CN108062216A - 一种基于互动式教学的智能书写设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于互动式教学的智能书写设备，包括触控显示机构以及控制机构，控制机构包括处理器、驱动装置以及存储装置，处理器分别与驱动装置以及存储装置连接，触控显示机构包括液晶写字板、写字笔以及擦除装置，液晶写字板分别与处理器连接、写字笔以及擦除装置连接，写字笔用于在液晶写字板上书写，液晶写字板获取书写痕迹并将其发送给处理器，处理器将书写痕迹保存至存储装置，控制机构还包括亮度调整装置、语音获取装置，液晶写字板包括若干背光灯管，处理器分别与亮度调整装置以及语音获取装置连接，亮度调整装置分别控制背光灯管的亮度，语音获取装置用于获取液晶写字板预设范围内的语音数据并将语音数据发送给处理器。

Description

一种基于互动式教学的智能书写设备及其工作方法

技术领域

本发明涉及智能教学领域，特别涉及一种基于互动式教学的智能书写设备及其工作方法。

背景技术

黑板是实现教师与学生之间互动的重要教学工具之一，传统的黑板在实际使用中存在诸多不便，粉笔在黑板上书写时洋洒的粉尘对教师以及学生造成健康隐患，且擦拭麻烦，传统的黑板已逐渐被淘汰。

新兴的电子白板在较之传统的黑板更具智能化，通过电子笔与药水来书写与擦拭，不存在健康隐患。但是，无论是电子白板还是传统黑板都无法避免，在书写地密密麻麻的情况下让学生清晰地在黑板上寻找到与教师此刻所讲内容对应的书写内容。

发明内容

发明目的：为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于互动式教学的智能书写设备及其工作方法，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：一种基于互动式教学的智能书写设备，包括触控显示机构以及控制机构，所述控制机构包括处理器、驱动装置以及存储装置，所述处理器分别与所述驱动装置以及所述存储装置连接，所述存储装置包括若干存储单元，所述存储单元用于存储不同的教学数据，所述触控显示机构包括液晶写字板、写字笔以及擦除装置，所述液晶写字板分别与所述处理器连接、所述写字笔以及所述擦除装置连接，所述写字笔用于在所述液晶写字板上书写，所述液晶写字板获取书写痕迹并将其发送给所述处理器，所述处理器将所述书写痕迹保存至所述存储装置，所述擦除装置用于擦除所述液晶写笔板上的书写痕迹，所述液晶写字板获取擦除的书写痕迹并将其发送给所述处理器，所述处理器将所述擦除的书写痕迹从所述存储装置中删除，所述控制机构还包括亮度调整装置、语音获取装置，所述液晶写字板包括若干背光灯管，所述背光灯管均匀设置于所述液晶写字板背面，所述处理器分别与所述亮度调整装置以及所述语音获取装置连接，所述亮度调整装置分别控制所述背光灯管的亮度，所述语音获取装置用于获取所述液晶写字板预设范围内的语音数据并将所述语音数据发送给所述处理器。

作为本发明的一种优选方式，所述书写设备还包括升降机构，所述升降机构设置为电液推杆，所述电液推杆设置于所述书写设备的两侧，所述电液推杆与所述驱动装置连接，用于调整所述书写设备的高度。

作为本发明的一种优选方式，所述写字笔包括压力感知装置，所述压力感知装置用于检测所述写字笔对所述液晶写字板的按压力度并将其发送给所述液晶写字板，所述液晶写字板通过所述按压力度调整书写痕迹的粗细。

