CN105094423A

CN105094423A - 电子平板交互系统及方法

Info

Publication number: CN105094423A
Application number: CN201510387879.4A
Authority: CN
Inventors: 施政; 陶也了
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2035-07-03
Also published as: WO2017004998A1; CN105094423B

Abstract

本发明提供一种交互式系统，包括：交互表面，其中包括具有至少一个传感器的传感器阵列；至少一个输入设备，被配置为当输入设备放置在交互表面上方时可以改变输入设备下方的传感器的输出值；至少一个可移动物体，被配置为当其放置在交互表面上方时可以在交互表面上移动；包括至少一个控制电路的控制电路阵列，其位于交互表面下方，控制电路与一个传感器连接，用于检测传感器的输出值；以及连接至控制电路的处理器，被配置为当输入设备放置在交互表面上方时接收传感器的输出值，并且根据输出值来获得输入设备的动作信息；处理器还被配置为当可移动物体放置在交互表面上方时，基于动作信息来指引至少一个可移动物体在交互表面上的动作。

Description

电子平板交互系统及方法

技术领域

本申请涉及电子平板人机交互技术领域，具体而言，涉及收集平板上输入设备的运动状态并且由此控制平板上可移动物体进行运动。

背景技术

随着科技的发展，触摸板的应用越来越广泛，普遍应用在游戏领域及电子设备领域。

现有的触摸版(例如常见的手机触摸屏)可以收集例如手指等输入物体的手势或移动轨迹，但并没有控制物体移动的功能。

在美国专利US8737035B2中描述了通过磁场来控制可移动物体在电子设备表面移动的方法。但这种方法的缺陷在于只能存在单个物体在表面移动，并且不能确定物体的朝向。

在CN102039045A中公开了一种具有射频天线阵列的交互表面，其可以定位放置在该交互表面上的具有射频身份识别(RFID)标签的多个物体。在US20110272884A1中公开了可以一个物体采用传送机械在表面移动的系统。这两者的结合可以根据由计算机发出的指令来移动在交互表面的多个物体。但是，这种系统不能精确识别物体相对于交互表面的朝向，并且也不能指引物体沿指定路径移动。

本发明提供了一种可以电子平板交互表面，其可以识别输入设备的运动轨迹并且将其存储为一组动作数据，并且可以根据动作数据来生成指令以指引物体移动。

发明内容

本发明实施例的一个方面提供一种交互式系统，包括：

交互表面，其中包括具有至少一个传感器的传感器阵列；

至少一个输入设备，被配置为当所述输入设备放置在所述交互表面上方时可以改变所述输入设备下方的所述传感器的输出值；

至少一个可移动物体，被配置为当所述可移动物体放置在所述交互表面上方时可以在所述交互表面上移动；

控制电路阵列，位于所述交互表面下方，其中包括至少一个控制电路，所述控制电路与至少一个所述传感器连接，所述控制电路用于检测所述传感器的输出值；以及

处理器，连接至所述控制电路，被配置为当所述输入设备放置在所述交互表面上方时接收所述传感器的输出值，并且根据所述输出值来获得输入设备的动作信息；所述处理器还被配置为当所述可移动物体放置在所述交互表面上方时，基于所述动作信息来指引所述至少一个可移动物体在所述交互表面上的动作。

可选的，所述传感器阵列为电容式传感器阵列。

可选的，所述输入设备为手指。

可选的，所述可移动物体中具有RFID芯片，并且所述处理器可以识别所述RFID芯片。

可选的，所述处理器通过无线传输的方式来控制所述至少一个可移动物体在所述交互表面上的动作。

可选的，所述动作信息包括输入设备的位置、移动方向、移动速度和移动加速度等。

可选的，所述的交互式系统，还包括模式开关，当所述模式开关切换至记录模式时，所述处理器记录至少一个所述输入设备的动作信息；当所述模式开关切换至控制模式时，所述处理器为至少一个可移动物体指定至少一组动作信息。

