CN107066128A - 具电容感应功能的穿戴式装置及交互式机器宠物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具电容感应功能的穿戴式装置，其包含：布料织品，分布有多个触控电极图案与多个第一组信号线；受控装置，整合在该布料织品之中；以及控制电路，设置在该布料织品的边缘或内部，用来与该多个第一组信号线信号连接，用以响应使用者在该布料织品上的触控手势所造成的电容变化，进而控制该受控装置。本发明还提供一种具电容感应功能的交互式机器宠物。因此，本发明能够实现将具有输入直觉性的触控技术导入以布料织品为主体的穿戴式装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种具电容感应功能的穿戴式装置及交互式机器宠物，尤指以织品布料为主体的具电容感应功能的穿戴式装置及相应的交互式机器宠物。
背景技术
随着穿戴式装置的普及化，包含衣服、帽子等以布料织品所完成的人身部品也将成为穿戴装置的下一步。而以布料织品为主体所完成的穿戴式装置将是个难题，因此，如何将具有输入直觉性的触控技术导入以布料织品为主体的穿戴式装置，将为发展本发明之主要目的之一。
发明内容
因此，本发明主要是改善现有穿戴式装置的缺失，通过布料织品所完成的触控技术来完成具有输入直觉性的穿戴式装置。
本发明主要目的在于提供一种具电容感应功能的穿戴式装置，其包含：布料织品，分布有多个触控电极图案与多个信号线；受控装置，整合在该布料织品之中；以及控制电路，设置在该布料织品的边缘来与该多个信号线完成信号连接，用于响应使用者在该布料织品上的触控手势所造成的电容变化，进而控制该受控装置。
上述的具电容感应功能的穿戴式装置，其中该受控装置为LED灯具，该控制电路响应使用者在该布料织品上的触控手势，进而控制该LED灯具的颜色与明暗等发光特性。
上述的具电容感应功能的穿戴式装置，其中该受控装置为MP3播放器，该控制电路响应使用者在布料织品上的触控手势，进而控制该MP3播放器的音量与曲目。
上述的具电容感应功能的穿戴式装置，其中该布料织品中的该多个触控电极图案一对一地与该多个第一组信号线电性连接，且该多个第一组信号线为利用纺织技术将介电材料包覆其上的金属导线，而该金属导线与一般材料的纺织用线混合编织成为分布有多个触控电极图案与信号线的该布料织品。
上述的具电容感应功能的穿戴式装置，其中更包含信号线模组布料，是以织物形态所完成，且其中混合纺织有多条第二组信号线，把不同群的第一组信号线中相同位置的信号线通过与该信号线模组布料之缝合来加以并联在一起。
本发明之另一方面为一种具电容感应功能的穿戴式装置，其包含：布料织品，包含有被介电层隔开的第一层电极与第二层电极，该第一电极、该第二层电极以及该介电层均是以编织手段所完成的织品；以及控制电路，设置在该布料织品的边缘或内部，其与该第一电极及该第二层电极信号连接，用来感测该布料织品中该第一层电极与该第二层电极间的距离或电场的改变而产生感应电容值的变化，进而发出控制信号。
上述的具电容感应功能的穿戴式装置，其中该第一层电极及该第二层电极是以金属线编织，而该介电层则使用介电材料的纺织用线或是多孔介电材料所完成。
上述的具电容感应功能的穿戴式装置，其中该布料织品中包含有第一触控电极结构与第二触控电极结构，两者的结构密度不同，用以作为不同功能的电容传感器来完成不同物理特性的感测。
上述的具电容感应功能的穿戴式装置，其中该布料织品上整合有无线通信模块或近场通讯模块并预设了一个身份码，用以与互联网系统完成信号连接，使得该穿戴式装置在该互联网系统中的服务器中对应一个使用者的身份以及其订购的服务项目，而该订购的服务项目是可以依使用者的意愿来被选择的。
上述的具电容感应功能的穿戴式装置，其中发出的该控制信号中整合有该身份码，用以让接收该控制信号的该服务器中对应出专属该身份码的一个数据库来进行记录，并进行相对应的服务。
本发明之再一方面为一种具电容感应功能的穿戴式装置，其包含：布料织品，其上分布有多个触控感测电极；以及控制电路，其与该多个触控感测电极信号连接，用来感测该布料织品中该多个触控感测电极产生感应电容的变化，并根据感测到的电容变化到达特定强度的时间在特定范围内，进而判断出是特定事件发生而产生控制信号。
上述的具电容感应功能的穿戴式装置，其中该多个触控感测电极是采用印刷的方式完成在布料的表面或是内里中。
上述的具电容感应功能的穿戴式装置，其中该多个触控感测电极，用来感测物体是否击中该处，该物体是以泡沫塑料来完成的子弹，其前端覆盖有导电材料，根据感测到电容变化到达该特定强度的时间在该特定范围内，进而判断出是泡沫塑料子弹命中目标的事件发生。
