电子设备和用于电子设备的可穿戴式输入装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电子设备和用于电子设备的可穿戴式输入装置。本发明专利技术可穿戴式输入装置包括手指动作单元和综合处理单元，在综合处理单元中设置有基准位置定标器、数据处理单元和通讯单元等部分；手指动作单元用于感知某一时刻手指相对于地面的动作状态，综合处理单元中的基准位置定标器则是提供身体等运动载体相对于地面的运动信息。手指动作单元和综合处理单元共同形成了背景运动检测与消隐的基本硬件结构，由此获取手指动作单元相对于综合处理单元所作运动的精确信息，并处理成为可供显示设备调用的坐标数据，从而满足了可穿戴电子设备在静态和动态环境中输入信息或标定光标的使用需要。本发明专利技术电子设备可以极大地促进新一代电子智能产品的发展和应用。

【技术实现步骤摘要】
电子设备和用于电子设备的可穿戴式输入装置
本专利技术涉及一种人机交互设备，具体地说是一种电子设备和用于电子设备的可穿戴式输入装置。
技术介绍
目前市面上常见的、利用现有已知技术制造的计算机、手机等产品的输入设备，要么属于分离式的鼠标、游戏杆、光笔等，要么就是集成式的触摸屏、指点器、轨迹球等。再有就是虚拟现实技术中的数据头盔和数据手套等。无论是在实际生活中，还是在虚拟现实中，手都是十分重要的一个动作与感知器官。特别是在目前的计算机日常操作技术中，一般多通过手指对上述设备的敲击、点划或触摸等行为方式作为人机交互的输入方式，以形成电子设备人机交互的基本手段。但是，此类设备多是为了在固定或稳定的应用环境中的使用而设计的。特别是，数据头盔和数据手套等类输入设备的结构非常复杂、价格昂贵，且体积过大、携带不便。随着智能手机与平板电脑的持续发展，此类电子设备也越来越小型化，智能化，并已经向可穿戴方向推进，以适用于日常生活中的各类场合。同时，也产生了一些新型的人机交互实现方式，形成了一些新型的输入装置，例如可单手操作的掌上键盘、手势键盘、空中鼠标、手写板技术等。然而，在运动与特别颠簸的环境中使用平板电脑、智能手机等电子设备时，剧烈的摇晃或不停的抖动，经常使得传统的触摸屏等输入装置难以发挥功效。勉强的点击，也可能会因其偏差太大、不能准确定位而难以使用。此时，即便是使用经过改进的鼠标等输入设备，或是采用视觉跟踪、图像辨识等技术，也于事无补。同样，即便是数据手套，在此类环境中仍然使用不便。而语音辨识技术首先需要在使用过程中具有较为清晰的发音，这在保护输入内容的私密性方面，相对于其他几种方式而言无疑是最差的。对于已经出现的智能眼镜，利用现有的各种输入设备均无法顺利解决其运动环境下人机交互的问题。尽管智能眼镜能将影像直接展示在佩戴者的眼前，但目前却缺乏与操作者灵活、方便和有效的互动。CN101581990A号专利公开了一种应用于电子设备的可穿戴式指点装置。该装置包括有近距离信号产生单元、远距离信号产生单元、控制单元、定位单元和通信单元，该专利的主要内容是将几项现有技术综合而形成的。其近距信号产生单元就是基于现有的轨迹球结构和技术，从形成上进行了改进，使其能够小型化，以绑定在食指上，供拇指进行操作；其远距离信号产生单元则相当于直接将现有的、需要以抓握方式使用的空中鼠标调换一个使用位置，直接绑定到手背上使用。该专利为了满足类似于计算机等近距离使用、并且需要精确屏幕定位的设备，以及类似于电视机等远距离使用、不需精确定位的设备的不同需求，通过增设一个距离判断功能，设定远、近两个阈值，以进行对应于近距设备的轨迹球和对应于远距设备的空中鼠标之间的切换。然而，因绑定在手背上的空中鼠标难以实现鼠标所应该具有的点击功能，所以为了对此进行补偿，该专利只得将空中鼠标的位移数据与之前存储的样本数据进行比较。所进行的是一种运行轨迹的比较，只有对比一致才予以确认并输出，对比不一致就不予确认、不进行输出。