[發明專利]用于矯正握筆姿勢的電子手寫筆及方法

有效

• 申請號: 201410208951.8
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103995590B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 辛義忠;劉楚紅;李巖;馬瑩
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;B43K29/08
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙)21115
• 代理人: 宋鐵軍,周智博

1.一種用于矯正握筆姿勢的電子手寫筆，包括筆管，其特征在于：該手寫筆包括手勢檢測模塊、距離傳感模塊、陀螺儀、中央處理模塊、控制按鍵、揚聲器、供電模塊和顯示屏，該手勢檢測模塊位于筆身前端的筆管表面；距離傳感模塊位于筆管尾端；陀螺儀與中央處理模塊設置于筆管的內部；控制按鍵、揚聲器和顯示屏位于正確握筆姿勢時手指接觸不到的位置；手勢檢測模塊、距離傳感模塊、陀螺儀和控制按鍵連接至中央處理模塊，中央處理模塊與揚聲器、供電模塊和顯示屏連接。

2.利用權利要求1所述的用于矯正握筆姿勢的電子手寫筆所實施的矯正方法，其特征在于：該矯正方法的具體步驟如下：

(1)在使用筆書寫、繪畫等操作時，使用者將筆管握在大拇指、食指、中指之間，手指與手勢檢測模塊相接觸，手勢檢測模塊覆蓋在筆管前端，手勢檢測模塊為能夠檢測手指握筆位置的矩陣柔性PCB板，將PCB板布滿壓力檢測器，利用壓力檢測器檢測手指與筆管接觸時的電信號并將該信號傳送到中央處理模塊，利用中央處理模塊將通過矩陣柔性PCB矩陣中檢測到的手指與柔性PCB矩陣接觸位置的中心點(x,y)的數量與各個中心點之間的距離來判斷手指在筆管上抓取部位的形狀判斷握筆姿勢是否正確：若檢測到的手指與柔性PCB接觸的中心點(x,y)的數量不等于3，則說明使用者使用兩個、四個或者五個手指握筆，中央處理模塊判定握筆姿勢錯誤，由于能夠檢測到大拇指接觸位置的中心點(x_t，y_t)與食指接觸位置中心點(x_i，y_i)以及中指接觸位置的中心點(x_m，y_m)，其中三個點中任兩個點的距離值大于PCB板長度的三分之一的長度則判定書寫姿勢不正確，同時根據對正確握筆姿勢的觀察，食指在前，拇指在左后，中指在右下，食指應較拇指低些的正確握筆姿勢，可以知道這三個手指在PCB板上的接觸位置的關系存在y_t>y_i>y_m,否則判定握筆姿勢不正確；

(2)利用距離檢測模塊內安裝的距離傳感器檢測延筆的中軸線向筆尾方向延長線上的遮擋物與筆尾的距離D，根據距離傳感模塊發射紅外脈沖返回的時間可以計算出D，由公式

D＝CΔt/2????????????(1)

其中C為紅外脈沖傳播速度，若D小于15cm則判定寫字姿勢不正確，檢測到紅外脈沖從發射到遇到物體反射回來的時間t₁大于中央處理模塊所設定的時間t₂，則延筆的中軸線向筆尾方向的延長線上無遮擋物，表明由距離檢測模塊這一部分處理的握筆姿勢正確；而在寫字姿勢錯誤的情況下，紅外脈沖從發射到遇到物體反射回來的時間t₁小于中央處理模塊所設定的時間t₂，則筆尾延長線的(Ct₁/2)cm距離上有遮擋，使用者沒有正坐，頭部與書寫面距離太近等原因會造成遮擋，此距離不會大于15cm，可以計算出t₂為10^-8s，即若t₁大于10^-8s，就可以利用中央處理模塊判定使用者的書寫姿勢錯誤；

(3)利用陀螺儀檢測筆與寫字平面的傾斜角，當檢測到筆與寫字平面的傾斜角α_n在中央處理模塊所設定的范圍α_l-α_h即47°-77°之內時，則筆在正確的傾斜范圍之內，若α_n小于α_l，即47°，則筆過于貼近書寫面，若α_n大于α_h即77°，則筆幾乎與書寫面垂直，此時就利用中央處理模塊判定使用者的書寫姿勢錯誤，其中α_l為設定標準范圍的下限傾斜角，α_h為設定標準范圍的上限傾斜角；

(4)若根據以上各模塊檢測到的數據判斷握筆姿勢正確，則不需要矯正握筆姿勢，當其中任一個環節檢測到握筆姿勢不正確，就判定握筆姿勢不正確，并且當使用者握筆姿勢錯誤時，利用揚聲器和顯示屏都給出提示，告知使用者目前握筆姿勢是錯誤的，并且根據當前握筆姿勢的錯誤給出正確握筆姿勢的一些矯正建議，并針對不同的錯誤握筆姿勢會給出不同的建議；

(5)使用者通過控制按鍵開啟、關閉矯正握筆姿勢的手寫筆的電源，并且在不想使用揚聲器的時候關閉揚聲器。

3.根據權利要求2所述的用于矯正握筆姿勢的電子手寫筆所實施的矯正方法，其特征在于：該柔性PCB板的長度為筆管全長的30％，位于從距筆尖10％到距筆尖40％的位置，寬度為根據繞筆一周的長度并且由筆桿的粗細決定，即該板將此段位置的筆管全部包圍。