CN205644437U - 一种基于多向的人机交互设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于多向的人机交互设备，包括：本体、上体、按键，上体覆盖本体，按键位于本体与上体之间，按键的个数为n个，n≧2且n为整数，n个按键沿本体周向排布；通过对上体施加力的作用以使按键发生弹动或形变，力的作用以不同的方式进行施加从而令所述基于多向的人机交互设备完成若干种动作或动作的组合，此外还通过其他方式令所述基于多向的人机交互设备完成若干种动作或动作的组合和/或向人机交互设备施加若干种动作或动作的组合；若干种动作或动作的组合与其触发的机电设备或所触发的功能之间具有对应关系，且对应关系能够定义或编辑。根据本实用新型的基于多向的人机交互设备，能够对多种机电设备进行控制，具有较好的通用性和扩展性，同时符合人们的操作习惯。

Description

一种基于多向的人机交互设备

技术领域

本实用新型涉及智能控制技术领域，特别是涉及一种基于多向的人机交互设备。

背景技术

室内建筑环境涉及到多种机电设备，例如灯，音响，门禁，空调设备，百叶，遮阳板等等。这些设备往往各自具有单独的人机交互设备，如灯的开关，音响的开关，门禁的刷卡器，空调的遥控器，百叶和遮阳板分别的开关等等。用户为了实现对不同设备的操控，首先需要寻找到各个设备对应的人机交互设备，再按照其不同的功能设置来进行操作，不但设备数量多，成本高，而且较为繁琐，甚至有时会出现遥控器寻找不见的尴尬状况。因此现有的人机交互设备功能单一，而且通用性和扩展性较差，此为现有技术中的弊病之一。

也有相关的技术试图将各种设备的操控设备集成为一体以便降低成本并提高便利性，例如通过智能手机下载应用APP（Application，应用程序），实现对灯、空调等设备的操控。然而用户在通过应用APP控制设备时缺少实体控制器所带来的质感及反馈，典型的状况是用户在黑暗中并不需要视觉上辨清灯的开关并阅读操作方法，只需大致摸出开关的位置并按动即可开灯。然而若使用手机APP开灯就需要打开手机，打开APP，视觉上花费时间寻找相应的按钮并按照操作说明来进行控制，因此这种控制方式并不符合用户已经养成的控制习惯，此为现有技术中的弊病之二。

发明内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。为此，本实用新型的目的在于提出一种人机交互设备，能够对多种机电设备进行控制，具有较好的通用性和扩展性，同时符合人们的操作习惯。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于多向的人机交互设备，包括：本体、上体、按键，所述上体覆盖所述本体，所述按键位于所述本体与所述上体之间，所述按键的个数为n个，n≧2且n为整数，所述n个按键沿本体周向排布；通过对所述上体施加力的作用使所述按键发生弹动或形变，所述力的作用以不同的方式进行施加从而令所述人机交互设备完成若干种动作或动作的组合，此外还通过其他方式令所述人机交互设备完成若干种动作或动作的组合和/或向所述人机交互设备施加若干种动作或动作的组合；所述若干种动作或动作的组合与其触发的机电设备或所触发的功能之间具有对应关系，且所述对应关系能够定义或编辑。

根据本实用新型的人机交互设备，通过不同的方式对上体施加力的作用，使上体与本体之间的按键发生不同的弹动和形变，以触发不同的机电设备或触发机电设备的不同功能。由此，该人机交互设备能够对多种机电设备进行控制，而且通过对上体施加力的作用的方式与所触发的机电设备或所触发的功能的对应关系进行编辑，实现了个性化的应用，并增强了通用性和扩展性，同时，该人机交互设备为实体设备，保留了传统人机交互设备的质感和反馈方式，符合人们的操作习惯。