本发明之又一方面为一种具电容感应功能的交互式机器宠物，其包含：布料织品，其上分布有第一组触控感测电极并设置于该机器宠物的前端；以及控制电路，其与该第一组触控感测电极信号连接，用来感测使用者在该第一组触控感测电极上方的腾空控制手势，并根据感测到的电容变化来产生第一组控制信号。
上述的具电容感应功能的交互式机器宠物，其中更包含第二组触控感应电极，设置在该机器宠物背部或是邻近处，用以感应使用者的触摸手势而产生相对应的第二组控制指令，进而改变该交互式机器宠物的状态或行为
因此，本发明实现了将具有输入直觉性的触控技术导入以布料织品为主体的穿戴式装置。
附图说明
图1A为本发明为改善现有技术不足所发展出来的关于一种具触控功能的布料结构示意图。
图1B为本发明为改善现有技术不足所发展出来的关于一种具触控功能的另一种布料结构示意图。
图1C～1E为以本发明之布料结构来完成以多层跨线结构的接合技术来进行多个信号接脚与外界导线接合的结构示意图。
图2为本发明为改善现有技术不足所发展出来的关于一种具触控功能的布料结构的第二实施例示意图。
图3A为将上述各类触控电极结构以不同的密度来混合纺织在同一块布料或是缝合成一块布料织品的结构示意图。
图3B为本发明的另一实施例示例图。
图4为应用本发明技术方案所完成的一种物联网系统示意图。
具体实施方式
实现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后续的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
请参见图1A，其为本发明为改善现有技术不足所发展出来的关于一种具触控功能的布料结构示意图，其与现有技术最大不同处在于，传统现有的触控装置是以一个刚性或可挠基板上额外形成触控感应电极，而本发明则是提出可利用纺织技术，将多根被介电材料10所包覆的金属导线11与一般材料的纺织用线(例如棉线、毛线、合成纤维线)12，混合编织成为分布有多个触控电极图案14与信号线15的布料织品1(一个触控电极图案14与一个信号线15是一对一地完成电性连接)，并可以在布料织品边缘进行信号线15的整合，进而与外界或是缝制在布料中的控制电路17完成信号连接，而控制电路17可以是与穿戴式受控装置所共用的元件。举例来说，穿戴式受控装置可以是整合在一件衣服上的LED灯具(本图未示出)或是类似的受控装置，而其控制电路17可以响应使用者在布料织品1上的触控手势，进而控制LED灯具的颜色与明暗等发光特性。另外，穿戴式受控装置可以是整合在一件衣服上的MP3播放器(本图未示出)或是类似的受控装置，而其控制电路17可以响应使用者在布料织品1上的触控手势，进而控制MP3播放器的音量与曲目。
另外，也可以是如图1B所示，直接以未包覆介电材料的金属导线11来与一般材料的纺织用线(例如棉线、毛线、合成纤维线)12混合编织成为分布有多个触控电极图案14与信号线15的布料织品1，然后再在触控电极图案14与信号线15的外部再印刷、缝合或再纺织一个或多个介电材料层16来当作触控区，可对应于传统表面盖板(cover lens)进行全贴或是框贴的概念来完成，并可以避免外物的误触。
再者，透过布料印刷或编织成感应电极与外部接线后，可再以不同布料间的对缝，便可模拟出以多层跨线结构的接合(bonding)技术来进行多个信号接脚与外界导线接合的结构。如图1C～1E所示，其中图1C为上述单层电极所完成的多点触控布料18的边缘区域示意图，其中完成有与感应电极(本图未示出)连接的第一组信号线180，而图1D则表示出另一块以织物形态完成的信号线模组布料19，信号线模组布料19中混合纺织有多条第二组信号线190，再使用导线缝合加工所完成的缝合点191，便可以将第一组信号线180与第二组信号线190间以缝合点191完成电性连接。最后可以如图1E所示，把不同群的第一组信号线180中的相同位置的信号线，透过缝合点191来加以并联在一起。
