CN103324309A

CN103324309A - 可穿戴计算机

Info

Publication number: CN103324309A
Application number: CN2013102458698A
Authority: CN
Inventors: 杭鑫鑫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2013-09-25

Abstract

本发明公开了一种可穿戴计算机，包括头戴模块（110）和操作控制输入模块（120），所述操作控制输入模块（120）用于感测用户进行的体感操作，并将获得的用户操作数据经无线方式发送至所述头戴模块（110）：所述头戴模块（110）用于分析所接收的用户操作数据，获知用户的操作命令并执行，然后经其内置的显示模块（200）进行操作结果反馈显示，所述头戴模块（110）还能与智能移动终端进行无线交互。通过本发明的方案，实现了极小体积的可穿戴计算机，其便于携带；同时，通过体感操作和微型显示器，在不过多分散用户注意力的前提下，增加了用户与计算机进行交互以及进行信息摄取的便利性。

Description

可穿戴计算机

技术领域

本发明涉及计算机领域，涉及电子工程技术和计算机技术，尤其涉及一种集人机交互、方位检测、体感输入、无线连接以及微型显示器于一体的可穿戴计算机。

背景技术

近年来，随着微电子技术、计算机技术及其他相关技术日益成熟和广泛应用，可穿戴计算机作为计算机领域中新兴的发展方向出现在人们的视野中，目前正处于日新月异的发展时期，通过将计算机穿戴在用户身上从而实现人机更为紧密地结合，力求让计算机更自然地为人提供服务。

目前，随着智能移动终端（Smart Phone 及 Smart Device）的普及，人们对信息摄取的渴望愈加强烈，期望能随时随地获取各种信息。但现有的智能移动终端如手机和PAD，虽然小巧，但操作时需要用户手指接触该智能移动终端进行，头偏转到智能移动终端的屏幕方向，而且进行操作时需要眼睛一直关注该终端。因此，如果需要在走路、从事各种劳动或者进行娱乐活动的同时操作智能移动终端时，仍会产生诸多不便，不但影响人们的注意力，而且会造成一定的安全隐患。

另一方面，随着技术工艺的发展，已经出现了多种轻型显示单元，可以直接用于头戴显示，如《红外与激光工程》第36卷第3期“轻型大视场自由曲面棱镜头盔显示器的设计”公开了一种利用自由曲面棱镜实现大视场轻型头盔显示器目视光学系统。但该项技术仅用于显示，未将其与计算机结合起来。

因此，为了使人们对智能移动终端的使用更加容易和便利，减少人们操作终端或者获取信息时对注意力造成的转移和干扰，亟需寻求新的解决方案。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供了一种可穿戴计算机，其集智能传感器、中央处理器、体感输入与微型显示器于一体。

为达到上述目的，本发明公开了一种可穿戴计算机，包括头戴模块和操作控制输入模块，其中，所述操作控制输入模块用于感测用户进行的体感操作，并将获得的用户操作数据经无线方式发送至所述头戴模块：所述头戴模块用于分析所接收的用户操作数据，获知用户的操作命令并执行，然后通过所述头戴模块中的显示模块进行操作结果反馈显示。

进一步，所述操作控制输入模块为一惯性指环，所述惯性指环包括惯性传感器模块和无线通信模块，所述惯性传感器模块获取手部活动产生的惯性信息，并通过所述无线通信模块发送到所述头戴模块。

进一步，所述惯性传感器模块包括加速度传感器，角速度传感器，由加速度传感器和角速度传感器的单、双、三轴组合的惯性测量单元，以及包括磁传感器的姿态参考系统。

进一步，所述操作控制输入模块为一控制腕带，所述控制腕带包括肌电传感器模块和无线通信模块，所述肌电传感器模块捕获手部活动产生的肌肉电信号，并通过所述无线通信模块发送到所述头戴模块。