进一步地，所述人机交互设备与建筑室内环境控制系统中的若干种机电设备互联，以便触发所述若干种机电设备，从而实现对所述若干种机电设备的控制和管理。

进一步地，所述人机交互设备内置重力感应装置、陀螺仪、加速度计、接近传感器、温度传感器、湿度传感器、照度传感器或其他传感器中的一种或多种。

进一步地，所述施加力的作用的方式包括向左按动上体、向右按动上体、向上按动上体、向下按动上体、向其他方向按动上体、短按上体中间、长按上体中间，多次短按上体中间，多次长按上体中间，顺时针某角度范围内依次按动，逆时针某角度范围内依次按动中的一种或多种。

进一步地，所述按键为2个或4个或6个或8个或12个。

进一步地，所述上体为屏幕，所述屏幕为透明的OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）显示屏或不透明的镜面显示屏。

进一步地，所述建筑室内环境控制系统中的若干种机电设备包括灯、空调、窗帘、窗户、门禁、家用电器或其他机电设备中的一种或多种。

进一步地，通过修改所述动作或动作组合与其所触发的机电设备或所触发的功能之间的对应关系，所述人机交互设备可以实现开关量控制、数据或图像显示、数据的读取和存储以及内置程序编辑中的一种或多种。

进一步地，所述动作或动作组合包括按动、挥动、晃动、抖动、触摸、接近、翻转、投掷、抛起、摩擦中的一种或多种。

进一步地，所述人机交互设备的应用场合包括办公室、酒店、家庭、娱乐场所、交通工具、生产厂房或其他室内环境场景中的一种或多种。

进一步地，所述对应关系的编辑方式为下载预先写好的程序到所述人机交互设备或者在线修改。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型的人机交互设备的结构框图；

图2为根据本实用新型一个具体实施例的人机交互设备的左视图示意图；

图3为根据本实用新型一个具体实施例的人机交互设备的主视图示意图；

图4为根据本实用新型的人机交互设备在办公室应用场景下的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

图1为根据本实用新型的人机交互设备的结构框图。

如图1所示，本实用新型的人机交互设备，包括：本体10、上体20和按键30。

其中，上体20覆盖本体10，按键30位于本体10与上体20之间，按键的个数为n个，n≧2且n为整数，n个按键沿本体10周向排布。通过对上体20施加力的作用使按键30发生弹动或形变，力的作用以不同的方式进行施加从而令人机交互设备完成若干种动作或动作的组合，此外还可以通过其他方式令人机交互设备完成若干种动作或动作的组合和/或向人机交互设备施加若干种动作或动作的组合；若干种动作或动作的组合与其触发的机电设备或所触发的功能之间具有对应关系，且对应关系能够定义或编辑。

本实用新型的人机交互设备可与建筑室内环境控制系统中的若干种机电设备互联，以便触发若干种机电设备，从而实现对若干种机电设备的控制和管理。本实用新型的人机交互设备可内置重力感应装置、陀螺仪、加速度计、接近传感器、温度传感器、湿度传感器、照度传感器或其他传感器中的一种或多种。

图2和图3分别为根据本实用新型一个具体实施例的人机交互设备的左视图和主视图示意图。

如图2和图3所示，上体20可覆盖本体10。本体10内部可具有一腔体，腔体内部可内置有供电模块、通讯模块、逻辑判断模块及传感器等（图中未示出），而传感器又可以是重力感应装置、陀螺仪、加速度计、接近传感器、温度传感器、湿度传感器、照度传感器或其他传感器中的一种或多种。

在本实用新型中，上体20可为具有显示功能的屏幕，屏幕为透明的OLED显示屏或不透明的镜面显示屏，从而，上体20上可以显示图形和/或文字的组合从而向用户提供其需求的视觉信息。在本实用新型的另一个方面的实施例中，上体20可不具有显示功能。

