CN112748804B - 一种手套式传感器阵列键盘输入方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于柔性可穿戴电子领域，公开了一种手套式传感器阵列键盘输入方法。本发明所提供的方法采用压阻型应变传感器阵列，阵列包括三类传感器单元，用于手套式键盘上，将三类传感器单元电阻信号进行阈值分档，档位根据传感器类型与实现功能区分，基于机器学习方法自调节阈值，根据各类传感器档位输出信息组合识别手套式键盘输入值。本发明基于压阻型传感器阵列的手套式键盘输入方法与当今人体输入习惯天然适应、分辨力高，在可穿戴便携式电子设备、智能装备等领域具有广阔的应用前景。

Description

一种手套式传感器阵列键盘输入方法
技术领域
本发明涉及柔性可穿戴电子领域，具体涉及一种手套式传感器阵列键盘输入方法。
背景技术
现今，电子产品朝着小型化、便携化、智能化发展。其中，键盘是当今输入设备中最重要的输入终端之一，是当今数据输入不可获取的设备硬件，在个人电脑等领域有着重要的地位和作用。在硬件设备方面，现有实体键盘主要有机械式、薄膜式和电容式，但现有技术所产生传感器体积、重量、噪声、使用舒适度均存在严重不足，且在弯折卷曲过程中对结构的破坏性会造成键盘使用寿命的严重不足，且从原理上不可避免。因此，在硬件上需要脱离传统键盘硬件结构，构成更具便携性和可穿戴性的键盘结构。
在输入方法与算法方面，在键盘结构亟需革新的前提下，输入方法也需要同步，尽管已有报道介绍了部分可穿戴键盘，但其由于器件结构与性能所限，输入手势无法与现有输入习惯兼容。需要使用者按器件自身结构学习输入方法与输入途径，且大多需要多指协作实现单一输入量，在极大地增加了使用者的学习成本的同时，增加了输入难度，且在使用中会大幅增加使用者的手部运动负担，无法真正达到键盘的作用。
发明内容
本发明针对现有便携式键盘输入方法的问题，提出一种兼容性好、学习成本低。可行性高的基于压阻型传感器阵列的手套式键盘输入方法。
本发明为了实现上述目的采用的技术方案如下：
一种手套式传感器阵列键盘输入方法，包括如下步骤：
将压阻型应变传感器阵列设置在手套式键盘上；
将传感器单元电阻信号进行阈值分档，档位根据传感器类型与实现功能区分；
基于机器学习方法自调节阈值，根据各类传感器档位输出信息组合识别手套式键盘输入值。
进一步的是，所述压阻型应变传感器阵列包括三类传感器单元。
进一步的是，所述三类传感器为指抬向移判定类传感器、指位向判定类传感器和食指跨位向判定类传感器。
进一步的是，所述指抬向移判定类传感器的档位为2档，指位向判定类传感器的档位为3～5挡，食指跨位向判定类传感器的档位为2挡。
进一步的是，所述电阻信号的分档转化基于阈值设定方法，且三类传感器的阈值根据三类传感器所位于的阈值优先级独立设定。
进一步的是，所述三类传感器的阈值优先级排序为食指跨位向判定类传感器优先于指位向判定类传感器，指位向判定类传感器优先于指抬向移判定类传感器。
进一步的是，所述传感器的阈值基于阈值设定方法，通过机器学习方法实现优化设定。
本发明的有益效果：
本发明提出的一种手套式传感器阵列键盘输入方法，采用压阻型传感器阵列，阵列包括三类传感器，将三类传感器单元电阻信号进行阈值分档，档位根据传感器类型与实现功能区分，基于机器学习方法自调节阈值，根据各类传感器档位输出信息组合识别手套式键盘输入值，与当今人体输入习惯天然适应、分辨力高，在可穿戴便携式电子设备、智能装备等领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明中的手套式传感器阵列键盘输入方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种手套式传感器阵列键盘输入方法，包括如下步骤：
将压阻型应变传感器阵列设置在手套式键盘上；
将传感器单元电阻信号进行阈值分档，档位根据传感器类型与实现功能区分；
基于机器学习方法自调节阈值，根据各类传感器档位输出信息组合识别手套式键盘输入值。
上述方法中，压阻型应变传感器阵列可以包括三类传感器单元。
其中，为区分传感器实现的功能，将三类传感器设定为指抬向移判定类传感器、指位向判定类传感器和食指跨位向判定类传感器。
为了方便输入值的选定，将三类传感器进行了分档，指抬向移判定类传感器的档位为2档，指位向判定类传感器的档位为3～5挡，食指跨位向判定类传感器的档位为2挡。各类传感器的档位数量根据设计者需求设定。
优选的，电阻信号的分档转化是基于阈值设定方法，且三类传感器的阈值根据三类传感器所位于的阈值优先级独立设定。其中，阈值设定方法为设计者根据设计需要人为设定的多个信号阈值范围。因此，传感器的电阻信号档位划分是根据设定的阈值范围来判断，相应信号值落入相应阈值范围内进行定义挡位，多个阈值范围则分为多挡。阈值优先级设定也根据设计需要进行设计。
其中三类传感器的阈值优先级排序为食指跨位向判定类传感器优先于指位向判定类传感器，指位向判定类传感器优先于指抬向移判定类传感器。
值得提出的是，传感器的阈值基于阈值设定方法，通过机器学习方法实现优化设定。阈值设定方法是通过各类传感器采集的信息在计算中优化设计的。
同时，为保证与现有的输入习惯适应，本发明提供的输入方法手势与传统的QWER键盘手势相同。
实施例1
结合图1，为本实施例提供的一种基于压阻型传感器阵列手套式键盘，其中传感器单元分为三类，①指抬向移判定类、②指位向判定类、③食指跨位向判定类。
上述传感器阵列双手分立对称布局，单手共10传感器单元：<1>拇指掌指关节；<2>食指掌指关节；<3>中指掌指关节；<4>无名指掌指关节；<5>小指掌指关节；<6>食指第一指关节；<7>中指第一指关节；<8>无名指第一指关节；<9>小指第一指关节；<10>食指/中指掌指关节间。其中<1>-<5>为①类传感器，<6>-<9>为②类传感器，<10>为③类传感器。
进一步划分，①类传感器根据阈值分为两档：0、1；②类传感器根据阈值为3档:0、1、2；③类传感器根据阈值为2挡：0、1。其中阈值设定通过③优先于②优先于①类传感器做调整。
传感器阈值调整策略如下表，其中“↑”表示阈值向上调整，“-”表示保持原阈值，“↓”表示阈值向下调整。
②类传感器阈值调整策略表
③类传感器档值 0 1
传感器<6>调整策略 - ↓
传感器<7>调整策略 - -
传感器<8>调整策略 - -
传感器<9>调整策略 - -
①类传感器阈值调整策略表
②类传感器档值 0 1 2
传感器<1>调整策略 ↓ - ↑
传感器<2>调整策略 ↓ - ↑
传感器<3>调整策略 ↓ - ↑
传感器<4>调整策略 ↓ - ↑
传感器<5>调整策略 ↓ - ↑
根据以上调整策略获得档值后，各传感器档值与键盘输入值对应如下表所示。其中①类传感器档值为1时为输入，档值为0时为非输入，故表中仅列出①类传感器，即传感器<1>-<5>档值为1时键盘输入值。其中<1>为1时，输入空格；其中<2>为1时，仅可使<6>负责键位输入；其中<3>为1时，仅可使<7>负责键位输入；其中<4>为1时，仅可使<8>负责键位输入；其中<5>为1时，仅可使<9>负责键位输入。根据下表所述输入策略，可采用QWER键盘标准手势实现全字母及常用标点的全输入。
左手手套式键盘档值-输入值对应表
Figure BDA0002875414750000051
右手手套式键盘档值-输入值对应表
Figure BDA0002875414750000052
本实施例基于压阻型传感器阵列的手套式传感器阵列键盘输入方法与当今人体输入习惯天然适应、分辨力高，在可穿戴便携式电子设备、智能装备等领域具有广阔的应用前景。
本实施例以本发明技术流程为前提进行了实施，给出了特定某种具体实施方式，但本发明保护范围不限于上述实施例。