鉴于该输出信号只是一种“确认”信号，而不是一种可用于屏幕光标显示的实时“位置”信号，一般只是适合较为简单的“粗放型”控制。而且，依旧难以满足类似步行、运动和车载环境下的抗颠簸、抗晃动的使用要求。此外，该专利仅仅依靠在形式上有所改进的轨迹球和空中鼠标，难以完成实时性要求较高的多点输入功能。因为不可能使每个手指都戴上轨迹球装置或是在一只手背上绑定多个鼠标并同时操作。所以，即便是在现有输入设备的基础上予以进一步的改进，也难以得到更为充分和有效的提高。可见，输入方式的缺乏，已直接影响到下一代智能设备的发展和应用，并成为其后续发展所面临的一个新的瓶颈。对于可穿戴电子设备而言，目前迫切需要一种新型的信息输入方式，以真正解决将电子设备“穿戴”起来之后的操作命令或数据信息的输入问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一就是提供一种用于电子设备的可穿戴式输入装置，以解决现有可穿戴电子智能产品缺乏使用便捷、动作可靠、输入信息准确的人机交互设备的问题。本专利技术的目的之二就是提供一种使用可穿戴式输入装置的电子设备，以促进新一代电子智能产品的发展和应用。本专利技术的目的之一是这样实现的：一种用于电子设备的可穿戴式输入装置，包括有：手指动作单元，佩戴在使用者的手指上，用于检测所佩戴手指的动作状态，并将所检测到的手指动作状态数据信息传送到数据处理单元；基准位置定标器，为包括加速度传感器和角速度传感器在内的惯性传感器，或是用于无线定位的无线发射单元，用于检测承载所述手指动作单元的手臂/人体的运动状态，并将所检测到的手臂/人体运动状态数据信息传送到数据处理单元；数据处理单元，根据所接收的手指动作状态数据信息和手臂/人体运动状态数据信息，实时解算出所述手指动作单元相对于所述基准位置定标器的运动状态变化量的数据信息，在进行背景消减处理后，形成关联电子设备显示器上的显示光标定位信息，或者形成操作关联电子设备的输入信息；以及通讯单元，用以向关联的电子设备发送显示光标定位信息，或者发送操作关联电子设备的输入信息；所述基准位置定标器、所述数据处理单元和所述通讯单元共同设置在一个物理载体中，形成一个综合处理单元；所述综合处理单元既可佩戴在使用者的手腕部或躯干部，也可固定在使用者的随身附着物或身边固定物上。本专利技术可穿戴式输入装置主要由佩戴于手指上的手指动作单元和固定在手腕、身体躯干或者身体附近某一相对稳定之处的综合处理单元所组成，手指动作单元用于感知某一时刻手指相对于地面的动作状态，综合处理单元则是提供身体等运动载体相对于地面的运动信息。手指动作单元和综合处理单元共同形成了背景运动检测与消隐的基本硬件结构（简称“背消结构”），由此获取手指动作单元相对于综合处理单元所作运动的精确信息，并处理成为可供显示设备调用的坐标数据，从而能够满足可穿戴电子设备在静态和动态环境中输入信息或标定光标的使用需要。所述手指状态传感器为包括加速度传感器和角速度传感器在内的惯性传感器，或是具备无线定位技术的信号接收装置，以实时获取手指动作的加速度、速度、位移和位置参数信息，形成手指定位数据信息。所述状态信息传输器用于向所述数据处理单元实时传输手指定位数据信息。所述基准位置定标器可以是包括加速度传感器和角速度传感器在内的惯性传感器，以实时获取其所在部位的加速度、速度、位移和位置参数信息，形成判断手指动作的背景运动数据信息。所述基准位置定标器还可以是具有无线定位功能的无线发射单元，通过无线定位方式，直接定位所述手指动作单元，相当于一个运动的“基站”。本专利技术可穿戴式输入装置构成一种基于微动定位检测技术的新型信息输入技术，基于这种技术实现了一种可称为“手指状态信息标定与传输器”的信息输入新型装置，其中，手指动作单元的外形可制成一个类似指环或顶针的形状，戴在手指前端；而综合处理单元可佩戴在使用者的手腕部、躯干部或人体附着物上，二者之间可以通过有线或无线的方式进行通讯连接，由此形成了一种可穿戴式输入装置，本专利技术将其简称为“指标器”。