如图2和图3所示，上体20位于本体10之上并且覆盖本体10，按键30位于本体10与上体20之间，由于上体20的遮挡，按键30并不直接暴露于视野内（图中以虚线表示被遮挡的物体）。在本实用新型的其他实施例中，上体20可全部覆盖本体10，应当理解，无论上体20与本体10间位置关系如何，对上体20施加的力应能够作用到全部的按键。在本实用新型的一个实施例中，施加力的作用的方式可包括向左按动上体、向右按动上体、向上按动上体、向下按动上体、向其他方向按动上体、短按上体中间、长按上体中间、多次短按上体中间、多次长按上体中间、顺时针某角度范围内依次按动、逆时针某角度范围内依次按动中的一种或多种，动作或动作组合包括按动、挥动、晃动、抖动、触摸、接近、翻转、投掷、抛起、摩擦中的一种或多种。

具体地，上体20与按键30直接接触，按键30自身具有弹性或者至少部分可以发生一定程度上的弹动或形变，当用户按动上体20时按键30由于受到力的作用而发生弹动或形变从而使得上体20发生一定的动作，当按动上体20靠上部的部分时，上部的某个或某几个按键2受挤压从而使上体20向上倾斜，当按动上体20靠下部的部分时，下部的某个或某几个按键受挤压从而使上体20向下倾斜，当按动上体20靠左侧的部分时，上体20向左倾斜，当按动上体20靠右侧的部分时，上体20向右倾斜，也可以沿任意一个方向按动上体20并令其发生向所述方向的倾斜，当按动上体20的中央区域时由于所有按键均受到挤压因而令上体20发生整体的上下移动。

图2中显示的上体20和本体10具有圆形的截面形状，在本实用新型另一方面实施例中上体20和本体10还可以是正方形，此外上体20和本体10还可以是椭圆形、六边形等各种几何形状，根据需求任意设置。在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，按键30可为8个，8个按键30在本体10的周向上均匀分布或非均匀分布，按键30整体形成一个基本圆的形状。在本实用新型的其他实施例中，按键可为2个或4个或6个或12个。

在本实用新型中，人机交互设备的本体10内部具有逻辑判断模块，该模块基于一定的算法能够识别出用户按动上体20时的意图，因而可以令用户不必非常精确地按动上体20的相应区域时便可以达到预想的效果。

例如，当用户想要让上体20往某个方向倾斜时，需要按动某个或某几个按键，但用户不需要非常精确地按动这个或这些按键，仅大致按动这个或这些按键的区域即可，此时逻辑判断模块监测到某个或某几个按键发生弹动或形变，其他按键可能发生了弹动或形变，但这种变形是轻微的或者是不稳定的，此时逻辑判断模块能够识别出这种轻微的或者不稳定的弹动或形变从而判定用户的意图是按动某个或某几个按键，从而判断出上体20的倾斜方向。

通过这种在按键上覆盖一层上体的方式增大了用户的在按键时的接触面积，从而提高了按键时的触感和舒适度，降低了用户按动按键时付出的专注度，通过模糊判断的方式提高了按键的成功率。

除此之外，逻辑判断模块还可以对用户按键的时间进行判断，从而判断出用户是在短按上体20还是长按上体20，又或者是进行多次短按上体20或多次长按屏幕的组合，例如当逻辑判断模块监测到按住上体20的时间只持续较短的时间如100ms且所有按键陆续监测到清晰的下降沿时，则判断用户是在短按上体20，当逻辑判断模块监测到按住的事件持续500ms以上并监测到所有按键出现下降沿，则判断用户是在长按上体20；当逻辑判断模块连续监测到两个完整的上体20中间短按动，且中间间隔500ms以下时则判断用户连续两次短按上体20等。

除了朝某个方向按动上体20以外，用户还可以沿顺时针或者逆时针的方向令上体20发生某个角度内的依次按动，例如用户首先从上体20的12点方向向下按压上体20，然后逐渐令施力点沿顺时针方向移动并在6点钟方向停止施力从而使上体20发生一个约180°度的顺时针依次按动，可以理解的是按动的方向和角度范围均是可以由用户随意选取和操作的。所述按动是易于操作且用户友好的，可以令所述人机交互设备的大小与人的手掌的大小相匹配，从而使得用户便于通过一个手掌的按压或旋转式的按压来使得上体20发生希望的动作。