可选的，当所述模式开关切换至所述控制模式时，所述处理器为多个所述可移动物体指定同一组动作信息。

可选的，当所述模式开关切换至所述控制模式时，所述处理器按顺序为一个所述可移动物体指定多组动作信息。

可选的，所述处理器为多个所述可移动物体指定同一组动作信息时，为不同的可移动物体设置动作时间延迟。

本发明的实施例的另一个方面提供一种在交互式系统上进行人机交互的方法，其中，所述交互式系统具有交互表面，所述交互表面包括具有至少一个传感器的传感器阵列，在所述交互表面下方具有包括至少一个控制电路的控制电路阵列，所述控制电路与至少一个所述传感器连接并且用于采集所述传感器的输出值，所述方法包括：

将至少一个输入设备放置在所述交互表面上，所述输入设备被配置为当所述输入设备放置在所述交互表面上方时可以改变所述输入设备下方的所述传感器的输出值，

处理器接受控制电路采集的所述传感器的输出值，并且根据所述输出值来获得输入设备的动作信息；或者

将至少一个可移动物体放置在所述交互表面上，所述可移动物体被配置为当所述可移动物体放置在所述交互表面上方时可以在所述交互表面上移动，

所述处理器基于所述动作信息来指引所述至少一个可移动物体在所述交互表面上的动作。

可选的，所述传感器阵列为电容式传感器阵列。

可选的，所述输入设备为手指。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施例的交互式系统的示意图。

图2为根据本发明的一个实施例的可移动物体105的结构框图。

图3为根据本发明实施例提供的交互式系统的工作过程的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明的实施例提供了一种交互式系统，包括：交互表面，其中包括具有至少一个传感器的传感器阵列；至少一个输入设备，被配置为当所述输入设备放置在所述交互表面上方时可以改变其下方的所述传感器的输出值；至少一个可移动物体，被配置为当所述可移动物体放置在所述交互表面上方时可以在所述交互表面上移动；控制电路阵列，位于所述交互表面下方，其中包括至少一个控制电路，所述控制电路与至少一个所述传感器连接，所述控制电路用于检测所述传感器的输出值；以及处理器，连接至所述控制电路，被配置为当所述输入设备放置在所述交互表面上方时接收所述传感器的输出值，并且根据所述输出值来获得输入设备的动作信息；所述处理器还被配置为当所述可移动物体放置在所述交互表面上方时，基于所述动作信息来指引所述至少一个可移动物体在所述交互表面上的动作。

在本发明的实施例中以传感器为电容传感器为例进行详尽说明，但需说明的是本发明并不局限于此。不同类型的传感器所获得的不同类型的输出值均可以被处理器转换为同一种参数。

例如，所述传感器阵列中的传感器可以为电容传感器、压力传感器或霍尔传感器中的任意一种。

当所述传感器为电容传感器时，所述传感器的输出值为电容传感器的电容值；

当所述传感器为压力传感器时，所述传感器的输出值为压力传感器的压力值；

当所述传感器为霍尔传感器时，所述传感器的输出值为霍尔传感器的磁感强度值。

图1为根据本发明的一个实施例的交互式系统的示意图。如图1所示，交互式系统包括：交互表面101；控制电路阵列102；处理器103；输入设备104；可移动物体105；模式开关106；无线传输模块107；开关108。交互式系统能实时地识别放置在交互表面101上的输入设备104或可移动物体105的位置信息。

在本实施例中，交互表面101中包括具有至少一个传感器的传感器阵列；交互表面101中，依据预设的排列规则设置有多个电容传感器，所述电容传感器可以与输入设备或可移动物体进行电容耦合，从而改变电容传感器的电容值。本申请实施例中根据交互表面中电容传感器的排列规则的不同，可以选择不同的电容处理方式，可以将全部的电容传感器的初始电容值设置为一致的，也可以设置为各个电容传感器的电容值不相同。所述电容传感器阵列中的各个电容传感器具有唯一的识别坐标。控制电路阵列102中的控制电路实时地收集电容传感器的输出值并发送给处理器103。

