CN107077282A - 使用多个单触摸触摸板的多点触摸手势识别 - Google Patents
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Abstract
在多个从人体工程学上被分离的表面上使用多个触摸传感器并一起使用集中的、共同处理以使得能够实现用于多点触摸应用的多点触摸性能的设备和方法。所述设备使用具有共同处理的两个或多个单独触摸传感器的结合以允许使用触摸技术的更广泛组合，触摸技术也仅为多点触摸应用提供单触摸能力。多个分离的传感器的使用允许使用否则可能不可用的传感器技术来覆盖各种表面。分段的从人体工程学上被形成的触摸敏感设备使用人体工程学单触摸和多点触摸手势来控制或传递通用输入信息至具有人机输入的电子设备。所述设备适合各种表面条件并且经由多个不同人体部位的结合是可操作的。多个触摸传感器在从人体工程学上被分离或专用于身体部位。
Description
技术领域
本申请涉及人机输入设备并请求于2014年8月4日提交的美国非临时专利申请No.14/450,446的权益，其通过引用被合并，并被完全陈述。
背景技术
如今许多电子设备通过触摸敏感设备(诸如触摸板或触摸屏)来提供人机接口。这些触摸敏感设备可以使用各种技术来实施，其中这些技术包括电容式或电阻式传感器、压电或其它力敏感板、各种光学方法等等。每种技术具有其优点和缺点。这些技术中的某些技术能够识别两个或更多同步触摸，某些仅仅能够识别单触摸。另一方面，单触摸技术中的某些可以提供其他特征，如较好的电磁兼容性(EMC)、触摸压力或力的附加测量或较低成本，因此技术的最终选择受到许多妥协的驱使。此外，相应的大量生产的传感器常常受限于它们能够覆盖的表面曲率的类型。这常常导致平滑的或仅仅轻微弯曲的交互表面，这种表面对于人体解剖结构不是最合适的或者符合人体工程学的。
发明内容
于此描述的是在多个从人体工程学上被分离的表面上使用多个触摸传感器并一起使用集中的、共同处理以使得能够实现用于多点触摸应用的多点触摸性能的设备和方法。所述设备使用具有共同处理的两个或更多个单独的触摸传感器的结合以允许使用触摸技术的更广泛的组合，即使如此，其也仅仅为多点触摸应用提供单触摸能力。此外，多个分离的传感器的使用允许覆盖表面形式，如果用单个大传感器来覆盖，这些表面形式，将引起高成本或者甚至使得不可能使用以下传感器技术。分段的从人体工程学上被形成的触摸敏感设备使用人体工程学的单触摸和多点触摸手势以控制或传递通用输入信息至具有人机输入的电子设备。这种设备适合各种表面条件并且经由多个不同人体部分的结合是可操作的。尤其，多个触摸传感器从人体工程学上被分离或专用于某些身体部分，如此用户能够容易地例如将他们的手指中的一个手指(手指1)保持在一个传感器(传感器1)上并且将另一个手指(手指2)保持在其它传感器(传感器2)上，而不会用手指2意外地触摸传感器1，反之亦然。
附图说明
图1是根据实施方式具有多个触摸传感器的触摸敏感设备的示例；
图2是根据实施方式使用具有多个触摸传感器的触摸敏感设备的示例性方向盘；
图3是根据实施方式具有多个触摸传感器的设备和用户的手的透视图；
图4是典型坐标系统中具有多个触摸传感器的触摸敏感设备的示例，其中具有触摸运动方向的示例；
图5是根据实施方式的触摸敏感设备的示例性高级框图；
图6A-6C根据实施方式提供示例性高级块实施；
图7是使用两个触摸板的双手多点触摸手势的示例，其中每一个专用于激活构件；
图8是使用两个触摸板的双手多点触摸手势的另一示例，其中每一个专用于激活构件；
图9是根据实施方式触摸板的另一示例使用；
图10是根据实施方式触摸板的另一示例使用；
图11是根据实施方式触摸板的另一示例使用；
图12是根据实施方式触摸板的另一示例使用；
图13是根据实施方式触摸板的另一示例使用；以及
图14是根据实施方式触摸板的另一示例使用。
具体实施方式
将理解，在多个表面上使用多个触摸传感器并一起使用集中的、共同处理以使得能够实现用于多点触摸应用的多点触摸性能的设备和方法的实施方式的附图和说明出于清楚理解的目的而已经被简化以说明所相关的元件，同时，出于简洁的目的，去除许多在典型人机输入(HMI)系统中找到的其它元件。本领域技术人员可以认识到其它元件和/或步骤在实施本发明时是可取的和/或需要的。然而，因为这种元件和步骤在本领域是众所周知的，并且因为它们不利于更好的理解本发明，因此这种元件和步骤的讨论于此并未提供。
