[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

技術領域：

本發明涉及一種用于矯正握筆姿勢的電子手寫筆，具體涉及通過檢測手指握筆的姿勢以及設定筆的參數檢測握筆姿勢的正確性，然后通過提供聲音和視覺反饋為用戶提供矯正建議來實現智能矯正握筆姿勢的手寫筆及方法。

背景技術：隨著電子產品的普及，筆式交互潛移默化地影響著人們的生活，尤其在觸摸屏上使用時，用筆輸入的方式充分利用了筆的各種固有屬性，例如筆的傾斜角、旋轉角、方位角以及壓力等，因此具有比手指觸摸輸入擁有輸入帶寬高、精準度高等優勢。在關于人們使用筆時筆的固有屬性的各個參數范圍已經由Yizhong?Xin,Xiaojun?Bi,Xiangshi?Ren(參考文獻：Natural?Use?Profiles?for?the?Pen:An?Empirical?Exploration?of?Pressure,Tilt,and?Azimuth，CHI'12,May5-10,2012,Austin,Texas,USA.)給出，比如人們使用正確姿勢書寫繪畫時的筆傾斜角95％的范圍在[47°-77°]之間，因此利用筆的中央處理控制模塊存儲正確握筆姿勢時的筆傾斜角范圍，確定在使用筆時傾斜角是否符合該范圍，以判斷握筆姿勢的正確與否是可行的。

但是即使現階段電子產品普及廣泛，學生在學校學習還是以紙質媒介為主，而且練習硬筆書法、繪畫等關于教學方面的活動，紙質媒介依然有相當大的優勢，與此同時，中小學生的近視率呈上升趨勢，這與平時沒有養成正確的寫字習慣關系緊密。家長和學校迫切希望能夠找到一種能夠有效糾正寫字姿勢、防止近視發生的方法，通過矯正握筆姿勢來協助糾正寫字姿勢可以彌補這一需求。目前的矯正筆多通過奇特的外形構造，迫使使用者以固定的姿勢握筆達到矯正目的，沒有提供智能反饋機制，難以達到徹底矯正握筆姿勢的目的。

發明內容

發明目的：本發明提供一種用于矯正握筆姿勢的電子手寫筆及方法，其目的是解決在無人監督的情況下，握筆姿勢不正確的問題。

技術方案：本發明是通過以下技術方案來實現的：

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。

利用上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)