專利名稱：一種識別手指撓筆和敲筆動作的電子手寫筆及其輸入方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子手寫筆，具體涉及ー種識別手指撓筆和敲筆動作的電子手寫筆及其輸入方法。
背景技術：
在筆式交互系統(tǒng)中，用戶通過使用筆式設備可自由地實現(xiàn)文字書寫、圖形繪制和命令操作等功能。隨著筆式交互技術的發(fā)展，筆式設備正逐漸被普及在個人計算機、平板電腦和手機中。然而人們在使用筆與計算機進行交互時，仍存在如下缺點(1)在傳統(tǒng)的筆式交互系統(tǒng)中，筆只支持筆尖的ニ維坐標信息，并行輸入能力相對較弱；(2)使用筆式設備瀏覽網(wǎng)頁、文檔時，無法像使用鼠標滾輪一祥進行頁面的快速滾動，只能通過筆拖動滾動條，才 能實現(xiàn)翻頁。這樣的操作相對麻煩、費時費力。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提出一種識別手指撓筆和敲筆動作的電子手寫筆及其使用方法，其目的是解決傳統(tǒng)的電子手寫筆并行輸入能力低的問題。技術方案本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的
一種識別手指撓筆和敲筆動作的電子手寫筆，包括筆殼，其特征在干在筆殼上嵌有壓カ傳感器組，在筆殼內(nèi)設置有主控模塊、A/D轉換器、供電模塊和無線傳輸模塊，壓カ傳感器組通過A/D轉換器連接至主控模塊，主控模塊連接至無線傳輸模塊，供電模塊連接主控模塊和無線傳輸模塊。壓カ傳感器組包含三個壓カ傳感器，三個壓カ傳感器呈“一”字型沿筆殼的軸向方向排列在筆殼的前端手指握筆處。A/D轉換器也為三個，每個壓力傳感器各自通過ー個A/D轉換器連接至主控模塊。利用上述的一種識別手指撓筆和敲筆動作的電子手寫筆所實施的識別手指撓筆和敲筆動作的輸入方法，其特征在于該方法的具體步驟如下
(1)用手指在多個壓カ傳感器形成的壓カ傳感器組上撓動或敲擊，利用壓カ傳感器采集壓カ模擬信號，然后利用A/D轉換器將壓カ傳感器采集到的壓カ模擬信號轉化為數(shù)字信號，利用主控模塊接收該數(shù)字信號，并記錄檢測到壓カ值的傳感器個數(shù)N、每個傳感器檢測到壓カ值的時刻Ti和每個傳感器檢測到壓カ值的次數(shù)Ci ;其中，從筆尖至筆尾方向的三個傳感器分別記為第1、第2和第3個傳感器，對應檢測到壓力值的時刻分別為T1,T2,T3，檢測到壓カ值的次數(shù)分別為C1, C2, C3 ;完成撓筆動作的時間間隔閾值為T ；
(2)在時間間隔閾值T內(nèi)，若N=3，主控模塊識別出用戶所做的動作為撓筆；利用主控模塊根據(jù)Ti進ー步判斷用戶手指撓筆的方向當T1CT2CT3時，識別為向上撓筆；當T1XT2XT3吋，識別為向下?lián)瞎P；
(3)在時間間隔閾值T內(nèi)，若Iく N〈3，主控模塊識別出用戶所做的動作為敲筆；主控模塊根據(jù)C1、N和Ti識別不同的敲筆動作
當,1，且Ci=I吋，識別為對第i個傳感器的單擊敲筆動作；當,1，且(；=2吋，則識別為對第i個傳感器的雙擊敲筆動作；當N=2，i Ci ^ I吋，則識別為依次單擊了兩個不同的傳感器，再根據(jù)Ti的大小，判斷對這兩個傳感器敲擊的先后順序，進而識別不同的組合敲筆動作；