于此描述的非限制性实施方式是关于在多个表面上使用多个触摸传感器并一起使用集中的、共同处理以使得能够实现用于多点触摸应用的多点触摸性能的设备和方法。其它电子设备、模块和应用也可以在不偏离于此描述的实质或范围的情况下鉴于这些教示而被使用。在多个表面上使用多个触摸传感器并一起使用集中的、共同处理以能够使得实现用于多点触摸应用的多点触摸性能的设备和方法可以针对不同应用而被修改并且在保持权利要求的实质和范围内的同时使用。于此描述的和/或附图中示出的实施方式和变型仅通过示例来呈现并且不限制范围和实质。对于在多个表面上使用多点触摸传感器并一起使用集中的、共同处理以使得能够实现用于多点触摸应用的多点触摸性能的设备和方法的所有实施方式，于此的说明可以是可应用的，尽管其可能关于特殊实施方式被描述。虽然，于此的描述涉及手、手指和拇指，但是任何人体部位可以以任何结合来使用。此外，笔、触笔、人造器官等设备可以被使用。
通常，于此描述的是在多个从人体工程学上被分离的表面上使用多个触摸传感器并一起使用集中的、共同处理以使得能够实现用于多点触摸应用的多点触摸性能的设备和方法。所述设备使用两个或更多个单独触摸传感器与共同处理的集合来允许使用触摸技术的更广泛组合，即使如此，其也仅仅为多点触摸应用提供单触摸能力。此外，多个分离传感器的使用允许覆盖表面形式，在用单个大传感器覆盖的情况下，这些表面形式将引起高成本或者甚至使得无法使用一些传感器技术。分段的从人体工程学上被形成的触摸敏感设备使用人体工程学单触摸和多触摸手势以用于控制或传递通用输入信息至具有人机输入的电子设备。所述设备适合各种表面条件并且经由多个不同人体部分的结合是可操作的。尤其，多个触摸传感器从人体工程学上被分离或专用于某些身体部分，如此用户能够容易地例如将他们的手指中的一个(手指1)保持在一个传感器(传感器1)上并且将另一个手指(手指2)保持在其它传感器(传感器2)上，而不会用手指2意外地触摸传感器1，反之亦然。
图1是HMI设备(即，触摸敏感设备100)的实施方式。触摸敏感设备100使用多个触摸传感器提供多点触摸能力和人体工程学触摸手势的识别，其中每个触摸传感器可以使用单触摸能力技术来实施。触摸敏感设备100包括两个或更多个触摸敏感板(TSP)-TSP#1 105和TSP#2 110，其被分别有利地布置在触摸敏感设备100的不同平面或表面107和113。尤其，TSP 105和110被布置使得一个(或一组)TSP可以通过用户拇指来舒适地被触摸，而其它一个(或其它一组)TSP可以通过用户的相同手的其它手指(一个或多个)来舒适地被触摸。例如，用户的拇指可以被设置在触摸位置#1 120上并且用户的手指(一个或多个)可以被设置在触摸位置#2 125上。通常，每个用户的手指、身体部位、假体等(于此“激活构件”)具有专用TSP，激活构件存在于该专用TSP上，即，接触或不接触，设备的表面。
在另一实施方式中，TSP未被共置但被电连接，如此不是相同手的部分的激活构件，例如可以操作触摸敏感设备。举例而言，驾驶车辆的用户可以在转向盘的不同截面上具有TSP以执行特定各类型的活动。在该实施方式中，需要多点触摸手势的活动将不需要用户将用户的手从转向盘拿开并且可以通过位于两只不同手上的两个不同手指来触摸TSP而被完成。图2示出具有用于左激活构件207的TSP#1 205和用于右激活构件213的TSP#2 210的示例性转向盘200。TSP#1 205和TSP#2 210将被电连接至如本申请所述的共同处理系统(未示出)。
现在参考图3，这里示出触摸敏感设备300和位于触摸敏感设备300上的用户的手302，如此拇指305被布置在第一侧309的触摸位置307处并且至少一个手指315被布置在第二侧319的触摸位置317上。用户的手302可以移动拇指305和手指315，例如，在第一方向320或第二方向330。尽管仅仅两个方向在图3中示出，如下文所示的其它方向也是可行的。手势的许多组合或排列对于用户是可用的。例如，但不限于激活构件即可以在相同方向、也可以在相反方向中移动，或者一个激活构件可以保持在位置中，而其它激活构件在一个方向移动或力被应用于其上。