至于图1A、1B中的该触控电极图案14与信号线15的分布除了可以是以单层电极所能完成的触控电极结构外，也可以是以双层电极所完成的触控电极结构。相关说明与细节可参考申请人于其它案件中所描述的技术方案，例如公开号为201407430之“触控面板”中国台湾发明专利、公开号为201443754之“应用于电容式面板的控制点感测方法与装置”中国台湾发明专利以及公开号为201523413之“控制点感测面板及控制点感测面板设计方法”中国台湾发明专利，故在此不予赘述。尤其是后两篇的技术方案，主要是利用一种新的双线感测技术方案，所以可以将相邻的感测电极间的距离拉开，也就是把相邻感测电极间的电容耦合的敏感度降低，如此一来，即使布料因伸缩特性或是吸水后导致相邻感测电极间的距离改变，也不会影响感测的稳定性。当然，对于感应电极(sensor pattern)以及信号线(trace)的制作上，也可以利用不同阻抗的材料来进行混纺，以降低布料本身导电性过高所引发的安规问题，但是应用上述双线感测技术便可以在高阻抗的条件下完成触控的功能。
另外，本发明还提出可以将上述的触控感测电极与控制电路完成于一钮扣中，并可透过将钮扣缝制在布料的过程中，便可与利用具导电功能的缝线来与设于钮扣透孔侧壁上的接触电极完成电性连接，然后再透过缝线与导线织成的布料来进行信号传导，进而利用在钮扣表面的触控手势，进而控制整合在布料上的受控元件，例如LED发光元件的亮度与颜色。再者，也可以仅将控制电路完成于钮扣中，而透过将钮扣缝制在布料的过程中，便可与具有触控感测电极的布料来进行信号传导，进而利用在布料表面的触控手势，进而控制整合在布料上的受控元件，例如LED发光元件的亮度与颜色。再者，本发明的触控感测电极还可以用印刷的方式完成在布料的表面或是内里中。而以上用各种方式完成于布料上的触控感测电极，便可以用来感测物体是否击中该处。举例来说，孩童喜爱的玩具枪射击游戏，由于发射出来的子弹是以泡沫塑料(Non-Expanding Recreational Foam)来完成，例如常见的海绵状结构材料(nerf)。由于此类子弹重量很轻，因此很适合利用本发明所提出的具触控功能的布料织品来进行电容式感测。于是可以将泡沫塑料子弹的前端覆盖有导电材料(例如碳膜或是金属层)，而以本发明布料织品所完成的衣物或是穿戴式装置将会具有判断是否中弹的功能。由于泡沫塑料子弹的前端尺寸类似指尖大小，所以为了避免手指误触而导致误判，本发明的控制电路17或是穿戴式受控装置可以进行接触方式的判断，由于泡沫塑料子弹的速度很快，相较手指触碰的误动作来说，所以泡沫塑料子弹打中目标的接触时间很短，因此本发明的控制电路17或是穿戴式受控装置可以根据感测到电容变化到达一特定强度的时间在一特定范围内，进而判断出是泡沫塑料子弹命中目标的事件发生，最后可以产生一个被击中的信号并送出，进而被后端装置接收与记录，或是驱动一个声音或是灯光警报器来告知使用者。反之，若电容变化到达该强度的时间不在该特定范围内，或是电容变化根本未到达该特定强度，就认为是误触而不会产生被击中的信号。
再请参见图2，其为本发明为改善现有技术不足所发展出来的关于一种具触控功能的布料织品的第二实施例结构示意图，其与前述实施例的不同处在于本实施例是以双层电极透过一介电层隔开的，其剖面结构可以参考申请人于公开号为201415334之“电容性触控键盘”中国台湾发明专利中所描述的相关的触控技术方案，在此不予赘述，只是双层电极21、22以及介电层23皆是以编织手段所完成的布料织品，而双层电极21、22是以金属线编织，而介电层23则可以使用一般材料的纺织用线(例如棉线、毛线、合成纤维线)所完成的布料织品。而以上述结构所完成的触控布料，结合一控制电路25后，仍可以完成与第一实施例相同的功能，透过按压或触碰，都可改变双层电极21、22间的距离或电场的改变而产生感应电容值的变化，控制电路25感测到感应电容值的变化后便可以发出一控制信号。另外，由于以布料或是多孔材料(例如泡棉)所完成的介电层23也将会因为温度、湿度或压力而改变尺寸，进而改变了控制电路25所能感测到的电容值或其相关数值，因此本实施例可以应用至软性键盘或是尿布等需要测量湿度的穿戴式装置，如此一来，发出的控制信号可以是一个按键按压信号或是湿度过大的信号，而以有线或无线的方式传送出去，以尿布为例，发出的无线控制信号将被手机、计算机或是其他具有接收器的装置所接收，进而通知使用者进行更换。另外，若在贴身内衣的心脏位置完成有具有双层电极21、22以及介电层23的布料织品，便可以用来侦测出穿戴者的体温以及心跳状况等数据，并以有线或无线控制信号的方式传送出去。另外，当然也是可以利用“部分多层纺织”或用外表绝缘的线材实现导线跨桥(bridge)的功能，也可制作出以单面透明电极(single side ITO/SITO)型态完成的二维导线电容式触控传感器，构成特定温度、湿度、压力形变(呼吸心跳侦测)的感测装置。