作为本发明的一种优选方式，所述书写设备还包括亮度传感器，所述亮度传感器与所述处理器连接，用于检测所述液晶写字板周围环境的亮度值并将所述亮度值发送给所述处理器。

作为本发明的一种优选方式，所述电液推杆包括操作按钮，所述操作按钮与所述处理器连接，用于控制所述电液推杆的升降。

作为本发明的一种优选方式，包括以下工作步骤：

a)用户将自己的语音数据通过所述语音获取装置录入所述处理器，所述处理器将用户的语音数据作为第一语音数据保存至所述存储装置；

b)所述液晶写字板获取所述写字笔的书写痕迹并将其发送给所述处理器，所述处理器将所述书写痕迹保存至所述存储装置；

c)所述语音获取装置持续获取所述液晶写字板预设范围内的所有语音数据并将所述语音数据作为第二语音数据发送给所述处理器；

d)所述处理器判断所述第二语音数据中是否存在与所述第一语音数据声纹一致的语音数据；

e)若是，所述处理器从所述第二语音数据中提取出与所述第一语音数据声纹一致的语音数据并将其作为第三语音数据；

f)所述处理器判断所述存储装置中是否存在与所述第三语音数据对应的书写痕迹；

g)若是，所述处理器在所述液晶写字板上提取出所述书写痕迹的位置信息并提取出与所述位置信息对应的背光灯管；

h)所述处理器向所述亮度调整装置输出锁定信号，所述亮度调整装置将所述背光灯管的亮度提升至第一预设亮度；所述亮度调整装置将其余背光灯管的亮度降低至第二预设亮度。

作为本发明的一种优选方式，通过所述电液推杆上的操作按钮实现所述电液推杆的升降，所述电液推杆升高或下降的距离通过按压对应操作按钮的时间来控制。

作为本发明的一种优选方式，书写重点内容时增大书写力度，即增大所述写字笔在所述液晶写字板上的按压力度，所述压力感知装置实时检测所述按压力度并将其发送给所述液晶写字板，所述液晶写字板通过所述按压力度调整书写痕迹的粗细，所述书写痕迹的粗细与所述按压力度成正比。

作为本发明的一种优选方式，所述亮度传感器实时检测所述液晶写字板周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器；

所述处理器判断所述亮度值是否小于等于预设亮度值；

若是，所述处理器向所述亮度调整装置输出适应信号，所述亮度调整装置将所述背光灯管的亮度降低至第三预设亮度。

作为本发明的一种优选方式，步骤b还包括：

当所述擦除装置擦除所述液晶写笔板上的书写痕迹时，所述液晶写字板获取擦除的书写痕迹并将其发送给所述处理器，所述处理器将所述擦除的书写痕迹从所述存储装置中删除，即所述存储装置中只存有所述液晶写字板上当前所保留的书写痕迹。

本发明实现以下有益效果：

本发明提供的智能书写设备适合应用于学校办公，所述书写设备能够替代传统的黑板以及电子白板；本发明提供的书写设备基于用户的语音数据来实现智能教学的功能，用户提前将自己的语音数据通过语音获取装置录入处理器；本发明是通过提取出与语音数据对应的书写痕迹来进一步实现智能教学的功能，所述处理器再提取出与所述出血痕迹对应的背景灯管，提高所述背景灯管的亮度，降低其余背景灯管的亮度，通过增加两者显示的亮度差来提升两者的辨识度，使得与用户所讲内容对应的书写痕迹更易被学生看到。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。图1为本发明提供的一种基于互动式教学的智能书写设备的结构示意图；

