一種智能家電筆式控制終端及其工作方法
【專利摘要】一種智能家電筆式控制終端，其屬于人機交互【技術領域】。該控制終端包括圓形薄膜式壓力傳感器、主控模塊、供電模塊無線通訊模塊和A/D轉(zhuǎn)換器。圓形薄膜式壓力傳感器接收手指的壓力信息并轉(zhuǎn)換為模擬信號傳至A/D轉(zhuǎn)換器；A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并傳送到主控模塊；主控模塊接收和處理由傳感器的壓力信息轉(zhuǎn)化成的數(shù)字信號，并將處理之后的信息傳送至無線通訊模塊；通過無線通訊模塊將觸控筆的操作信息的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C上；供電模塊負責給整個電路提供所需的電源。它保留了傳統(tǒng)手寫筆在文字書寫和繪畫的優(yōu)越性，同時增加了便捷的優(yōu)越性，用戶在握筆姿勢下使用該控制終端，通過手指的點擊或滑動觸摸壓力傳感器，可實現(xiàn)多種操作命令。
【專利說明】一種智能家電筆式控制終端及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能家電筆式控制終端及其工作方法，具體涉及到利用筆式交互界面中的一種手寫觸控筆來實現(xiàn)對于智能家電的控制，其屬于人機交互【技術領域】。
【背景技術】
[0002]筆式交互是通過計算機軟硬件技術及相關領域的研究，來模擬人類“筆錄紙現(xiàn)”這種日常的筆紙交互方式。作為智能家電系統(tǒng)的控制終端的一種，筆式控制終端可以更好的為用戶提供交互體驗，并與大型屏幕輸入終端，如電視、智能茶幾等，行程良好的配合。
[0003]在這種用戶界面中，用戶可以借助筆式設備在支持手寫的屏幕上自由地書寫或繪制各種文字和圖形，計算機通過對這些輸入對象的識別和理解獲得執(zhí)行任務所需要的信息。筆式交互充分利用書寫的自然性和墨水豐富的表達能力，使人們更加自然、直觀地使用計算機。
[0004]筆的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在書寫和繪畫上。然而針對于傳統(tǒng)的桌面操作任務(如選取、點擊、滑動等操作)，人們在使用筆與計算機進行交互時，仍存在如下幾個缺點:(I)在通常的筆式交互系統(tǒng)中，筆只支持二維坐標信息，與鼠標相比輸入帶寬較低，它不能同時完成選取與操作兩個任務；(2)使用筆式交互設備在瀏覽網(wǎng)頁、文檔的過程中，無法像使用鼠標滾輪一樣進行頁面的快速滾動:只能通過筆點擊頁面滾動條并滑動，才能實現(xiàn)翻頁。這樣的操作不但容易出錯，而且還非常麻煩、費時費力。
[0005]基于上述背景，本發(fā)明設計了一個具有高輸入帶寬、可以方便用戶進行目標選擇與操作和頁面瀏覽的智能手寫觸控筆，可以支持多維控制指令為智能家電系統(tǒng)提供控制信號，為用戶提供更好的交互式體驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述人機交互的缺點和不足，通過為傳統(tǒng)的手寫觸控筆添加薄膜傳感器，設計了一種具有多通道輸入功能的智能手寫觸控筆。該觸控筆不但保留了傳統(tǒng)手寫筆在文字書寫和繪畫的優(yōu)越性，而且同時還具有了鼠標操作的便捷性。
[0007]本發(fā)明的技術方案為:一種智能家電筆式控制終端，包括主控模塊、供電模塊無線通訊模塊和A/D轉(zhuǎn)換器，它還包括三個圓形薄膜式壓力傳感器呈與筆桿同方向的“一”字嵌入到筆桿的前端，所述圓形薄膜式壓力傳感器的直徑為3-5毫米，厚度為0.2-0.22毫米；所述圓形薄膜式壓力傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器(2 )電連接，所述主控模塊與無線通訊模塊和A/D轉(zhuǎn)換器進行電連接，所述供電模塊與主控模塊、無線通訊模塊、A/D轉(zhuǎn)換器和圓形薄膜式壓力傳感器為電連接。
[0008]所述的一種智能家電筆式控制終端的工作方法:所述圓形薄膜式壓力傳感器接收手指的壓力信息并轉(zhuǎn)換為模擬信號傳至A/D轉(zhuǎn)換器；A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并傳送到主控模塊；主控模塊接收和處理由傳感器的壓力信息轉(zhuǎn)化成的數(shù)字信號，并將處理之后的信息傳送至無線通訊模塊；通過無線通訊模塊將觸控筆的操作信息的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C上；供電模塊負責給整個電路提供所需的電源。