再者，本发明更可以如图3A所示将上述各类触控电极结构以不同的结构密度来混合纺织在同一块布料或是缝合成一块布料织品3，使得在同一件穿戴装置上可以具有多种不同功能的电容传感器(例如如图所示的触控键盘区31、指纹辨识区32以及心跳体温感测区33)来完成不同物理特性的感测。同时，布料织品3上也可整合有无线通信(wirelesscommunication)以及近场通讯(NFC)等其它通讯模块，如此的设计将可使穿戴式装置或衣物可扮演互联网系统中的一个组件。
请参见图3B，其为本发明的另一实施例示例图，其是在一块布料织品完成多个导线绕成的第一组触控感应电极34，本图是由导线车缝在布料织品3中所完成的四个感应电极341～344，而此布料织品3便可以用来完成一宠物机器狗或是其它类似的交互式机器宠物的鼻头部份，用以完成飘浮触控的功能。举例来说，感应电极341～344可以与宠物机器狗中的控制电路25完成电性连接，而控制电路25便可驱动感应电极341～344来感测使用者的腾空控制手势。而透过申请人于先前所提出的专利申请案，例如中国公开号第CN104461344号、美国公开号US20150084921-A1的说明书内容，便可以完成距离约五到十公分的腾空飘浮触控，如此便可以模拟使用者利用手势来指挥宠物机器狗的相关应用。例如在鼻头附近进行向左滑动、向右滑动以及绕圈圈的手势，而感应电极341～344配合控制电路25所感应到的电容值变化后便可以响应向左滑动、向右滑动以及绕圈圈的手势，相对应发出第一组控制信号来控制宠物机器狗的左翻滚、右翻滚以及原地转圈。另外，宠物机器狗背部的布料织品或是邻近处也可以设有第二组触控感应电极5，用以感应使用者的抚摸手势而产生相对应的第二组控制指令，进而改变宠物机器狗的状态或行为(例如进入安静模式或是进行摇尾巴的行为)，达到与使用者互动的效果。而第一组触控感应电极34与第二组触控感应电极5当然也可以电性连接至同一控制电路25来完成不同区域与不同触控手势的控制需求。
因此，上述具有电容变化感测功能的布料织品可以用来完成一个抛弃式(Disposable)的贴布，该贴布中除了具有电容变化传感器外，还可以被预设了一个身份码而成为一种物联网的组件。透过该身份码，使用者可以透过网络或是其它管道来进行身份注册，使得该贴布在服务器端可对应一使用者的身份以及其订购的服务项目，而且该订购的服务项目是可以依使用者的意愿来被选择的。举例来说，请参见图4，其为应用本发明技术方案所完成的一种物联网系统，其中人体监控物联网组件41可包含有上述的抛弃式贴布410，该抛弃式贴布410可贴附在衣服的胸口处，透过任何形式的电子接点或是无线通信(wireless communication)以及近场通讯(NFC)等其它通讯模块来将所侦测到的心跳与体温数据，整合在该控制信号中传送出去，而且这些数据整合有该身份码，因此在与互联网4相连的远程的人体监控服务器42中将会对应出专属该使用者的一个数据库来进行记录，并可对应出相对的服务，例如持续记录该些数据，甚或是对该数据进行判断而在异常时发出警讯给指定的实体救援系统43，例如指定的医疗院所或保全公司的电话、手机或计算机网站，当然也可以透过使用者的上网装置44(例如手机或计算机)来上网，用以选择订购各类型的服务，例如选择不同的保险项目或是选择指定的医疗院所等等。而且只要将另外一片贴附在另一件衣服上的贴布也注册到同一个账户中，便可以轮流且接续地来完成上述的数据传输与搜集动作。
综上所述，本文提出之电容感应功能的穿戴式装置，是将电容感应触控技术与纺织技术结合，进而达到发展本发明之主要目的，当然上述的金属线也可以用其它导体所完成的线材来替换，例如高分子材料，虽然阻抗较金属为高，但是本发明所运用的感测方法，还是可以有效地完成准确的触控感测。再者，将不同阻抗的线材来混纺以调整该处的阻抗值，可以弹性地运用在本发明的各式装置中。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (15)
1.一种具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，包含：
布料织品，分布有多个触控电极图案与多个第一组信号线；
受控装置，整合在该布料织品之中；以及
控制电路，设置在该布料织品的边缘或内部，用来与该多个第一组信号线信号连接，用以响应使用者在该布料织品上的触控手势所造成的电容变化，进而控制该受控装置。
2.如权利要求1所述的具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，该受控装置为LED灯具，该控制电路响应使用者在该布料织品上的触控手势，进而控制该LED灯具的颜色与明暗等发光特性。