图2为本发明提供的写字笔的结构示意图；

图3为本发明提供的升降装置的结构示意图；

图4为本发明提供的一种基于互动式教学的智能书写设备的工作方法流程图；

图5为本发明提供的书写痕迹保存方法流程图；

图6为本发明提供的书写痕迹删除方法流程图；

图7为本发明提供的亮度传感器的工作方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1、2、3所示，一种基于互动式教学的智能书写设备，包括触控显示机构以及控制机构1，所述控制机构1包括处理器2、驱动装置3以及存储装置4，所述处理器2分别与所述驱动装置3以及所述存储装置4连接，所述存储装置4包括若干存储单元，所述存储单元用于存储不同的教学数据，所述触控显示机构包括液晶写字板5、写字笔6以及擦除装置7，所述液晶写字板5分别与所述处理器2连接、所述写字笔6以及所述擦除装置7连接，所述写字笔6用于在所述液晶写字板5上书写，所述液晶写字板5获取书写痕迹并将其发送给所述处理器2，所述处理器2将所述书写痕迹保存至所述存储装置4，所述擦除装置7用于擦除所述液晶写笔板上的书写痕迹，所述液晶写字板5获取擦除的书写痕迹并将其发送给所述处理器2，所述处理器2将所述擦除的书写痕迹从所述存储装置4中删除，所述控制机构1还包括亮度调整装置8、语音获取装置9，所述液晶写字板5包括若干背光灯管10，所述背光灯管10均匀设置于所述液晶写字板5背面，所述处理器2分别与所述亮度调整装置8以及所述语音获取装置9连接，所述亮度调整装置8分别控制所述背光灯管10的亮度，所述语音获取装置9用于获取所述液晶写字板5预设范围内的语音数据并将所述语音数据发送给所述处理器2。

所述书写设备还包括升降机构，所述升降机构设置为电液推杆11，所述电液推杆11设置于所述书写设备的两侧，所述电液推杆11与所述驱动装置3连接，用于调整所述书写设备的高度。所述写字笔6包括压力感知装置12，所述压力感知装置12用于检测所述写字笔6对所述液晶写字板5的按压力度并将其发送给所述液晶写字板5，所述液晶写字板5通过所述按压力度调整书写痕迹的粗细。

所述书写设备还包括亮度传感器13，所述亮度传感器13与所述处理器2连接，用于检测所述液晶写字板5周围环境的亮度值并将所述亮度值发送给所述处理器2。

所述电液推杆11包括操作按钮14，所述操作按钮14与所述处理器2连接，用于控制所述电液推杆11的升降。

具体地，本发明提供的智能书写设备适合应用于学校办公，所述书写设备包括触控显示机构、控制机构1、升降机构以及亮度传感器13，其中，所述控制机构1包括处理器2、驱动装置3、存储装置4、亮度调整装置8以及语音获取装置9，所述存储装置4包括若干存储单元，所述触控显示机构包括液晶写字板5、写字笔6以及擦除装置7，所述液晶写字板5包括若干背光灯管10，所述写字笔6包括压力感知装置12，所述升降机构设置为电液推杆11，所述电液推杆11包括操作按钮14。

所述书写设备用于替代传统的黑板以及电子白板，所述书写设备可固定在教室的墙体表面，所述升降机构底部设置有万向轮，所述书写设备也可独立移动，能够兼具稳定性以及灵活性。所述液晶写字板5设置为矩形，所述写字笔6以及所述擦除装置7与所述液晶写字板5采取无线连接的方式，所述写字笔6的笔尖末端设置有压力感知装置12，用户使用所述写字笔6代替粉笔在所述液晶写字板5上书写，当所述写字笔6与所述液晶写字板5表面接触时，所述液晶写字板5将所述写字笔6的书写痕迹呈现，如图4所示，在所述写字笔6书写的同时，所述液晶写字板5获取所述书写痕迹并将所述书写痕迹发送给所述处理器2，所述处理器2以所述液晶写字板5的中心为原点建立二维坐标系，所述液晶写字板5的每个显示显示单元均包括在所述坐标系内，所述处理器2将所述坐标系预存在所述液晶写字板5内，所述液晶写字板5生成书写痕迹的坐标点，所述液晶写字板5向所述处理器2发送的书写痕迹中包括所述书写痕迹的坐标点，所述处理器2将接收到的书写痕迹保存至所述存储装置4，所述存储装置4包括若干存储单元，所述存储单元中既有保存书写痕迹的，也有保存语音数据的。所述语音获取装置9的覆盖范围为整个教室，确保教室内的所有语音均被获取到。所述控制机构1设置与所述液晶写字板5的下方，所述电液推杆11设置于所述书写设备的左右两侧，与所述书写设备固定连接，所述电液推杆11上设置有两个操作按钮14，上升按钮与下降按钮，所述操作按钮14与所述处理器2连接，例如，持续按住所述上升按钮5秒，所述电液推杆11以预设速度向上伸长5秒，持续按住所述下降按钮5秒，所述电液推杆11以预设速度向下缩短5秒。

