI 初始化，传入芯片选择引脚号
    if(Gesture.init(PAG7660_CS)) {
        Serial.println("PAG7660 初始化成功");
    } else {
        Serial.println("PAG7660 初始化失败");
    }
    Serial.println("请输入您的手势：\n");
}

void loop() {
    pag7660_gesture_t result;
    if (Gesture.getResult(result)) {
        if (result.thumb.up)
            Serial.println("拇指向上");
        else if (result.thumb.down)
            Serial.println("拇指向下");
        }
    delay(100);
}

如果一切正常，直接对着 Grove 手势传感器做手势，它将在串行监视器中输出结果。

:::提示 Grove 手势传感器有三种不同的模式。我们已经完成了两种独立模式的程序开发，并在此提供，请参考 手势操作模式 了解不同模式之间的差异。 :::

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