现在参考图4，这里示出人机输入(HMI)设备的实施方式，即，触摸敏感设备400。于此如上所述，触摸敏感设备400使用多个触摸传感器提供多点触摸能力和人体工程学触摸手势的识别，每个触摸传感器可以使用单触摸能力技术来实施。触摸敏感设备400包括两个或更多个TSP#1 410和TSP#2 420，其分别有利地布置在触摸敏感设备400的不同平面或表面407和413上。尤其，TSP 410和420被布置以使得一个(或一组)TSP可以通过用户的拇指被舒适地触摸，而另外一个(或另外一组)TSP可以通过用户相同手的手指(一个或多个)来被舒适地触摸。例如，用户的拇指可以布置在触摸位置#1 415上并且用户的手指可以被布置在触摸位置#2 425上。
在实施方式中，TSP，例如TSP 410和420能够测量一维(1D)，诸如如图4所示的x轴位置或y轴位置。在另一实施方式中，TSP能够在1D中测量并能够测量力(F)(共同地1D+F)。在图4中，其示出x轴位置或y轴位置以及测量沿着z轴的力或压力。在另一实施方式中，TSP能够测量二维(2D)，诸如x轴位置和y位置。在另一实施方式中，TSP能够在2D中测量并能够测量F(共同地2D+F)。上述测量可以使用例如可以是单触摸能力传感器技术的商业上可用的TSP来进行或实施。这些可以包括但不限于电阻式或电容式触摸板或滑块、基于力平衡的触摸传感器等。与多点触摸能力触摸传感器相比，这些单触摸能力传感器通常比较便宜并且要求更简单的处理。
现在参考图5，这里示出触摸敏感设备500的高级框图，其包括n个TSP：TSP#1 502、TSP#2 504,、至TSP#n 506。每个TSP(TSP#1 502、TSP#2 504至TSP#n 506)被连接至相应的信号调节模块(SCM)#1 512、SCM#2 514至SCM#n 516。
每个SCM针对相应TSP的触摸技术而被特别地设计。当各种触摸技术被用于不同TSP时，对应的SCM因此将具有各种实施。依赖于TSP的技术和系统要求，SCM可以包含但不限于放大器、阻抗转换器、过电压或其它保护、采样电路、A/D转换器、或其组合。通常这种SCM的任务可以包括但不限于向TSP供给电能或其它能量，通过测量携带关于触摸事件的信息的物理量来从TSP收集信息、放大、调制、采样或以其它方式转换所测量的信号，如此它们可以被进一步处理。
SCM(SCM#1 512、SCM#2 514至SCM#n 516)将条件信号传输至坐标计算模块(CCM#1522、CCM#2 524至CCM#n 526)。特别地，SCM(SCM#1 512、SCM#2 514至SCM#n 516)被分别连接至CCM#1 522、CCM#2 524至CCM#n 526。CCM(例如CCM#1 522、CCM#2 524至CCM#n 526)根据从TSP(TSP#1 502、TSP#2 504,、至TSP#n 506)接收到的所测量的值计算位置或力。这些坐标或力确定然后被手势识别模块530用于确定用户在TSP#1 502、TSP#2 504,、至TSP#n506处执行的工作的性质。特别地，来自所有TSP的输出在手势识别模块(GRM)530中通过基于在每个单独TSP中确定的坐标来确定触摸事件、通过分析它们相应的运动或出现(包括如运动速度的时间属性、或特殊事件的出现顺序)并因而识别手势和它们的属性而被一起处理。关于确定的手势的信息和关于触摸事件的其它信息然后通过合适的系统或应用或决定合适动作的动作决定模块(ADM)540来处理。
图5中触摸敏感设备500的框图中的功能块可以以各种方式使用各种物理部件(电子组件)来实施。因此功能块的间隔可以不对应特定应用中物理组件的实际间隔。例如，一些功能块在单个物理组件中一起实现是可行的，其中所述单个物理组件诸如专用集成电路(ASIC)、微控制器或其它类型设备，或者，另一方面，一些功能块可以在多于一个的物理组件之间分配。物理组件中功能块的这种集成和/或隔离在垂直方向和水平方向均可以发生(参考图5中的框图)-也就是说，例如，功能块SCM#1 512可以与功能块CCM#1 522水平地集成在单个物理组件中，或者功能块SCM#1 512可以与SCM#2 514垂直地集成在单个物理组件中，或者，另一方面，单个功能模块(如SCM#1 512)可以使用两个或更多个物理组件来实施，等等。