由于上体20能够做出向上倾斜、向下倾斜、向左倾斜、向右倾斜、向某个方向倾斜、整体上下移动、多次短按组合、多次长按组合、顺时针某角度范围内依次按动、逆时针某角度范围内依次按动等等动作及动作组合，因而可以通过定义屏幕在发生不同的动作及完成动作组合时所执行的功能来实现人机交互设备的目的。同时，通过修改动作或动作组合与其所触发的机电设备或所触发的功能之间的对应关系，人机交互设备可以实现开关量控制、数据或图像显示、数据的读取和存储以及内置程序编辑中的一种或多种。其中，对应关系的编辑方式可为下载预先写好的程序到所述人机交互设备或者在线修改。

根据本实用新型的人机交互设备，其应用场合包括办公室、酒店、家庭、娱乐场所、交通工具、生产厂房或其他室内环境场景中的一种或多种。建筑室内环境控制系统中的若干种机电设备包括灯、空调、窗帘、窗户、门禁、家用电器或其他机电设备中的一种或多种。

本实用新型提供的人机交互设备能够实现多种功能，包括但不限于以下列举：灯开关、窗户或窗帘开关、电源开关、温湿度测量、传输、记录、显示室内温湿度值、显示室内人数值、门禁进出口开关、门禁入口密码输入界面、空调设备开关、空调温控器、用户环境抱怨界面、用户信息界面、室内集成控制策略、用户可选功能小程序、模式配置和产品功能配置等。此外还可以把人机交互设备用于汽车驾驶、机器机电设备操控等等交通或生产场景。

下面介绍其实现上述功能的具体方式。

如图4所示，可将人机交互设备置于办公位上，帮助用户控制管理工位周边的灯、窗帘、窗户、空调等。此时人机交互设备与周围的各种设备采用Zigbee（一种个域网协议）无线通信技术互联，他们之间的通信采用智能环境控制系统专有协议。人机交互设备采用电池供电，并采用低功耗技术，使人机交互设备的一次充电的续航时间达到2至3年。

这样，用户避免像传统方式那样，一定要走到公共开关旁边才能开灯，拉窗帘等，而是在办公位上就可以随心所欲的控制周边的各种设备并与建筑的智能控制系统进行交互。此时人机交互设备的动作组合及实现的功能具有如表1所示的对应关系。

表1

如表1所示，用户向左按压上体，则开灯，向右按压上体则关灯，向上按压开空调，向下按压关空调，顺时针依次按动一圈打开窗帘，逆时针依次按动一圈关闭窗帘，整体连续按动上体2次则启动用户环境抱怨界面，连续按动3次则开启模式配置和产品功能配置的功能。

此外，本实用新型的人机交互设备还可以作为办公室门边面板，安装在办公室进门后传统的灯开关、门禁、温控器等设备安装的地方。只需要一个人机交互设备就可以替代传统大大小小的一系列开关、面板，并且安装简单。人机交互设备提供的操作方式既接近于传统操作方式并符合用户习惯，又比传统的控制方式更智能、更灵活、更具有扩展性。

上述的应用场景下的人机交互设备不需要外接底座，还有一种应用模式下需要令人机交互设备与底座相连，以便底座为人机交互设备供电并进行通信。

以门禁（门外密码输入面板）应用场景为例，人机交互设备可以安装在办公室门外，作为门禁密码输入界面，或作为进门刷卡器。如果不含刷卡器功能，本应用场景不需要外接底座供电和通信。否则，需要外接底座提供可靠辅助电源。这种典型应用下人机交互设备的动作及动作组合与触发功能间的对应关系配置如表2所示。

此外，本实用新型的人机交互设备还可以安装在酒店中，应用于酒店床头综合控制面板。具体地，可以像办公室门边面板一样，作为房间照明、电源等设备的总开关，也可以安装在床头，作为床边开关，从而代替传统酒店床头复杂的控制系统，以及酒店客服系统对用户的界面。由于酒店客服的需要，以及酒店床头通常都预留220V电源，本应用需要外接底座提供可靠辅助电源。这种典型应用，人机交互设备的动作及动作组合与触发功能间的对应关系配置如表3所示。