(4)識別撓筆或敲筆動作之后，由主控模塊將用戶手指的動作解析成操作命令。通過手指撓動和敲擊筆管上的壓カ傳感器組，完成撓筆和敲筆動作。在時間間隔閾值T內(nèi)，若用戶手指依次撓過三個壓カ傳感器，則實現(xiàn)撓筆動作；撓筆的方式包括向上撓筆和向下?lián)瞎P。 在時間間隔閾值T內(nèi)，用戶手指敲擊ー個或兩個壓カ傳感器，則實現(xiàn)敲筆動作；敲筆的方式包括單次敲擊同一個壓カ傳感器、雙次敲擊同一個壓カ傳感器和先后單次敲擊兩個不同的壓カ傳感器。優(yōu)點及效果本發(fā)明提供一種識別手指撓筆和敲筆動作的電子手寫筆及其使用方法。該電子手寫筆不但具有傳統(tǒng)電子手寫筆的功能，能夠完成書寫、繪畫、點擊、滑動和選取等操作，而且還實現(xiàn)了一種全新的操作方式用戶可以通過手指的撓筆動作和敲筆動作來實現(xiàn)命令操作。本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(I)増加了筆的功能。本發(fā)明不但具有傳統(tǒng)電子手寫筆的功能，而且還可以識別撓筆和敲筆動作。用戶在常規(guī)握筆姿勢下，通過手指撓動和敲擊筆管上的壓カ傳感器，可實現(xiàn)命令操作，如在瀏覽網(wǎng)頁、文檔時，通過手指的撓筆動作可以實現(xiàn)頁面的快速瀏覽和翻頁；在選取目標時，通過手指的敲筆動作可以實現(xiàn)復制、剪切和粘貼等操作。(2)提高了筆的并行輸入能力。在傳統(tǒng)手寫筆的筆尖ニ維軌跡輸入的基礎上，本發(fā)明通過撓筆和敲筆的輸入方式，提高了筆的并行輸入能力，使得用戶在書寫繪畫的同時可以完成命令操作。(3)交互方式自然。本發(fā)明提出了撓筆和敲筆的操作方式，使得用戶在使用該筆的過程中，不用改變當前的握筆姿勢，只需要通過ー個手指的撓動和敲擊，即可完成命令操作，使本發(fā)明符合人體工程學的設計原則。另外，這種操作方式本身也稍具娛樂性，會増加用戶的操作體驗和使用樂趣。


圖1為本發(fā)明的外部結構示意 圖2為本發(fā)明的內(nèi)部結構示意 圖3為本發(fā)明的硬件結構 圖4為本發(fā)明的撓筆動作示意 圖5為本發(fā)明的敲筆動作示意圖。
具體實施例方式 下面結合附圖對本發(fā)明做進ー步的說明
本發(fā)明的外部結構如圖1所示。在外觀上，本發(fā)明的主要特征為筆的前端有三個凸起的圓形區(qū)域，其內(nèi)部為嵌入的壓カ傳感器組。本發(fā)明所描述電子手寫筆的內(nèi)部結構如圖2所示。在筆殼6上嵌有壓カ傳感器組1，在筆殼6內(nèi)設置有主控模塊3、A/D轉換器2、供電模塊4和無線傳輸模塊5。壓カ傳感器組I由三個壓カ傳感器構成，三個壓カ傳感器呈“一”字型沿筆殼6的軸向方向排列在筆殼6的前端手指握筆處。本發(fā)明所描述電子手寫筆的硬件結構如圖3所示。壓カ傳感器組的三個壓カ傳感器各自通過ー個A/D轉換器連接至主控模塊，主控模塊通過數(shù)據(jù)線連接至無線傳輸模塊；供電模塊連接主控模塊和無線傳輸模塊。通過A/D轉換器將壓カ傳感器組采集到的壓カ模擬信號轉化為數(shù)字信號，主控模塊接收該數(shù)字信號；主控模塊識別撓筆和敲筆動作，并將用戶手指的動作解析成操作命令；供電模塊負責給整個電路供電。本發(fā)明的實施方法如下
(1)用手指在多個壓カ傳感器形成的壓カ傳感器組上撓動或敲擊，利用壓カ傳感器采 集壓カ模擬信號，然后利用A/D轉換器將壓カ傳感器組采集到的壓カ模擬信號轉化為數(shù)字信號，主控模塊接收該數(shù)字信號，并記錄檢測到壓カ值的傳感器個數(shù)N、每個傳感器檢測到壓カ值的時刻Ti和每個傳感器檢測到壓カ值的次數(shù)Ci ;其中，從筆尖至筆尾方向的三個傳感器分別記為第1、第2和第3個傳感器，對應檢測到壓力值的時刻分別為T1,T2,T3，檢測到壓カ值的次數(shù)分別為C1, C2, C3 ;完成撓筆動作的時間間隔閾值為T ；
(2)在時間間隔閾值T內(nèi)，若N=3，主控模塊識別出用戶所做的動作為撓筆；主控模塊根據(jù)Ti進ー步判斷用戶手指撓筆的方向當T1CT2CT3吋，識別為向上撓筆；當T1XT2XT3吋，識別為向下?lián)瞎P；