[0009]該觸控筆可以同傳統(tǒng)的觸控筆一樣進行使用，在多種電子設備上執(zhí)行如:書寫、繪畫、點擊、滑動和選取等操作。使用該觸控筆的過程中，用戶可以通過手指點擊(敲筆動作)/滑動(撓筆動作)壓力傳感器實現(xiàn)多種操作。使用該筆的過程中，用戶可以通過手指點擊或滑動觸摸位于該筆前端的傳感器，進而實現(xiàn)特定的操作命令。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)勢:
(I)增加了筆的功能，提高了操作便捷性。該觸控筆不但保留了傳統(tǒng)手寫筆在文字書寫和繪畫的優(yōu)越性，而且同時增加了在鼠標和其他觸摸輸入設備中才具有的一些便捷優(yōu)越性。用戶在握筆姿勢下使用該觸控筆，通過手指的點擊或滑動觸摸壓力傳感器，可實現(xiàn)多種操作命令。如:在瀏覽網(wǎng)頁、文檔時，通過手指滑動可以實現(xiàn)快速的瀏覽和翻頁；在使用該筆選取目標時，通過手指點擊可以實現(xiàn)如觸發(fā)鼠標右鍵菜單，或者復制、剪切等操作。因此，在很大程度上增加了筆的功能，提高了筆的操作便捷性。
[0011](2)提高了筆的輸入帶寬。在統(tǒng)的輸入帶寬建立在二維坐標輸入的基礎上，本發(fā)明通過為筆增加壓力傳感器實現(xiàn)了多通道的筆式輸入技術。
[0012](3)簡單易用。使用該觸控筆在交互界面上進行手寫、書畫和目標操作時，用戶不用改變握筆手的姿勢，只需要一個手指的動作，即可完成既定的操作任務。使本發(fā)明符合人體工程學的設計。
[0013](4)交互方式自然。筆式交互是一種自然的人機交互方式。本發(fā)明在傳統(tǒng)的筆式交互方式基礎上，通過增加壓力傳感器，豐富了筆式交互技術的內(nèi)容。本發(fā)明提出了一種實類似于“撓筆”和“敲筆”的動作。這種操作方式不但簡單、自然，易學、易用，而且這些動作本身也具備一定的娛樂性。將這種操作方式和傳統(tǒng)筆式交互結(jié)合起來，會增加用戶的操作體驗和使用該設備的興趣。
[0014](5)允許用戶自定義筆式命令。用戶間使用筆的習慣往往不同，如果命令與手勢之間的映射只有一種則本發(fā)明的應用領域?qū)⑹艿较拗啤榱吮苊庖陨蠁栴}，本發(fā)明采用用戶自定義命令模式來解決以上問題，使得用戶可以根據(jù)自己的習慣更改命令匹配的方法。這種方法可以拓寬命令的數(shù)量，增加了輸入性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為一種智能家電筆式控制終端的外觀示意圖。
[0016]圖2為一種智能家電筆式控制終端的內(nèi)部結(jié)構圖。
[0017]圖3為一種智能家電筆式控制終端的原理示意圖。
[0018]圖4為一種智能家電筆式控制終端的“敲筆”應用示意圖。
[0019]圖5為一種智能家電筆式控制終端的“撓筆”應用示意圖。
[0020]圖中:1、圓形薄膜式壓力傳感器，2、A/D轉(zhuǎn)換器，3、主控模塊，4、供電模塊，5、無線傳輸模塊，6、筆尖,7、筆桿。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步的闡述。
[0022]本發(fā)明整體形狀外觀如圖1所示。從外觀上講，本發(fā)明同傳統(tǒng)的筆相似，其主要特征為在筆的前端有三個圓形的凸起區(qū)域，該凸起區(qū)域內(nèi)部為嵌入到筆中的圓形薄膜式壓力傳感器I。
[0023]本發(fā)明所描述手寫觸控筆的內(nèi)部結(jié)構如圖2所示。其中，圓形薄膜式壓力傳感器I用于檢測作用在傳感器表面的壓力值。該傳感器的特點是對壓力敏感，可以檢測0-110牛頓的力，體積小，直徑和厚度僅為5毫米和0.208毫米，容易地嵌入到筆式設備中。為了使用戶在保持握筆姿勢時能夠點擊傳感器，本發(fā)明將這三個圓形薄膜式壓力傳感器I呈“一”字(與筆桿同方向)嵌入到觸控筆的前端，并且這三個圓形薄膜式壓力傳感器I彼此之間相鄰；A/D轉(zhuǎn)換器2負責將傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并傳送到主控模塊3 ;主控模塊3為整個系統(tǒng)的核心，負責接收和處理傳感器的壓力信息；經(jīng)過信息處理之后，主控模塊3會將處理之后的信息傳送至無線通訊模塊5 ;通過無線通訊模塊5，將觸控筆的操作信息等數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C上；供電模塊4負責給整個電路提供所需的電源。