根据本发明的一个实施例，系统可以通过模式开关106切换为记录模式或控制模式。

当系统通过模式开关切换为记录模式时，用户将输入设备104放置在交互表面101上，输入设备104可以为手指，也可以为任何能与电容传感器进行电容耦合的物体。控制电路阵列实时地记录电容传感器阵列中每个电容传感器的输出值，处理器103接收这些输出值并且进行记录。处理器103可以实时地确定所述输入设备104在所述交互表面101上的位置，举例而言，处理器103可以将输出值发生改变的传感器的位置定义为输入设备104的位置。处理器103存储输入设备104在每个时间节点的位置，并且随后根据输入设备104的位置确定输入设备104在每个时间节点的移动速度、加速度值和移动方向等各种参数，并且将该位置信息和对应的各种参数存储为一组动作数据。

具体的，在t时刻，控制电路将传感器输出值发送至处理器103，处理器103即可以将电容值发生了改变的电容传感器位置定义为输入设备104的位置，并得到在该时刻输入设备104的位置其中为矢量。当输入完成后，处理器103可以得到由初始时刻t₀至结束时刻t_m之间输入设备104在所有时间节点的位置信息其中，为初始时刻t₀时的位置为结束时刻t_m时的位置检测的时间步长可以由用户自行设定。

随后，处理器可以根据位置信息来获取每个时间点上输入设备104的速度、加速度、方向等信息。在本实施例中，在每个时间点t_i，可以定义:

速度

{\overset{\cdot}{v}}_{i} = ({\overset{\cdot}{P}}_{i + 1} - {\overset{\cdot}{P}}_{i}) / (t_{i + 1} - t_{i});

加速度

{\overset{\cdot}{a}}_{i} = ({\overset{\cdot}{v}}_{i + 1} - {\overset{\cdot}{v}}_{i}) / (t_{i + 1} - t_{i});

需要说明的是，结束时间点的速度和加速度可以设置为0。

至此，完成了对一组输入动作数据的记录，处理器可以将该动作数据作存储在存储器中。需要说明的是，该一组输入动作包括所有的时间t_i、位置速度和加速度其中，位置速度和加速度均为包含方向信息的矢量。

当系统通过模式开关切换为控制模式后，用户将可移动物体105放置在交互表面上，并且为可移动物体105指定动作。处理器读取该指定动作的动作数据并且生成动作指令。图2为可移动物体105的结构示意图。如图2所示，可移动物体105包含身份识别装置201、第二无线传输模块202、运动模块203及控制模块204。处理器103首先通过身份识别装置201来识别移动物体105的身份，身份识别装置201可以为射频识别(RFID)标签等具有身份识别功能的装置。随后处理器103通过无线传输模块107将移动指令发送给对应的可移动物体105中的第二无线传输模块202。随后可移动物体105中的控制模块204根据移动指令来控制运动模块203的运动。本实施例中无线传输模块107可以为RF天线。可移动物体105中的第二无线传输模块202可以接受由无线传输模块107发出的信号。

需要说明的是，处理器可以按顺序为一个所述可移动物体指定多组动作信息。处理器也可以为多个所述可移动物体指定同一组动作信息，此时，处理器还可以为不同的可移动物体设置动作时间延迟。

本实施例提供的交互式系统中，采用了可以识别物体或手指的位置的交互表面，因此可以在该平台上进行动作信息的记录并且控制对应的可移动物体的移动。从而实现了一种高效多功能的交互式系统。

可选的，根据本发明实施例一的系统也可以搭配使用，各系统之间通过无线传输模块107进行通信。举例而言，采用一个交互式系统进行动作记录，并且采用另一个交互式系统以一定的时间间隔接收动作信息并且控制可移动物体进行动作。

