[实用新型]一种智能电子手写笔

说明书

技术领域

本实用新型属于模式识别与人工智能技术领域，特别涉及人机接口设备。 

背景技术

传统的手写笔是依靠手写笔在电阻屏上产生压力而在屏幕上输出图形，屏幕菜单的选项也需要手写笔在屏幕上选择方可实现。目前很多智能手机采用电容屏，虽然可以方便使用手指输入信号，但对于中文以及象形文字的输入还是笔的形式更为有效。但目前各类设备触摸屏的所采用手写笔存在以下几个明显缺点：（1）对于软件中各类快捷方式选择，主要是通过菜单选择来完成，这样两层以上的菜单选择起来非常麻烦，即使是一层菜单的选择也是枯燥无味的；（2）对于快捷键的人机输入实现显得无能为力，因为多数手持设备没有方便的键盘可供使用，即使某些高端设备配有键盘的，除了携带上的不方便，另外当一个人同时操作键盘和输入笔的时候是需要串行工作的，来回的切换使得用户体验会大打折扣。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述人机交互的缺点和不足，通过研究笔两端的运动规律，设计出一种配合智能设备（包括手机、掌上电脑、平板电脑、手提电脑以及带有触摸屏的专有人机交互设备）——智能电子手写笔，它保留了传统手写笔在各类触摸屏实现图符输入的便利性；同时创造性的实现了只有键盘才具有的快捷键(组合键)的功能；提供手部残疾人士一种全新的人机交互方式；具有一定的娱乐功能。 

本实用新型的目的通过下述技术方案实现： 

一种智能电子手写笔，包括硬件系统和软件系统，所述硬件包含主控模块、三轴加速度传感器、角加速度传感器、A/D转换器、无线发射模块，并采用双总线结构实现硬件系统的连接，其中控制总线用于传输主控模块和其他模块的控制信号，数据总线负责传输每个模块之间的数据，所述无线发射模块实现与外部智能设备的无线连接，所述软件系统包括设置在主控模块上的内部软件模块，以及设置在外部智能设备的外部软件模块，所述内部软件模块和外部软件模块通过无线通信协议相互连接，实现接收并识别用户通过硬件系统所进行的手写操作。

本实用新型智能电子手写笔包括硬件部分统和软件部分，软件部分分为机内模块（驻于本实用新型智能电子手写笔内部）和机外模块（驻于手机或掌上电脑或平板电脑等智能设备内部），硬件和软件二者相互配合共同完成智能笔的功能。 

所述主控模块负责三轴加速度传感器和角加速度传感器的获取，以及硬件系统内部的控制流程，并对来自A/D转换器数据进行压缩和编码后发送到无线发送模块，并且接受控制总线传来的控制信号。

所述三轴加速度传感器负责测量智能电子手写笔当前状态相对于初始基准面在三个自由度上的静态重力加速度的变化以及晃动笔杆形成的动态加速度。

所述无线发射模块负责建立智能电子手写笔与其他外围智能设备的无线链路，将经过主控模块压缩和编码等预处理后的加速度信息发送给外部智能设备的外部软件模块进行后续的处理。

本实用新型与现有技术相比具有如下的优点。 

（1）本实用新型专利通过研究手部运动控制本实用新型智能电子手写笔的运动这一规律，提出了一种全新的智能输入设备，利用该设备可以创造性实现了只有键盘才具有的快捷键(组合键)的功能；在此基础上继续采用传统手写笔在触摸屏上输入图符这一符合人体工学的设计。

   （2）通过转动与晃动笔杆，实现人机交互，这一操作本身具备一定的娱乐性，将笔的运动姿态和人机交互技术创造性的结合到一起，使得枯燥的输入变得有趣和新奇。 

   （3）与新兴的需要手部穿戴传感器或是利用视频识别技术的手势识别技术相比：新兴的手势识别技术所用手掌和指关节运动受到生理极限的限制（比如手指的弯曲度、手部是否残疾等）；所佩戴传感器需要更多自由度和精度，同时需要手部做出比较夸张的动作；另外由于穿戴的方式会增加手部不适应感。而本实用新型智能电子手写笔技术由于不去识别手势，创新的去识别笔杆部位运动情况，因而对于手部生理要求不高；另外模式识别阶段主要特征包括传感器送回经过预处理得到的三轴加速度/角加速度等，因而对传感器的自由度和精度要求会比手势识别有所降低；本实用新型智能电子手写笔的外形与传统笔的外形区别不大，不会增加手部的不适应感。