实施例二

如图5所示，一种基于互动式教学的智能书写设备的工作方法，包括以下工作步骤：

a)用户将自己的语音数据通过所述语音获取装置9录入所述处理器2，所述处理器2将用户的语音数据作为第一语音数据保存至所述存储装置4；

b)所述液晶写字板5获取所述写字笔6的书写痕迹并将其发送给所述处理器2，所述处理器2将所述书写痕迹保存至所述存储装置4；

c)所述语音获取装置9持续获取所述液晶写字板5预设范围内的所有语音数据并将所述语音数据作为第二语音数据发送给所述处理器2；

d)所述处理器2判断所述第二语音数据中是否存在与所述第一语音数据声纹一致的语音数据；

e)若是，所述处理器2从所述第二语音数据中提取出与所述第一语音数据声纹一致的语音数据并将其作为第三语音数据；

f)所述处理器2判断所述存储装置4中是否存在与所述第三语音数据对应的书写痕迹；

g)若是，所述处理器2在所述液晶写字板5上提取出所述书写痕迹的位置信息并提取出与所述位置信息对应的背光灯管10；

h)所述处理器2向所述亮度调整装置8输出锁定信号，所述亮度调整装置8将所述背光灯管10的亮度提升至第一预设亮度；所述亮度调整装置8将其余背光灯管10的亮度降低至第二预设亮度。

通过所述电液推杆11上的操作按钮14实现所述电液推杆11的升降，所述电液推杆11升高或下降的距离通过按压对应操作按钮14的时间来控制。

书写重点内容时增大书写力度，即增大所述写字笔6在所述液晶写字板5上的按压力度，所述压力感知装置12实时检测所述按压力度并将其发送给所述液晶写字板5，所述液晶写字板5通过所述按压力度调整书写痕迹的粗细，所述书写痕迹的粗细与所述按压力度成正比。

步骤b还包括：

当所述擦除装置7擦除所述液晶写笔板上的书写痕迹时，所述液晶写字板5获取擦除的书写痕迹并将其发送给所述处理器2，所述处理器2将所述擦除的书写痕迹从所述存储装置4中删除，即所述存储装置4中只存有所述液晶写字板5上当前所保留的书写痕迹。

具体地，所述书写设备与教师的关系是一对多的关系，即所述书写设备由多位教师使用，本发明提供的书写设备基于用户的语音数据来实现智能教学的功能，因此，作为比对的依据，使用所述书写设备的教师的语音数据须提前录入，教师的语音数据通过所述语音获取装置9录入所述处理器2，所述处理器2将教师的语音数据作为第一语音数据保存至所述存储装置4，不同的第一语音数据保存在不同的存储单元中。

在实际使用中，用户使用所述写字笔6在所述液晶写字板5上书写，所述液晶写字板5获取所述写字笔6的书写痕迹并将其发送给所述处理器2，所述处理器2将所述书写痕迹保存至所述存储装置4，其中，所述书写痕迹按照书写的时间降序进行排列，即最新的书写痕迹排列在最前，当所述液晶写字板5上写满时，不免会像传统黑板一样将失去时效性的书写痕迹擦除，本发明是通过提取出与语音数据对应的书写痕迹来进一步实现智能教学的功能，若是提取出的书写痕迹在所述液晶写字板5上已被擦除，则无需执行步骤g，因为即使是相同位置信息，所述液晶写字板5上与所述存储装置4中的书写痕迹并不相同，如图6所示，在所述擦除装置7擦除书写痕迹时，所述液晶写字板5获取擦除的书写痕迹并将其发送给所述处理器2，所述处理器2将所述擦除的书写痕迹从所述存储装置4中删除，即所述存储装置4中只存有所述液晶写字板5上当前所保留的书写痕迹，确保相同位置信息，所述液晶写字板5上与所述存储装置4中的书写痕迹也相同，