本发明实施例二提供了一种采用本发明实施例一中交互式系统进行人机交互的方法。图3为根据本发明实施例提供的交互式系统的工作过程的流程示意图。如图3所示，该方法具体步骤如下：

首先，用户按下开始按钮(图1中未示出)，并且选择记录模式或控制模式(S301)。模式开关根据用户的选择来切换至记录模式(S302)或切换至控制模式(S305)。

当系统通过模式开关切换为记录模式，处理器103执行步骤S303。在步骤S303中，用户将输入设备104放置在交互表面101上，输入设备104可以为手指，也可以为任何能与电容传感器进行电容耦合的物体。控制电路阵列实时地记录传感器阵列中每个传感器的输出值，处理器103接收这些输出值并且进行记录。处理器103可以实时确定所述可移动物体105在所述交互表面101上的位置。具体的，举例而言，处理器103可以将输出值发生改变的传感器的位置定义为输入设备104的位置，并且将各个时刻所述可移动物体105在所述交互表面101上的位置储存为移动轨迹。随后处理器103可以根据所述移动轨迹可以精确的确定出待检测物体的移动速度、加速度值和移动方向等各种参数，并且将移动轨迹中的位置信息和对应的各种参数存储为一组动作数据。当记录完成后，用户可以决定结束记录或继续记录(S304)。当用户决定继续记录时，处理器重新执行步骤S303。此时，用户可以采用同一种输入设备执行不同的动作以供记录、或者更换输入设备进行记录。若在步骤S304中用户决定结束记录则跳转至步骤S309。

当系统通过模式开关切换为控制模式后，处理器103执行步骤S305。用户将可移动物体105放置在交互表面上，并且为可移动物体105指定动作(S306)。处理器读取该指定动作的动作数据并且生成动作指令。如图2所示，可移动物体105为物体，其中包含身份识别装置201、第二无线传输模块202、运动模块203及控制模块204。处理器103首先通过身份识别装置201来识别移动物体105的身份，并且通过无线传输模块107将移动指令发送给对应的可移动物体105中的第二无线传输模块202(S307)。随后可移动物体105中的控制模块204根据移动指令来控制运动模块203的运动。本实施例中无线传输模块107可以为RF天线。可移动物体107中的第二无线传输模块202可以接受由无线传输模块107发出的信号。当动作执行完成后，用户可以决定结束记录或继续执行动作(S308)。当用户决定继续执行动作时，用户重新执行步骤S306，此时，用户可以为同一种可移动物体指定动作、或者为另一个可移动物体指定动作。若在步骤S308中用户决定结束控制模式则跳转至步骤S309。

在步骤S310中，用户决定是否结束程序。若用户决定继续执行程序，则返回步骤S301,用户重新选择模式。若用户决定结束执行程序，则该轮程序结束。

当系统通过模式开关切换为控制模式之后，将可移动物体105放置在交互表面101上。处理器通过该可移动物体105中的身份识别装置202来识别可移动物体105。随后，用户根据需要为该可移动物体105指定一组动作。当用户按下开始按钮后，在每个时间点t_i，处理器将该时间点t_i处的速度、加速度和方向的信息发送至可移动物体105，可移动物体105通过第二无线传输模块202接收该信息并且通过控制模块204来控制运动模块203执行动作。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种交互式系统，包括：

-交互表面，其中包括具有至少一个传感器的传感器阵列；

-至少一个输入设备，被配置为当所述输入设备放置在所述交互表面上方时可以改变所述输入设备下方的所述传感器的输出值；

-至少一个可移动物体，被配置为当所述可移动物体放置在所述交互表面上方时可以在所述交互表面上移动；

-控制电路阵列，位于所述交互表面下方，其中包括至少一个控制电路，所述控制电路与至少一个所述传感器连接，所述控制电路用于检测所述传感器的输出值；以及

-处理器，连接至所述控制电路，被配置为当所述输入设备放置在所述交互表面上方时接收所述传感器的输出值，并且根据所述输出值来获得输入设备的动作信息；所述处理器还被配置为当所述可移动物体放置在所述交互表面上方时，基于所述动作信息来指引所述至少一个可移动物体在所述交互表面上的动作。