进一步，所述无线通信模块采用蓝牙技术。

进一步，所述头戴模块包括显示模块、运动检测模块、第一无线通信模块、第二无线通信模块、固定模块、微型处理器、存储器、电源模块以及外围接口，其中，所述运动检测模块，用于获取用户头部运动数据；所述第一无线通信模块，用于与所述操作控制输入模块进行无线通信；所述第二无线通信模块，用于与其它智能终端设备进行无线通信连接；所述固定模块，用于将所述头戴模块佩戴在用户头部；外围接口，用于与外围设备连接，从而对所述头戴模块进行更新或实现文件的转存。

进一步，所述运动检测模块包括微型陀螺仪、电子罗盘、重力感应和微型三轴加速度传感器。

进一步，所述第二无线通信模块采用蓝牙或wifi技术。

进一步，所述固定模块是卡扣，其将所述头戴模块附着于普通眼镜镜框/镜片的上缘。

进一步，所述外围接口是Mini usb接口。

进一步，所述头戴模块还包括操作按钮、微型摄像头、微型麦克风以及震动部件中的一个或多个。

通过本发明的方案，实现了极小体积的可穿戴计算机，其便于携带；同时，通过体感操作和微型显示器，在不过多分散用户注意力的前提下，增加了用户与计算机进行交互以及进行信息摄取的便利性。

附图说明

图1是本发明实施例的一种可穿戴计算机的结构示意图。

图2是本发明实施例的一种可穿戴计算机的头戴模块的结构示意图。

图3是本发明第二实施例的一种可穿戴计算机的惯性指环的结构示意图。

图4是本发明第二实施例的应用示意图。

图5是本发明第三实施例的一种可穿戴计算机的控制腕带的结构示意图。

图6是本发明第三实施例的应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明的原理是，将计算机的一部分在头戴模块中实现，通过设置于头戴模块中的微型显示器直接将操作界面展现给用户，用户通过体感操作方式通过无线传输技术与头戴模块进行人机交互。

图1是本发明实施例的一种可穿戴计算机的结构示意图。如图1所示，所述可穿戴计算机100，包括头戴模块110和操作控制输入模块120。其中，所述操作控制输入模块120，用于感测用户进行的体感操作，并将获得的用户操作数据发送至头戴模块110的第一无线通信模块220；所述头戴模块110用于分析接收的用户操作数据，获知用户的操作命令并执行，然后通过头戴模块中的显示模块进行操作结果反馈显示。

图2是本发明实施例的一种可穿戴计算机的头戴模块的结构示意图。如图2所示，所述头戴模块110进一步包括显示模块200、运动检测模块210、第一无线通信模块220、第二无线通信模块230、固定模块240、微型处理器250、存储器251、电源模块260以及外围接口270。

具体地，所述显示模块200，用于显示所述可穿戴计算机的界面。所述显示模块200可以是微型单目显示器，例如OLED，也可以由微型投影与棱镜组成，通过眼前方的半透镜片以及透镜组折射形成放大的虚像。或者，所述显示模块200由一块显示屏与两块折射棱镜组成，其中两块折射棱镜均为曲面棱镜，一块折射棱镜面向眼睛，显示屏的光线从侧面进入该曲面楞镜，经由曲面折射为放大的虚像，另一块折射棱镜与前一块折射棱镜贴合，使眼睛前方的背景光线穿过两块棱镜进入视线。这种两种曲面棱镜贴合的方式既不阻挡视野，又可以显示信息。

所述运动检测模块210，用于获取用户头部运动数据，例如所述运动检测模块210可以包括微型陀螺仪、电子罗盘、重力感应、微型三轴加速度传感器等，以帮助所述可穿戴计算机捕获头部的姿态数据、方位信息以及头戴模块的动作。

所述第一无线通信模块220，用于与所述操作控制输入模块120进行无线通信，接收所述操作控制输入模块120发送的用户操作数据，例如，可以采用蓝牙技术。

所述第二无线通信模块230，用于与其它智能终端设备进行无线通信连接，例如可以采用蓝牙或者wifi技术。

所述固定模块240，用于将所述头戴模块110佩戴在用户头部，例如所述固定模块可以是卡扣，其将所述头戴模块110附着于普通眼镜镜框/镜片的上缘。或者，所述固定模块也可以是头盔或头带。