3.如权利要求1所述的具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，该受控装置为MP3播放器，该控制电路响应使用者在布料织品上的触控手势，进而控制该MP3播放器的音量与曲目。
4.如权利要求1所述的具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，该布料织品中的该多个触控电极图案一对一地与该多个第一组信号线电性连接，且该多个第一组信号线为利用纺织技术将介电材料包覆其上的金属导线，而该金属导线与一般材料的纺织用线混合编织成为分布有多个触控电极图案与信号线的该布料织品。
5.如权利要求1所述的具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，更包含信号线模组布料，是以织物形态所完成，且其中混合纺织有多条第二组信号线，把不同群的第一组信号线中相同位置的信号线通过与该信号线模组布料之缝合来加以并联在一起。
6.一种具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，包含：
布料织品，包含有被介电层隔开的第一层电极与第二层电极，该第一电极、该第二层电极以及该介电层均是以编织手段所完成的织品；以及
控制电路，设置在该布料织品的边缘或内部，其与该第一电极及该第二层电极信号连接，用来感测该布料织品中该第一层电极与该第二层电极间的距离或电场的改变而产生感应电容值的变化，进而发出控制信号。
7.如权利要求6所述的具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，该第一层电极及该第二层电极是以金属线编织，而该介电层则使用介电材料的纺织用线或是多孔介电材料所完成。
8.如权利要求6所述的具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，该布料织品中包含有第一触控电极结构与第二触控电极结构，两者的结构密度不同，用以作为不同功能的电容传感器来完成不同物理特性的感测。
9.如权利要求6所述的具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，该布料织品上整合有无线通信模块或近场通讯模块并预设了一个身份码，用以与互联网系统完成信号连接，使得该穿戴式装置在该互联网系统中的服务器中对应一个使用者的身份以及其订购的服务项目，而该订购的服务项目是可以依使用者的意愿来被选择的。
10.如权利要求9所述的具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，发出的该控制信号中整合有该身份码，用以让接收该控制信号的该服务器中对应出专属该身份码的一个数据库来进行记录，并进行相对应的服务。
11.一种具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，包含：
布料织品，其上分布有多个触控感测电极；以及
控制电路，其与该多个触控感测电极信号连接，用来感测该布料织品中该多个触控感测电极产生感应电容的变化，并根据感测到的电容变化到达特定强度的时间在特定范围内，进而判断出是特定事件发生而产生控制信号。
12.如权利要求11所述的具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，该多个触控感测电极是采用印刷的方式完成在布料的表面或是内里中。
13.如权利要求11所述的具电容感应功能的穿戴式装置，其特征在于，该多个触控感测电极，用来感测物体是否击中该处，该物体是以泡沫塑料来完成的子弹，其前端覆盖有导电材料，根据感测到电容变化到达该特定强度的时间在该特定范围内，进而判断出是泡沫塑料子弹命中目标的事件发生。
14.一种具电容感应功能的交互式机器宠物，其特征在于，包含：
布料织品，其上分布有第一组触控感测电极并设置于该机器宠物的前端；以及
控制电路，其与该第一组触控感测电极信号连接，用来感测使用者在该第一组触控感测电极上方的腾空控制手势，并根据感测到的电容变化来产生第一组控制信号。
15.如权利要求14所述的具电容感应功能的交互式机器宠物，其特征在于，更包含第二组触控感应电极，设置在该机器宠物背部或是邻近处，用以感应使用者的触摸手势而产生相对应的第二组控制指令，进而改变该交互式机器宠物的状态或行为。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170818 |