[0024]本發(fā)明的作用原理(見圖3)是:每一個圓形薄膜式傳感器I均經(jīng)過一個A/D轉(zhuǎn)換器2，連接至主控模塊3的不同引腳。通過不同引腳的連接，主控模塊3可以接收并區(qū)分來自不同圓形薄膜式傳感器I的信息。因此，接收到不同傳感器的信息之后，通過主控模塊3的信息處理，可以實現(xiàn)不同命令的識別。當用戶手指分別點擊其中一個圓形薄膜式傳感器I時，主控模塊3會接收一個圓形薄膜式傳感器I的信息，此時可以產(chǎn)生三種不同的點擊命令；當用戶的手指依次劃過三個圓形薄膜式壓力傳感器I時，主控模塊3會接收三個傳感器的信息。根據(jù)檢測到不同圓形薄膜式傳感器值的變化和規(guī)律，經(jīng)過主控模塊信息處理，此時可以檢測到手指的滑動命令。根據(jù)這三個傳感器壓力值的變化次序，進而可以檢測到用戶手指滑動的方向。
[0025]本發(fā)明所描述的手寫觸控筆的實際應用舉例如下，但本發(fā)明的具體應用不局限于此:
該觸控筆同傳統(tǒng)的觸控筆一樣，可在多種電子設備上使用，執(zhí)行如:書寫、繪畫、點擊、滑動和選取等操作。使用該觸控筆的過程中，用戶可以通過手指點擊(敲筆動作)/滑動(撓筆動作)壓力傳感器實現(xiàn)多種操作。
[0026]該當用戶手指點擊壓力傳感器時，傳感器可以檢測到壓力值的變化。點擊三個不同的傳感器，可以分別映射為不同的命令。點擊第一個圓形薄膜式傳感器觸發(fā)單擊鼠標左鍵的功能，點擊第二個圓形薄膜式傳感器觸發(fā)單擊鼠標右鍵的功能，點擊第三個圓形薄膜式傳感器觸發(fā)改變筆的控制/移動比率。此時，該操作方式類似于“敲筆”的動作，見圖4。
[0027]當用戶手指依次劃過這三個壓力傳感器時，每個傳感器都會檢測到壓力值的變化，此時可以檢測識別到用戶手指的滑動操作；根據(jù)這三個圓形薄膜式傳感器壓力值的變化次序，進而可以檢測到用戶手指滑動的方向。通過雙向的滑動操作，可實現(xiàn)類似于觸摸設備的手指滑動(flick)和類似于鼠標滾輪的功能。如:翻頁、快速瀏覽網(wǎng)頁和文檔。手指滑動方向與筆尖相反，實現(xiàn)向下滾屏或翻頁；手指滑動方向與筆尖相同，實現(xiàn)向上滾屏或翻頁。此時，該操作方式類似于“撓筆”的動作，見圖5。
[0028]在本發(fā)明中，可以映射的命令種類不局限于此。上述舉例只是為了便于說明上述不同操作方式的特點。本發(fā)明允許用戶根據(jù)特定的場景和需要，設定觸發(fā)的操作命令。
【權利要求】
1.一種智能家電筆式控制終端，包括主控模塊(3)、供電模塊(4)無線通訊模塊(5)和A/D轉(zhuǎn)換器(2)，其特征在于:它還包括三個圓形薄膜式壓力傳感器(I)呈與筆桿(7)同方向的“一”字嵌入到筆桿(7)的前端，所述圓形薄膜式壓力傳感器(I)的直徑為3-5毫米，厚度為0.2-0.22毫米；所述圓形薄膜式壓力傳感器(I)與A/D轉(zhuǎn)換器(2)電連接，所述主控模塊(3 )與無線通訊模塊(5 )和A/D轉(zhuǎn)換器(2 )進行電連接，所述供電模塊(4 )與主控模塊(3)、無線通訊模塊(5)、A/D轉(zhuǎn)換器(2)和圓形薄膜式壓力傳感器(I)為電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種智能家電筆式控制終端的工作方法，其特征在于:所述圓形薄膜式壓力傳感器(I)接收手指的壓力信息并轉(zhuǎn)換為模擬信號傳至A/D轉(zhuǎn)換器(2);A/D轉(zhuǎn)換器(2)將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并傳送到主控模塊(3);主控模塊(3)接收和處理由傳感器的壓力信息轉(zhuǎn)化成的數(shù)字信號，并將處理之后的信息傳送至無線通訊模塊(5);通過無線通訊模塊(5)將觸控筆的操作信息的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C上；供電模塊(4)負責給整個電路提供所需的電源。
【文檔編號】G06F3/0354GK103941892SQ201410176694
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權日:2014年4月29日
【發(fā)明者】辛義忠, 房淑娥, 周撼宇, 崔文光 申請人:常熟思睿科電子有限公司