微型处理器250，与所述显示模块200、运动检测模块210、第一无线通信模块220、第二无线通信模块230、存储器251、电源模块260以及外围接口270连接，进行数据处理并协同各模块之间的工作，例如可以采用I2C、GPIO等总线进行连接。

电源模块260，用于给所述显示模块200、运动检测模块210、第一无线通信模块220、第二无线通信模块230、电源模块260、微型处理器250以及外围接口270提供电能。例如，可以采用小型的锂聚合物电池。

外围接口270，用于与外围设备连接，从而对自身固件进行更新或实现文件的转存。例如，外围接口可以是Mini usb接口，通过其与电脑连接实现可穿戴计算机的更新或文件的转储。

一方面，用户通过操作控制输入模块120经第一无线通信模块220与可穿戴计算机进行交互，另一方面，可穿戴计算机可以经第二无线通信模块230与移动智能终端进行双向通信，从而实现用户与移动智能终端之间各种消息的传递以及操作。用户无须手接触该智能移动终端或头偏转到智能移动终端的屏幕方向，即可实现对移动终端的操作。

图3是本发明第二实施例的一种可穿戴计算机的惯性指环的结构示意图。在图3中，具体地，操作控制输入模块120为一惯性指环300，可穿戴于手指上，并包括惯性传感器模块310、无线通信模块320和电源模块330。所述惯性指环300用于捕获手部活动产生的惯性信息，并通过2.4G频段的无线通信模块320发送至头戴模块110，头戴模块110获取操作端传输的惯性数据，并转换为系统输入的相对位移参数，并将这些数据解析为用户对GUI界面的操作动作。

惯性传感器模块310用于检测和测量加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度(DoF)运动，其包括加速度传感器和角速度传感器以及由它们的单、双、三轴组合的惯性测量单元以及包括磁传感器的姿态参考系统。

图4是本发明第二实施例的应用示意图，其中操作控制输入模块具体地采用蓝牙无线模块进行无线通信，头戴模块的第一无线通信模块也相应地采用蓝牙无线模块。如图4所示，惯性传感器模块310捕获手指的动作获得惯性数据，然后所述操作控制输入模块中的蓝牙无线模块将所述惯性数据传输至可穿戴计算机，可穿戴计算机的微型处理器分析该惯性数据，计算出手指的动作方式，通过预先设置在所述微型处理器中的模式识别来匹配动作特征，由微型处理器控制最终执行相应操作并通过头戴模块中的显示模块进行操作结果反馈显示。

图5是本发明第三实施例的一种可穿戴计算机的控制腕带的结构示意图。在图5中，操作控制输入模块为一控制腕带500，包含肌电传感器模块510、无线通信模块520和电源模块530。所述肌电传感器模块510为腕带形式，可穿戴于手臂上，用于捕获手部活动产生的肌肉电信号，通过2.4G频段的无线设备发送至头戴模块110，所述头戴模块110获取操作端传输的肌电数据，与事先存储的模式数据进行匹配，分析出用户的动作类型（如握拳或不同手指摆出的姿势），然后将这些数据解析为用户对GUI界面的操作动作。

所述肌电传感器模块510，即EMG传感器(EMG transducer)，是一种能感受肌肉运动单位(由肌肉纤维细胞)动作电位波形，并转换成可用输出信号的传感器。

图6是本发明第三实施例的应用示意图，其中操作控制输入模块采用蓝牙无线模块进行无线通信，头戴模块的第一无线通信模块也相应地采用蓝牙无线模块。如图6所示，当用户控制手掌肌肉做出不同的手势时(如握拳，伸出某个手指)，其手臂肌肉释放的电信号均有不同，肌电传感器模块510检测这些电信号，通过所述操作控制输入模块中的蓝牙模块无线传输至可穿戴计算机，可穿戴计算机的微型处理器分析肌电数据，计算出手部的动作方式，通过模式识别来匹配动作特征，由微型处理器控制最终执行相应操作并通过头戴模块中的显示模块进行操作结果反馈显示。如果要更复杂的数据计算，可由智能设备辅助甚至提交给云端分析，最终将结果返回。

