一种识别手指挠笔和敲笔动作的电子手写笔及其输入方法

摘要

本发明提供一种识别手指挠笔和敲笔动作的电子手写笔，包括笔壳，其特征在于：在笔壳上嵌有压力传感器组，在笔壳内设置有主控模块、A/D转换器、供电模块和无线传输模块，压力传感器组通过A/D转换器连接至主控模块，主控模块连接至无线传输模块，供电模块连接主控模块和无线传输模块。本发明可以通过手指的挠笔动作和敲笔动作来实现命令操作。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子手写笔，具体涉及一种识别手指挠笔和敲笔动作的电子手写笔及其输入方法。

背景技术

在笔式交互系统中，用户通过使用笔式设备可自由地实现文字书写、图形绘制和命令操作等功能。随着笔式交互技术的发展，笔式设备正逐渐被普及在个人计算机、平板电脑和手机中。

然而人们在使用笔与计算机进行交互时，仍存在如下缺点：（1）在传统的笔式交互系统中，笔只支持笔尖的二维坐标信息，并行输入能力相对较弱；（2）使用笔式设备浏览网页、文档时，无法像使用鼠标滚轮一样进行页面的快速滚动，只能通过笔拖动滚动条，才能实现翻页。这样的操作相对麻烦、费时费力。

发明内容

发明目的：本发明提出一种识别手指挠笔和敲笔动作的电子手写笔及其使用方法，其目的是解决传统的电子手写笔并行输入能力低的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：

一种识别手指挠笔和敲笔动作的电子手写笔，包括笔壳，其特征在于：在笔壳上嵌有压力传感器组，在笔壳内设置有主控模块、A/D转换器、供电模块和无线传输模块，压力传感器组通过A/D转换器连接至主控模块，主控模块连接至无线传输模块，供电模块连接主控模块和无线传输模块。

压力传感器组包含三个压力传感器，三个压力传感器呈“一”字型沿笔壳的轴向方向排列在笔壳的前端手指握笔处。

A/D转换器也为三个，每个压力传感器各自通过一个A/D转换器连接至主控模块。

利用上述的一种识别手指挠笔和敲笔动作的电子手写笔所实施的识别手指挠笔和敲笔动作的输入方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：

（1）用手指在多个压力传感器形成的压力传感器组上挠动或敲击，利用压力传感器采集压力模拟信号，然后利用A/D转换器将压力传感器采集到的压力模拟信号转化为数字信号，利用主控模块接收该数字信号，并记录检测到压力值的传感器个数N、每个传感器检测到压力值的时刻T_i和每个传感器检测到压力值的次数C_i；其中，从笔尖至笔尾方向的三个传感器分别记为第1、第2和第3个传感器，对应检测到压力值的时刻分别为T₁，T₂，T₃，检测到压力值的次数分别为C₁，C₂，C₃；完成挠笔动作的时间间隔阈值为T；

（2）在时间间隔阈值T内，若N=3，主控模块识别出用户所做的动作为挠笔；利用主控模块根据T_i进一步判断用户手指挠笔的方向：当T₁<T₂<T₃时，识别为向上挠笔；当T₁>T₂>T₃时，识别为向下挠笔；

（3）在时间间隔阈值T内，若1≤N<3，主控模块识别出用户所做的动作为敲笔；主控模块根据C_i、N和T_i识别不同的敲笔动作：

当N=1，且C_i=1时，识别为对第i个传感器的单击敲笔动作；当N=1，且C_i=2时，则识别为对第i个传感器的双击敲笔动作；当N=2，且C_i≤1时，则识别为依次单击了两个不同的传感器，再根据T_i的大小，判断对这两个传感器敲击的先后顺序，进而识别不同的组合敲笔动作；

（4）识别挠笔或敲笔动作之后，由主控模块将用户手指的动作解析成操作命令。

通过手指挠动和敲击笔管上的压力传感器组，完成挠笔和敲笔动作。

在时间间隔阈值T内，若用户手指依次挠过三个压力传感器，则实现挠笔动作；挠笔的方式包括：向上挠笔和向下挠笔。

在时间间隔阈值T内，用户手指敲击一个或两个压力传感器，则实现敲笔动作；敲笔的方式包括：单次敲击同一个压力传感器、双次敲击同一个压力传感器和先后单次敲击两个不同的压力传感器。

优点及效果：本发明提供一种识别手指挠笔和敲笔动作的电子手写笔及其使用方法。该电子手写笔不但具有传统电子手写笔的功能，能够完成书写、绘画、点击、滑动和选取等操作，而且还实现了一种全新的操作方式：用户可以通过手指的挠笔动作和敲笔动作来实现命令操作。

本发明具有如下优点：

（1）增加了笔的功能。本发明不但具有传统电子手写笔的功能，而且还可以识别挠笔和敲笔动作。用户在常规握笔姿势下，通过手指挠动和敲击笔管上的压力传感器，可实现命令操作，如：在浏览网页、文档时，通过手指的挠笔动作可以实现页面的快速浏览和翻页；在选取目标时，通过手指的敲笔动作可以实现复制、剪切和粘贴等操作。

（2）提高了笔的并行输入能力。在传统手写笔的笔尖二维轨迹输入的基础上，本发明通过挠笔和敲笔的输入方式，提高了笔的并行输入能力，使得用户在书写绘画的同时可以完成命令操作。

（3）交互方式自然。本发明提出了挠笔和敲笔的操作方式，使得用户在使用该笔的过程中，不用改变当前的握笔姿势，只需要通过一个手指的挠动和敲击，即可完成命令操作，使本发明符合人体工程学的设计原则。另外，这种操作方式本身也稍具娱乐性，会增加用户的操作体验和使用乐趣。