2.如权利要求1所述的交互式系统，其中，所述传感器阵列为电容式传感器阵列。

3.如权利要求1所述的交互式系统，其中，所述输入设备为手指。

4.如权利要求1所述的交互式系统，其中，所述可移动物体中具有RFID芯片，并且所述处理器可以识别所述RFID芯片。

5.如权利要求1所述的交互式系统，其中，所述处理器通过无线传输的方式来控制所述至少一个可移动物体在所述交互表面上的动作。

6.如权利要求1所述的交互式系统，其中，所述动作信息包括输入设备的位置、移动方向、移动速度和移动加速度等。

7.如权利要求1所述的交互式系统，还包括模式开关，当所述模式开关切换至记录模式时，所述处理器记录至少一个所述输入设备的动作信息；当所述模式开关切换至控制模式时，所述处理器为至少一个可移动物体指定至少一组动作信息。

8.如权利要求7所述的交互式系统，其中，当所述模式开关切换至所述控制模式时，所述处理器为多个所述可移动物体指定同一组动作信息。

9.如权利要求7所述的交互式系统，其中，当所述模式开关切换至所述控制模式时，所述处理器按顺序为一个所述可移动物体指定多组动作信息。

10.如权利要求9所述的交互式系统，其中，所述处理器为多个所述可移动物体指定同一组动作信息时，为不同的可移动物体设置动作时间延迟。

11.一种在交互式系统上进行人机交互的方法，其中，所述交互式系统具有交互表面，所述交互表面包括具有至少一个传感器的传感器阵列，在所述交互表面下方具有包括至少一个控制电路的控制电路阵列，所述控制电路与至少一个所述传感器连接并且用于采集所述传感器的输出值，所述方法包括：

-将至少一个输入设备放置在所述交互表面上，所述输入设备被配置为当所述输入设备放置在所述交互表面上方时可以改变所述输入设备下方的所述传感器的输出值；

-处理器接收控制电路采集的所述传感器的输出值，并且根据所述输出值来获得输入设备的动作信息；以及

-将至少一个可移动物体放置在所述交互表面上，所述可移动物体被配置为当所述可移动物体放置在所述交互表面上方时可以在所述交互表面上移动，所述处理器基于所述动作信息来指引所述至少一个可移动物体在所述交互表面上的动作。

12.如权利要求11所述的人机交互的方法，其中，所述传感器阵列为电容式传感器阵列。

13.如权利要求11所述的人机交互的方法，其中，所述输入设备为手指。

14.如权利要求11所述的人机交互的方法，其中，所述可移动物体中具有RFID芯片，并且所述处理器可以识别所述RFID芯片。

15.如权利要求11所述的人机交互的方法，其中，所述处理器通过无线传输的方式来控制所述至少一个可移动物体在所述交互表面上的动作。

16.如权利要求11所述的人机交互的方法，其中，所述动作信息包括输入设备的位置、移动方向、移动速度和移动加速度等。

17.如权利要求11所述的人机交互的方法，还包括模式开关，当所述模式开关切换至记录模式时，所述处理器记录至少一个所述输入设备的动作信息；当所述模式开关切换至控制模式时，所述处理器为至少一个可移动物体指定至少一组动作信息。

18.如权利要求17所述的人机交互的方法，其中，当所述模式开关切换至所述控制模式时，所述处理器为多个所述可移动物体指定同一组动作信息。

19.如权利要求17所述的人机交互的方法，其中，当所述模式开关切换至所述控制模式时，所述处理器按顺序为一个所述可移动物体指定多组动作信息。

20.如权利要求19所述的人机交互的方法，其中，所述处理器为多个所述可移动物体指定同一组动作信息时，为不同的可移动物体设置动作时间延迟。