在本发明的第四实施例中，当用户需要与智能移动终端进行交互时，直接借助所述可穿戴计算机，此时不需将手机拿在手中，也不需要眼睛关注该智能移动终端。

当用户通过手指动作或控制手掌肌肉做出不同的手势来主动操作智能移动终端时，首先所述头戴模块通过第一无线通信模块从操作控制输入模块接收操作数据，分析操作数据得到操作指令，头戴模块进一步将操作指令经第二无线通信模块发送至智能移动终端，从而实现对智能移动终端的操作。

当智能移动终端接收到外界信息时，经智能移动终端的蓝牙或wifi模块与头戴模块的第二无线通信模块通讯，将所述外界信息在头戴模块的显示模块上显示，并且进一步，在该信息显示的同时，可穿戴计算机还可以进行提醒告知，该提醒告知可为通过设置于该可穿戴计算机的微型扬声器(如骨传导扬声器)292发出的“嘀”声，也可是震动部件293的震动提醒，或者是二者的结合。当用户看到屏幕上显示的内容后，手指或手掌可进行相应的操作，如查看或者操作，手指或手掌的动作被捕获后经蓝牙无线传输模块传输给可穿戴计算机，进行相应的操作及显示。

在本发明的另一实施例中，在可穿戴计算机的头戴模块上设置操作按钮290，例如设置可以控制计算器电源开头的开关按钮等。

在本发明的另一实施例中，可穿戴计算机的头戴模块还可以包括微型摄像头291，可以用于记录视频影像或进行照相，并将数据存储于头戴模块本地或通过第二无线通信模块存储于远程设备（手机/PAD）中。

显然，本领域技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种可穿戴计算机，包括头戴模块和操作控制输入模块，其中，所述操作控制输入模块用于感测用户进行的体感操作，并将获得的用户操作数据经无线方式发送至所述头戴模块：所述头戴模块用于分析所接收的用户操作数据，获知用户的操作命令并执行，然后通过所述头戴模块中的显示模块进行操作结果反馈显示，所述头戴模块还能与智能移动终端进行无线交互。

2.如权利要求1所述的可穿戴计算机，所述操作控制输入模块为一惯性指环，所述惯性指环包括惯性传感器模块和无线通信模块，所述惯性传感器模块获取手部活动产生的惯性信息，并通过所述无线通信模块发送到所述头戴模块。

3.如权利要求2所述的可穿戴计算机，所述惯性传感器模块包括加速度传感器，角速度传感器，由加速度传感器和角速度传感器的单、双、三轴组合的惯性测量单元，以及包括磁传感器的姿态参考系统。

4.如权利要求1所述的可穿戴计算机，所述操作控制输入模块为一控制腕带，所述控制腕带包括肌电传感器模块和无线通信模块，所述肌电传感器模块捕获手部活动产生的肌肉电信号，并通过所述无线通信模块发送到所述头戴模块。

5.如权利要求2-4任一所述的可穿戴计算机，所述无线通信模块采用蓝牙技术。

6.如权利要求1-4任一所述的可穿戴计算机，所述头戴模块包括显示模块、运动检测模块、第一无线通信模块、第二无线通信模块、固定模块、微型处理器、存储器、电源模块以及外围接口，其中

所述运动检测模块，用于获取用户头部运动数据；

所述第一无线通信模块，用于与所述操作控制输入模块进行无线通信；

所述第二无线通信模块，用于与其它智能终端设备进行无线通信连接；

所述固定模块，用于将所述头戴模块佩戴在用户头部；

外围接口，用于与外围设备连接，从而对所述头戴模块进行更新或实现文件的转存。

7.如权利要求6所述的可穿戴计算机，所述运动检测模块包括微型陀螺仪、电子罗盘、重力感应和微型三轴加速度传感器。

8.如权利要求6所述的可穿戴计算机，所述第二无线通信模块采用蓝牙或wifi技术。

9.如权利要求6所述的可穿戴计算机，所述固定模块是卡扣，其将所述头戴模块附着于普通眼镜镜框/镜片的上缘。

10.如权利要求6所述的可穿戴计算机，所述头戴模块还包括操作按钮、微型摄像头、微型麦克风以及震动部件中的一个或多个。