附图说明：

图1为本发明的外部结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为本发明的硬件结构图；

图4为本发明的挠笔动作示意图；

图5为本发明的敲笔动作示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

本发明的外部结构如图1所示。在外观上，本发明的主要特征为笔的前端有三个凸起的圆形区域，其内部为嵌入的压力传感器组。

本发明所描述电子手写笔的内部结构如图2所示。在笔壳6上嵌有压力传感器组1，在笔壳6内设置有主控模块3、A/D转换器2、供电模块4和无线传输模块5。压力传感器组1由三个压力传感器构成，三个压力传感器呈“一”字型沿笔壳6的轴向方向排列在笔壳6的前端手指握笔处。

本发明所描述电子手写笔的硬件结构如图3所示。压力传感器组的三个压力传感器各自通过一个A/D转换器连接至主控模块，主控模块通过数据线连接至无线传输模块；供电模块连接主控模块和无线传输模块。通过A/D转换器将压力传感器组采集到的压力模拟信号转化为数字信号，主控模块接收该数字信号；主控模块识别挠笔和敲笔动作，并将用户手指的动作解析成操作命令；供电模块负责给整个电路供电。

本发明的实施方法如下：

（1）用手指在多个压力传感器形成的压力传感器组上挠动或敲击，利用压力传感器采集压力模拟信号，然后利用A/D转换器将压力传感器组采集到的压力模拟信号转化为数字信号，主控模块接收该数字信号，并记录检测到压力值的传感器个数N、每个传感器检测到压力值的时刻T_i和每个传感器检测到压力值的次数C_i；其中，从笔尖至笔尾方向的三个传感器分别记为第1、第2和第3个传感器，对应检测到压力值的时刻分别为T₁，T₂，T₃，检测到压力值的次数分别为C₁，C₂，C₃；完成挠笔动作的时间间隔阈值为T；

（2）在时间间隔阈值T内，若N=3，主控模块识别出用户所做的动作为挠笔；主控模块根据T_i进一步判断用户手指挠笔的方向：当T₁<T₂<T₃时，识别为向上挠笔；当T₁>T₂>T₃时，识别为向下挠笔；

（3）在时间间隔阈值T内，若1≤N<3，主控模块识别出用户所做的动作为敲笔；主控模块根据C_i、N和T_i识别不同的敲笔动作：

当N=1，且C_i=1时，识别为对第i个传感器的单击敲笔动作；当N=1，且C_i=2时，则识别为对第i个传感器的双击敲笔动作；当N=2，且C_i≤1时，则识别为依次单击了两个不同的传感器，再根据T_i的大小，判断对这两个传感器敲击的先后顺序，进而识别不同的组合敲笔动作；

（4）识别挠笔或敲笔动作之后，由主控模块将用户手指的动作解析成操作命令。

在时间间隔阈值T内，若用户手指依次挠过三个压力传感器，则实现挠笔动作；挠笔的方式包括：向上挠笔和向下挠笔。在时间间隔阈值T内，用户手指敲击一个或两个压力传感器，则实现敲笔动作；敲笔的方式包括：单次敲击同一个压力传感器、双次敲击同一个压力传感器和先后单次敲击两个不同的压力传感器。

本发明的实际应用举例如下：

本发明提供一种识别手指挠笔和敲笔动作的电子手写笔及其使用方法。该电子手写笔不但具有传统电子手写笔的功能，能够完成书写、绘画、点击、滑动和选取等操作，而且还实现了一种全新的操作方式：用户可以通过手指的挠笔动作和敲笔动作来实现命令操作。

如图4所示，在时间间隔阈值T内，若用户手指依次挠过三个压力传感器，则三个传感器依次检测到压力值的变化，此时用户的动作被识别为挠笔；根据这三个传感器检测到压力值的时间先后顺序，进而识别用户手指挠笔时的方向。通过挠笔操作，可实现类似于在触摸设备上划动手指或在鼠标上滚动滚轮的功能，例如：在浏览网页时，若用户手指沿笔尖至笔尾方向依次挠过三个压力传感器，则可实现向后滚屏的功能；反之，若用户手指沿笔尾至笔尖方向依次挠过三个压力传感器，则可实现向前滚屏的功能。

如图5所示，在时间间隔阈值T内，用户手指敲击一个或两个压力传感器，则用户的动作被识别为敲笔。在该图中，从笔尖至笔尾方向的三个传感器分别记为第1、2、3个传感器。

当用户单次敲击压力传感器时，识别为单击敲笔动作。单击三个不同压力传感器分别映射为不同的命令。例如：单次敲击第1个压力传感器实现单击鼠标左键的功能；单次敲击第2个压力传感器实现单击鼠标右键的功能；单次敲击第3个压力传感器则实现“返回”功能。

当用户双次敲击压力传感器时，识别为双击敲笔动作。双击三个不同压力传感器分别映射为不同的命令。例如：双次敲击第1个压力传感器实现双击鼠标左键的功能；双次敲击第2个压力传感器可放大当前的页面；双次敲击第3个压力传感器可缩小当前的页面。

当用户依次单击了两个不同的传感器时，根据敲击顺序的不同，可以映射为用户预先设定的不同命令。例如：依次敲击第1个和第2个压力传感器，可复制当前对象；依次敲击第1个和第3个压力传感器，可剪切当前对象；依次敲击第2个和第3个压力传感器，可粘贴当前对象。

本发明还可以根据特定的场景和需要，设定挠笔和敲笔所对应的操作命令。