所述语音获取装置9持续获取所述液晶写字板5预设范围内的所有语音数据并将所述语音数据作为第二语音数据发送给所述处理器2，所述预设范围即所述语音获取装置9的覆盖范围，所述处理器2包括声纹识别模块，所述处理器2将接收到的第二语音数据导入所述声纹识别模块，所述声纹识别模块将所述第二语音数据与所述第一语音数据进行比对并将比对结果发送给所述处理器2，所述处理器2根据所述比对结果判断所述第二语音数据中是否存在与所述第一语音数据声纹一致的语音数据，若是，所述处理器2从所述第二语音数据中提取出与所述第一语音数据声纹一致的语音数据并将其作为第三语音数据，所述处理器2从所述存储装置4中搜索，判断是否有所述第三语音数据对应的书写痕迹，例如，当所述书写痕迹中60%的内容存在于所述第三语音中，即可认为两者对应，若所述处理器2判断为是，所述处理器2在所述液晶写字板5上提取出所述书写痕迹的位置信息并提取出与所述位置信息对应的背光灯管10，所述位置信息即坐标点，所述处理器2向所述亮度调整装置8输出锁定信号，所述亮度调整装置8将所述背光灯管10的亮度提升至第一预设亮度；所述亮度调整装置8将其余背光灯管10的亮度降低至第二预设亮度，例如，初始状态，所述液晶写字板5的亮度为室内时的标准亮度，第一预设亮度为所述标准亮度的1.2倍，所述第二预设亮度为所述标准亮度的0.8倍。通过增加两者显示的亮度差来提升两者的辨识度，使得与用户所讲内容对应的书写痕迹更易被学生看到。

实施例三

如图7所示，所述亮度传感器13实时检测所述液晶写字板5周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器2；

所述处理器2判断所述亮度值是否小于等于预设亮度值；

若是，所述处理器2向所述亮度调整装置8输出适应信号，所述亮度调整装置8将所述背光灯管10的亮度降低至第三预设亮度。

具体地，初始状态，所述液晶写字板5的亮度为室内时的标准亮度，所述标准亮度适应在正常光线环境下，学生上课长时间聚焦在所述液晶写字板5上容易造成眼镜疲劳，若是室内光线变暗，而所述液晶写字板5的亮度保持在所述标准亮度，会影响学生的健康以及学习效率，所述处理器2中设置有预设亮度值，所述预设亮度值小于所述第二预设亮度，在所述书写设备工作时，所述亮度传感器13实时检测所述液晶写字板5周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器2，所述处理器2判断所述亮度值是否小于等于预设亮度值，若是，则表明环境光较暗，相应地需要调低所述液晶写字板5的亮度，所述处理器2向所述亮度调整装置8输出适应信号，所述亮度调整装置8将所述背光灯管10的亮度降低至第三预设亮度，例如，所述第三预设亮度为所述标准亮度的0.5倍。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于互动式教学的智能书写设备，包括触控显示机构以及控制机构，其特征在于，所述控制机构包括处理器、驱动装置以及存储装置，所述处理器分别与所述驱动装置以及所述存储装置连接，所述存储装置包括若干存储单元，所述存储单元用于存储不同的教学数据，所述触控显示机构包括液晶写字板、写字笔以及擦除装置，所述液晶写字板分别与所述处理器连接、所述写字笔以及所述擦除装置连接，所述写字笔用于在所述液晶写字板上书写，所述液晶写字板获取书写痕迹并将其发送给所述处理器，所述处理器将所述书写痕迹保存至所述存储装置，所述擦除装置用于擦除所述液晶写笔板上的书写痕迹，所述液晶写字板获取擦除的书写痕迹并将其发送给所述处理器，所述处理器将所述擦除的书写痕迹从所述存储装置中删除，所述控制机构还包括亮度调整装置、语音获取装置，所述液晶写字板包括若干背光灯管，所述背光灯管均匀设置于所述液晶写字板背面，所述处理器分别与所述亮度调整装置以及所述语音获取装置连接，所述亮度调整装置分别控制所述背光灯管的亮度，所述语音获取装置用于获取所述液晶写字板预设范围内的语音数据并将所述语音数据发送给所述处理器。