(3)在時間間隔閾值T內(nèi)，若Iく N〈3，主控模塊識別出用戶所做的動作為敲筆；主控模塊根據(jù)C1. N和Ti識別不同的敲筆動作
當,1，且Ci=I吋，識別為對第i個傳感器的單擊敲筆動作；當,1，且(；=2吋，則識別為對第i個傳感器的雙擊敲筆動作；當N=2，i Ci ^ I吋，則識別為依次單擊了兩個不同的傳感器，再根據(jù)Ti的大小，判斷對這兩個傳感器敲擊的先后順序，進而識別不同的組合敲筆動作；
(4)識別撓筆或敲筆動作之后，由主控模塊將用戶手指的動作解析成操作命令。在時間間隔閾值T內(nèi)，若用戶手指依次撓過三個壓カ傳感器，則實現(xiàn)撓筆動作；撓筆的方式包括向上撓筆和向下?lián)瞎P。在時間間隔閾值T內(nèi)，用戶手指敲擊ー個或兩個壓カ傳感器，則實現(xiàn)敲筆動作；敲筆的方式包括單次敲擊同一個壓カ傳感器、雙次敲擊同一個壓カ傳感器和先后單次敲擊兩個不同的壓カ傳感器。本發(fā)明的實際應用舉例如下
本發(fā)明提供一種識別手指撓筆和敲筆動作的電子手寫筆及其使用方法。該電子手寫筆不但具有傳統(tǒng)電子手寫筆的功能，能夠完成書寫、繪畫、點擊、滑動和選取等操作，而且還實現(xiàn)了ー種全新的操作方式用戶可以通過手指的撓筆動作和敲筆動作來實現(xiàn)命令操作。如圖4所示，在時間間隔閾值T內(nèi)，若用戶手指依次撓過三個壓カ傳感器，則三個傳感器依次檢測到壓カ值的變化，此時用戶的動作被識別為撓筆；根據(jù)這三個傳感器檢測到壓カ值的時間先后順序，進而識別用戶手指撓筆時的方向。通過撓筆操作，可實現(xiàn)類似于在觸摸設備上劃動手指或在鼠標上滾動滾輪的功能，例如在瀏覽網(wǎng)頁時，若用戶手指沿筆尖至筆尾方向依次撓過三個壓カ傳感器，則可實現(xiàn)向后滾屏的功能；反之，若用戶手指沿筆尾至筆尖方向依次撓過三個壓カ傳感器，則可實現(xiàn)向前滾屏的功能。
如圖5所示，在時間間隔閾值T內(nèi)，用戶手指敲擊ー個或兩個壓カ傳感器，則用戶的動作被識別為敲筆。在該圖中，從筆尖至筆尾方向的三個傳感器分別記為第1、2、3個傳感器。當用戶單次敲擊壓カ傳感器時，識別為單擊敲筆動作。單擊三個不同壓カ傳感器分別映射為不同的命令。例如單次敲擊第I個壓カ傳感器實現(xiàn)單擊鼠標左鍵的功能；單次敲擊第2個壓カ傳感器實現(xiàn)單擊鼠標右鍵的功能；單次敲擊第3個壓カ傳感器則實現(xiàn)“返回”功能。當用戶雙次敲擊壓カ傳感器時，識別為雙擊敲筆動作。雙擊三個不同壓カ傳感器分別映射為不同的命令。例如雙次敲擊第I個壓カ傳感器實現(xiàn)雙擊鼠標左鍵的功能；雙次敲擊第2個壓カ傳感器可放大當前的頁面；雙次敲擊第3個壓カ傳感器可縮小當前的頁面。當用戶依次單擊了兩個不同的傳感器時，根據(jù)敲擊順序的不同，可以映射為用戶預先設定的不同命令。例如依次敲擊第I個和第2個壓カ傳感器，可復制當前對象；依次敲擊第I個和第3個壓カ傳感器，可剪切當前對象；依次敲擊第2個和第3個壓カ傳感器，可粘貼當前對象。本發(fā)明還可以根據(jù)特定的場景和需要，設定撓筆和敲筆所對應的操作命令。
權利要求
1.一種識別手指撓筆和敲筆動作的電子手寫筆，包括筆殼(6)，其特征在于在筆殼 (6)上嵌有壓力傳感器組(I),在筆殼(6)內(nèi)設置有主控模塊(3)、A/D轉換器(2)、供電模塊 (4 )和無線傳輸模塊(5 )，壓力傳感器組(I)通過A/D轉換器(2 )連接至主控模塊(3 )，主控模塊(3 )連接至無線傳輸模塊(5 )，供電模塊(4 )連接主控模塊(3 )和無線傳輸模塊(5 )。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種識別手指撓筆和敲筆動作的電子手寫筆，其特征在于 壓力傳感器組(I)包含三個壓力傳感器，三個壓力傳感器呈“一”字型沿筆殼(6)的軸向方向排列在筆殼(6)的前端手指握筆處。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種識別手指撓筆和敲筆動作的電子手寫筆，其特征在于 A/D轉換器(2 )也為三個，每個壓力傳感器各自通過一個A/D轉換器連接至主控模塊(3 )。