图6A-6C提供说明性示例实施但是于此公开的范围内的其它实施是可行的。图6A示出触摸敏感板(一个或多个)605，其用于将信号输入至实施SCM(一个或多个)功能的离散电路610。离散电路610被连接至作为触摸控制器工作并实施CCM(一个或多个)功能的ASIC(一个或多个)612。ASIC 612被连接至实施GRM和ADM功能的控制器614。控制器614向较高系统级(系统应用616)进行输出。图6B示出触摸敏感板(一个或多个)620，用于将信号输入至实施SCM(一个或多个)功能的离散电路622。离散电路622连接到实施CCM(多个)，GRM和ADM功能的控制器624。控制器624输出到更高的系统级(系统应用626)。图6C示出触摸敏感板(一个或多个)630，用于将信号输入至实施SCM(一个或多个)、CCM(一个或多个)和GRM功能的ASIC(一个或多个)632。ASIC 632被连接至控制器634。控制器634决定合适动作(ADM功能)并向较高系统级(系统应用636)进行输出。
在示例性实施方式中，但不限于，如于此所描述的触摸敏感设备可以与绘画或画图应用使用。现在参考图7，举例而言，一个TSP(例如TSP#1 700)可以使用力敏触摸技术并且可以通过触笔来操作。通过在TSP#1 700上使用触笔，用户可以能够进行手绘线和曲线并且能够通过控制施加至TSP#1 700的力来控制所绘线的宽度、使用的工具的不透明度或类似的。此外，第二TSP(例如，TSP#2 705)可以通过用户的第二只手来操作。这允许用户组合来自两只手的输入并且允许使用双手手势。举例而言，图8示出在TSP#1 800使用一只手和在TSP#2 805上使用另一只手并且在相反方向上移动手的放大手势。可以通过向一起移动手来实施缩小。其它手势可以被实施并且上述内容为说明性的。
在另一实施方式中，TSP#1可以位于用户左脚的下面，而TSP#2将位于用户的右脚的下面。可选择地，TSP#3和TSP#4可以从人体工程学上被设置以分别通过用户的左手和右手来操作。这种输入设备可以被用于控制复杂的运动，如在特定车辆、操纵或手术机器人中，或用于玩电脑游戏。
在图9示出的其它实施方式中，四个触摸敏感板TSP#1、TSP#2、TSP#3和TSP#4被使用并分别专用于用户的拇指905、食指910、中指915和无名指920。这些板中的每一个可以使用允许单触摸位置识别的任何触摸技术来实施。至少TSP#3和TSP#4可以使用简单的一维位置传感器(被称为滑块)，取代部署2D位置传感器，因为在其它方向运动的能力通过中指915和无名指920而被降低。在TSP#1和TSP#2上使用2维位置测量来识别位置允许使用所有通常已知双指手势的任何一者，无需用于板本身的多点触摸技术。例如图10-14示出使用图9部署的多指手势的示例。特别地，图10示出使用用户的拇指1005来触发逆时针方向的旋转。图11示出通过推挤用户的拇指1105和食指1110的缩小手势。图12示出通过一起推挤用户的拇指1205、食指1210、中指1215和无名指1220的捡起手势。图13示出通过同时张开用户的拇指1305、食指1310、中指1315和无名指1320的放下手势。图14示出通过同时向下或向上拖动用户的食指1410和中指1415的滚动特征。
于此描述的方法并不限于执行任何特殊功能(一个或多个)的任何特殊元件(一个或多个)并且呈现所述方法的一些步骤未必按照所示顺序发生。例如，在一些情况中，两个或更多个方法步骤可以按照不同顺序发生或同时发生。此外，所描述的方法的一些步骤可以是可选择的(即使未明确陈述是可选择的)以及，因此可以被省略。特别是鉴于于此描述的系统的说明，于此公开的方法的这些和其它变化将是显而易见的，并且被认为在本发明的全部范围内。
尽管以上按照特殊组合描述的特征和元素，但是每个特征或元素可以被单独使用而无需其它特征和元素或者按照与其它特征和元素的各种组合或者按照不与其它特征和元素的各种组合来使用。
Claims (19)
1.一种人机输入系统，该人机输入系统包括：
多个触摸传感器，所述多个触摸传感器中的每一个触摸传感器位于从人体工程学上被分离的表面上并且所述多个触摸传感器中的每一个触摸传感器专用于激活构件；
手势识别模块，被配置成基于从所述多个触摸传感器接收到的位置或力测量来确定触摸事件；以及
动作决定模块，被配置成基于所确定的手势和应用来确定动作。