2.根据权利要求1所述的一种基于互动式教学的智能书写设备，其特征在于：所述书写设备还包括升降机构，所述升降机构设置为电液推杆，所述电液推杆设置于所述书写设备的两侧，所述电液推杆与所述驱动装置连接，用于调整所述书写设备的高度。

3.根据权利要求1所述的一种基于互动式教学的智能书写设备，其特征在于：所述写字笔包括压力感知装置，所述压力感知装置用于检测所述写字笔对所述液晶写字板的按压力度并将其发送给所述液晶写字板，所述液晶写字板通过所述按压力度调整书写痕迹的粗细。

4.根据权利要求1所述的一种基于互动式教学的智能书写设备，其特征在于：所述书写设备还包括亮度传感器，所述亮度传感器与所述处理器连接，用于检测所述液晶写字板周围环境的亮度值并将所述亮度值发送给所述处理器。

5.根据权利要求2所述的一种基于互动式教学的智能书写设备，其特征在于：所述电液推杆包括操作按钮，所述操作按钮与所述处理器连接，用于控制所述电液推杆的升降。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于互动式教学的智能书写设备的工作方法，其特征在于：包括以下工作步骤：

a)用户将自己的语音数据通过所述语音获取装置录入所述处理器，所述处理器将用户的语音数据作为第一语音数据保存至所述存储装置；

b)所述液晶写字板获取所述写字笔的书写痕迹并将其发送给所述处理器，所述处理器将所述书写痕迹保存至所述存储装置；

c)所述语音获取装置持续获取所述液晶写字板预设范围内的所有语音数据并将所述语音数据作为第二语音数据发送给所述处理器；

d)所述处理器判断所述第二语音数据中是否存在与所述第一语音数据声纹一致的语音数据；

e)若是，所述处理器从所述第二语音数据中提取出与所述第一语音数据声纹一致的语音数据并将其作为第三语音数据；

f)所述处理器判断所述存储装置中是否存在与所述第三语音数据对应的书写痕迹；

g)若是，所述处理器在所述液晶写字板上提取出所述书写痕迹的位置信息并提取出与所述位置信息对应的背光灯管；

h)所述处理器向所述亮度调整装置输出锁定信号，所述亮度调整装置将所述背光灯管的亮度提升至第一预设亮度；所述亮度调整装置将其余背光灯管的亮度降低至第二预设亮度。

7.根据权利要求6所述的一种基于互动式教学的智能书写设备的工作方法，其特征在于： 通过所述电液推杆上的操作按钮实现所述电液推杆的升降，所述电液推杆升高或下降的距离通过按压对应操作按钮的时间来控制。

8.根据权利要求6所述的一种基于互动式教学的智能书写设备的工作方法，其特征在于：用户在书写重点内容时增大书写力度，即增大所述写字笔在所述液晶写字板上的按压力度，所述压力感知装置实时检测所述按压力度并将其发送给所述液晶写字板，所述液晶写字板通过所述按压力度调整书写痕迹的粗细，所述书写痕迹的粗细与所述按压力度成正比。

9.根据权利要求6所述的一种基于互动式教学的智能书写设备的工作方法，其特征在于： 所述亮度传感器实时检测所述液晶写字板周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器；

所述处理器判断所述亮度值是否小于等于预设亮度值；

若是，所述处理器向所述亮度调整装置输出适应信号，所述亮度调整装置将所述背光灯管的亮度降低至第三预设亮度。

10.根据权利要求6所述的一种基于互动式教学的智能书写设备的工作方法，其特征在于：步骤b还包括：

当所述擦除装置擦除所述液晶写笔板上的书写痕迹时，所述液晶写字板获取擦除的书写痕迹并将其发送给所述处理器，所述处理器将所述擦除的书写痕迹从所述存储装置中删除，即所述存储装置中只存有所述液晶写字板上当前所保留的书写痕迹。