此外，本实用新型的人机交互设备还可以安装在家庭中，应用于家居服务面板。具体地，可以作为各个房间的温湿度传感器，或灯、电源、空调的遥控器。人机交互设备可以放在门边，作为家庭，进出门的触控面板。这种典型应用，需要底座提供可靠电源。在该应用场景下人机交互设备的动作及动作组合与触发功能间的对应关系配置如表4所示。

表4

以上各个配置表所显示的上体20的不同动作或组合与其所完成的功能之间的对应关系仅仅是一种示例，用户可以自己定义人机交互设备的不同的动作和或动作组合与其功能之间的对应关系，也可以将事先写好的应用程序在线下载到所述人机交互设备中以实现不同场景下的多种功能，在本实用新型的另外一方面实施例中还可以通过在线修改的方式修改所述对应关系。

根据本实用新型的人机交互设备，通过不同的方式对上体施加力的作用，使上体与本体之间的按键发生不同的弹动和形变，以触发不同的机电设备或触发机电设备的不同功能。由此，该人机交互设备能够对多种机电设备进行控制，而且通过对上体施加力的作用的方式与所触发的机电设备或所触发的功能的对应关系进行编辑，实现了个性化的应用，并增强了通用性和扩展性，同时，该人机交互设备为实体设备，保留了传统人机交互设备的质感和反馈方式，符合人们的操作习惯。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于多向的人机交互设备，其特征在于，包括：本体、上体、按键，所述上体覆盖所述本体，所述按键位于所述本体与所述上体之间，所述按键的个数为n个，n≧2且n为整数，所述n个按键沿本体周向排布；通过对所述上体施加力的作用使所述按键发生弹动或形变，所述力的作用以不同的方式进行施加从而令所述人机交互设备完成若干种动作或动作的组合；

所述若干种动作或动作的组合与其触发的机电设备或所触发的功能之间具有对应关系，且所述对应关系能够定义或编辑。

2.根据权利要求1所述的基于多向的人机交互设备，其特征在于，所述人机交互设备与建筑室内环境控制系统中的若干种机电设备互联，以便触发所述若干种机电设备，从而实现对所述若干种机电设备的控制和管理。

3.根据权利要求1所述的基于多向的人机交互设备，其特征在于，所述人机交互设备内置重力感应装置、陀螺仪、加速度计、接近传感器、温度传感器、湿度传感器、照度传感器中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的基于多向的人机交互设备，其特征在于，所述施加力的作用的方式包括向左按动上体、向右按动上体、向上按动上体、向下按动上体、向其他方向按动上体、短按上体中间、长按上体中间、多次短按上体中间、多次长按上体中间、顺时针某角度范围内依次按动、逆时针某角度范围内依次按动中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的基于多向的人机交互设备，其特征在于，所述按键为2个或4个或8个或6个或12个。

6.根据权利要求1所述的基于多向的人机交互设备，其特征在于，所述上体为屏幕，所述屏幕为透明的OLED显示屏或不透明的镜面显示屏。

7.根据权利要求2所述的基于多向的人机交互设备，其特征在于，所述建筑室内环境控制系统中的若干种机电设备包括灯、空调、窗帘、窗户、门禁、家用电器中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的基于多向的人机交互设备，其特征在于，通过修改所述动作或动作组合与其所触发的机电设备或所触发的功能之间的对应关系，所述人机交互设备可以实现开关量控制、数据或图像显示、数据的读取和存储以及内置程序编辑中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的基于多向的人机交互设备，其特征在于，所述动作或动作组合包括按动、挥动、晃动、抖动、触摸、接近、翻转、投掷、抛起、摩擦中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的基于多向的人机交互设备，其特征在于，所述人机交互设备的应用场合包括办公室、酒店、家庭、娱乐场所、交通工具、生产厂房中的一种或多种。