2.根据权利要求1所述的人机输入系统，该人机输入系统进一步包括：
至少一个信号调节模块，被连接至所述多个触摸传感器，所述至少一个信号调节模块被配置成至少接收来自所述多个触摸传感器的测量值；
坐标计算模块，被连接至所述至少一个信号调节模块的每一个信号调节模块，所述坐标计算模块被配置成根据从所述信号调节模块接收到的条件信号来计算位置或力；以及
所述手势识别模块用于评估从所述坐标计算模块接收到的位置、力、速度和信息中的至少一者以识别输入模式或手势。
3.根据权利要求1所述的人机输入系统，其中所述触摸传感器的每一个触摸传感器与其相应信号调节模块和坐标计算模块一起执行仅单触摸测量的一者或执行至少两个同时触摸的测量。
4.根据权利要求1所述的人机输入系统，其中所述触摸传感器的每一个触摸传感器与其相应的信号调节模块和坐标计算模块一起能够测量以下至少一者：
触摸的出现(0D)、在一维(1D)中一个或多个激活构件的一个或多个触摸位置、在2维(2D)中一个或多个激活构件的一个或多个触摸位置、触摸的力或压力(F)、0D+F、1D+F及2D+F。
5.根据权利要求1所述的人机输入系统，其中所述多个触摸传感器位于从人体工程学上被分离的表面上。
6.根据权利要求1所述的人机输入系统，其中所述手势识别模块分析以下至少一者：
触摸的运动或出现、施加的力的变化、时间属性、所述运动的速度或特殊事件在不同触摸传感器上的出现顺序。
7.根据权利要求1所述的人机输入系统，其中所述从人体工程学上被分离的表面被分段。
8.一种设备，该设备包括：
至少两个触摸传感器，所述至少两个触摸传感器的每一个触摸传感器位于从人体工程学上被分离的表面上；以及
控制器，被配置成从所述至少两个触摸传感器接收位置或力测量，其中所述控制器通过共同处理所接收的来自相应触摸传感器的位置和/或力测量确定触摸事件并基于所识别的手势确定动作。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器进一步被配置成至少从所述至少两个触摸传感器接收测量值并且根据条件信号计算位置和力以及输出所计算的坐标和力信息。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述触摸传感器的每一个触摸传感器执行单触摸测量的一者或执行至少两个同时触摸的测量。
11.根据权利要求8所述的设备，其中所述触摸传感器的每一个触摸传感器测量以下至少一者：
触摸的出现(0D)、在一维(1D)中一个或多个激活构件的一个或多个触摸位置、在2维(2D)中一个或多个激活构件的一个或多个触摸位置、触摸的力或压力(F)、0D+F、1D+F及2D+F。
12.根据权利要求8所述的设备，其中所述至少两个触摸传感器位于从人体工程学上被分离的表面上。
13.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器分析以下至少一者：触摸的运动或出现、或施加的力的变化、时间属性、所述运动的速度或特殊事件在不同触摸传感器上的出现顺序。
14.根据权利要求8所述的设备，其中所述从人体工程学上被分离的表面被分段。
15.根据权利要求8所述的设备，其中所述至少两个触摸传感器的每一个触摸传感器专用于激活构件。
16.一种用于人机输入的方法，该方法包括：
提供多个触摸传感器，多个触摸传感器的每一个触摸传感器位于专用于激活构件的从人体工程学上被分离的表面上；以及
经由手势识别模块基于从所述多个触摸传感器接收到的位置或力测量确定触摸事件。
17.根据权利要求16所述的方法，该方法进一步包括：
经由动作决定模块基于所识别的手势确定动作。
18.根据权利要求17所述的用于人机输入的方法，其中所述触摸传感器的每一个触摸传感器执行单触摸测量的一者或执行至少两个同时触摸的测量。
19.根据权利要求17所述的用于人机输入的方法，其中所述触摸传感器的每一个触摸传感器测量以下至少一者：
触摸的出现(0D)、在一维(1D)中一个或多个激活构件的一个或多个触摸位置、在2维(2D)中一个或多个激活构件的一个或多个触摸位置、触摸的力或压力(F)、0D+F、1D+F及2D+F。
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