Claims (5)

1.一种手套式传感器阵列键盘输入方法，其特征在于，包括如下步骤：
将压阻型应变传感器阵列设置在手套式键盘上；
将传感器单元电阻信号进行阈值分档，档位根据传感器类型与实现功能区分；
基于机器学习方法自调节阈值，根据各类传感器档位输出信息组合识别手套式键盘输入值；
所述压阻型应变传感器阵列包括三类传感器单元；
所述三类传感器为指抬向移判定类传感器、指位向判定类传感器和食指跨位向判定类传感器；
所述指抬向移判定类传感器安装于拇指掌指关节、食指掌指关节、中指掌指关节、无名指掌指关节和小指掌指关节；
所述指位向判定类传感器安装于食指第一指关节、中指第一指关节、无名指第一指关节、小指第一指关节；
所述食指跨位向判定类传感器安装于食指/中指掌指关节间。
2.根据权利要求1所述的一种手套式传感器阵列键盘输入方法，其特征在于，所述指抬向移判定类传感器的档位为2档，指位向判定类传感器的档位为3～5挡，食指跨位向判定类传感器的档位为2挡。
3.根据权利要求1所述的一种手套式传感器阵列键盘输入方法，其特征在于，所述电阻信号的分档转化基于阈值设定方法，且三类传感器的阈值根据三类传感器所位于的阈值优先级独立设定。
4.根据权利要求2所述的一种手套式传感器阵列键盘输入方法，其特征在于，所述三类传感器的阈值优先级排序为食指跨位向判定类传感器优先于指位向判定类传感器，指位向判定类传感器优先于指抬向移判定类传感器。
5.根据权利要求1所述的一种手套式传感器阵列键盘输入方法，其特征在于，所述传感器的阈值基于阈值设定方法，通过机器学习方法实现优化设定。
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