4.利用權利要求2所述的一種識別手指撓筆和敲筆動作的電子手寫筆所實施的識別手指撓筆和敲筆動作的輸入方法，其特征在于該方法的具體步驟如下(1)用手指在多個壓力傳感器形成的壓力傳感器組上撓動或敲擊，利用壓力傳感器采集壓力模擬信號，然后利用A/D轉換器將壓力傳感器采集到的壓力模擬信號轉化為數(shù)字信號，利用主控模塊接收該數(shù)字信號，并記錄檢測到壓力值的傳感器個數(shù)N、每個傳感器檢測到壓力值的時刻Ti和每個傳感器檢測到壓力值的次數(shù)Ci ;其中，從筆尖至筆尾方向的三個傳感器分別記為第1、第2和第3個傳感器，對應檢測到壓力值的時刻分別為T1,T2，T3，檢測到壓力值的次數(shù)分別為C1, C2, C3 ;完成撓筆動作的時間間隔閾值為T ；(2)在時間間隔閾值T內(nèi)，若N=3，主控模塊識別出用戶所做的動作為撓筆；利用主控模塊根據(jù)Ti進一步判斷用戶手指撓筆的方向當T1CT2CT3時，識別為向上撓筆；當T1XT2XT3時， 識別為向下?lián)瞎P；(3)在時間間隔閾值T內(nèi)，若I( N〈3，主控模塊識別出用戶所做的動作為敲筆；主控模塊根據(jù)Cp N和Ti識別不同的敲筆動作當#1，且Ci=I時，識別為對第i個傳感器的單擊敲筆動作；當#1，且(；=2時，則識別為對第i個傳感器的雙擊敲筆動作；當#2，且Ci ( I時，則識別為依次單擊了兩個不同的傳感器，再根據(jù)Ti的大小，判斷對這兩個傳感器敲擊的先后順序，進而識別不同的組合敲筆動作；(4)識別撓筆或敲筆動作之后，由主控模塊將用戶手指的動作解析成操作命令。
5.根據(jù)權利要求4所述的識別手指撓筆和敲筆動作的輸入方法，其特征在于通過手指撓動和敲擊筆管上的壓力傳感器組，完成撓筆和敲筆動作。
6.根據(jù)權利要求5所述的識別手指撓筆和敲筆動作的輸入方法，其特征在于在時間間隔閾值T內(nèi)，若用戶手指依次撓過三個壓力傳感器，則實現(xiàn)撓筆動作；撓筆的方式包括 向上撓筆和向下?lián)瞎P。
7.根據(jù)權利要求5所述的識別手指撓筆和敲筆動作的輸入方法，其特征在于在時間間隔閾值T內(nèi)，用戶手指敲擊一個或兩個壓力傳感器，則實現(xiàn)敲筆動作；敲筆的方式包括 單次敲擊同一個壓力傳感器、雙次敲擊同一個壓力傳感器和先后單次敲擊兩個不同的壓力傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種識別手指撓筆和敲筆動作的電子手寫筆，包括筆殼，其特征在于在筆殼上嵌有壓力傳感器組，在筆殼內(nèi)設置有主控模塊、A/D轉換器、供電模塊和無線傳輸模塊，壓力傳感器組通過A/D轉換器連接至主控模塊，主控模塊連接至無線傳輸模塊，供電模塊連接主控模塊和無線傳輸模塊。本發(fā)明可以通過手指的撓筆動作和敲筆動作來實現(xiàn)命令操作。
文檔編號G06F3/0354GK103019417SQ201210494198
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權日2012年11月28日
發(fā)明者辛義忠, 袁偉強, 李巖, 劉陽, 馬燕飛 申請人:沈陽工業(yè)大學