对于日常生活中的静态应用和运动过程中的动态应用而言，数据输入的环境和要求差别很大。为此，本专利技术提出了“相对状态”和“运动辨识”的基本概念，形成了一个由手指动作单元和综合处理单元共同实现的背景运动检测与消隐的具体硬件结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电子设备的可穿戴式输入装置，其特征是，包括有：手指动作单元，佩戴在使用者的手指上，用于检测所佩戴手指的动作状态，并将所检测到的手指动作状态数据信息传送到数据处理单元；基准位置定标器，为包括加速度传感器和角速度传感器在内的惯性传感器，或是用于无线定位的无线发射单元，用于检测承载所述手指动作单元的手臂/人体的运动状态，并将所检测到的手臂/人体运动状态数据信息传送到数据处理单元；数据处理单元，根据所接收的手指动作状态数据信息和手臂/人体运动状态数据信息，实时解算出所述手指动作单元相对于所述基准位置定标器的运动状态变化量的数据信息，在进行背景消减处理后，形成关联电子设备显示器上的显示光标定位信息，或者形成操作关联电子设备的输入信息；以及通讯单元，用以向关联的电子设备发送显示光标定位信息，或者发送操作关联电子设备的输入信息；所述基准位置定标器、所述数据处理单元和所述通讯单元共同设置在一个物理载体中，形成一个综合处理单元；所述综合处理单元既可佩戴在使用者的手腕部或躯干部，也可固定在使用者的随身附着物或身边固定物上。

【技术特征摘要】
1.一种用于电子设备的可穿戴式输入装置，其特征是，包括有：手指动作单元，佩戴在使用者的手指上，用于检测所佩戴手指的动作状态，并将所检测到的手指动作状态数据信息传送到数据处理单元；基准位置定标器，为包括加速度传感器和角速度传感器在内的惯性传感器，或是用于无线定位的无线发射单元，用于检测承载所述手指动作单元的手臂/人体的运动状态，并将所检测到的手臂/人体运动状态数据信息传送到数据处理单元；数据处理单元，根据所接收的手指动作状态数据信息和手臂/人体运动状态数据信息，实时解算出所述手指动作单元相对于所述基准位置定标器的运动状态变化量的数据信息，在进行背景消减处理后，形成关联电子设备显示器上的显示光标定位信息，或者形成操作关联电子设备的输入信息；以及通讯单元，用以向关联的电子设备发送显示光标定位信息，或者发送操作关联电子设备的输入信息；所述基准位置定标器、所述数据处理单元和所述通讯单元共同设置在一个物理载体中，形成一个综合处理单元；所述综合处理单元既可佩戴在使用者的手腕部或躯干部，也可固定在使用者的随身附着物或身边固定物上。2.根据权利要求1所述的可穿戴式输入装置，其特征是，所述手指动作单元包括手指状态传感器和状态信息传输器；所述手指状态传感器为包括加速度传感器和角速度传感器在内的惯性传感器，或是具备无线定位技术的信号接收装置，以实时获取手指动作的加速度、速度、位移和位置参数信息，形成手指定位数据信息；所述状态信息传输器用于向所述数据处理单元实时传输手指定位数据信息。3.根据权利要求1所述的可穿戴式输入装置，其特征是，所述基准位置定标器为包括加速度传感器和角速度传感器在内的惯性传感器，以实时获取其所在部位的加速度、速度、位移和位置参数信息，形成判断手指动作的背景运动数据信息。4.根据权利要求1所述的可穿戴式输入装置，其特征是，所述基准位置定标器是具有无线定位功能的无线发射单元，通过无线定位方式，直接定位所述手指动作单元。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：原硕朋，
申请(专利权)人：原硕朋，
类型：发明
国别省市：河北;13