TW201537396A - 壓力與動態感測控制的系統與方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種壓力與動態感測控制的系統與方法，利用 具有壓力與動態感測功能之裝置透過主機之使用者介面操作應用程式的控制項。

Description

壓力與動態感測控制的系統與方法

本發明是有關於一種壓力與動態感測控制的系統與方法，特別是有關於一種使用壓力觸覺感測器的手套或手環的壓力與動態感測控制的系統與方法。

使用者透過圖形化介面操作作業系統、 應用程式或其他軟體必須使用輸入裝置以使用作業系統、 應用程式或其他軟體的功能選項。使用者藉由傳統輸入裝置包含滑鼠、鍵盤、觸控板等操作圖形化介面時，一般利用輸入裝置的移動例如滑鼠，或是使用者手指在輸入裝置上的移動例如觸控板，或是使用鍵盤的方向按鍵，以移動圖形化介面的控制項，例如游標。若是操作圖形化介面的其他控制項，例如畫面、捲軸等，則必須搭配滑鼠以及觸控板的按鍵才能執行。欲進一步改變控制項的參數，例如游標、畫面、捲軸的移動速度，則可藉由改變輸入裝置的移動速度例如滑鼠或手指在輸入裝置上的移動速度例如觸控板，或是改變滑鼠的滾輪轉動速度。這些傳統輸入裝置基本上係為使用者與作業系統、 應用程式或其他軟體之間的間接硬體介面，比較不能直接與使用者結合，對使用者操作的反應較為間接。

因此若輸入裝置能與使用者結合，將能讓使用者更直接精確地控制圖形化介面、操作圖形化介面的控制項並改變控制項的參數，同時也能提供軟體與圖形化介面的設計更多樣的選擇。

本發明之壓力與動態感測控制的系統與方法利用具有壓力感測元件、加速度計元件與陀螺儀元件之電子手套或手環以感應穿戴電子手套或手環的使用者手指的下壓力道、手掌的現有角度、姿態與動作，以操作使用者介面之控制項，藉由改變控制項參數值執行應用程式。

本發明的目的在於提出一種壓力感測控制的方法，包含以下步驟。首先將具有壓力與動態感測功能之手套之手指置於使用者選定位置並偵測手指之位置。接著判斷手指是否有施加壓力。若手指有施加壓力，則偵測手套之手指所施加的壓力值。接著根據手指所施加的壓力值改變控制項參數值。若手指未施加壓力，則偵測手套之動作。接著判斷手套是否有動作。若手套有動作，則根據手套之動作改變控制項參數值。最後判斷使用者是否有新的操作。若使用者有新的操作，則重新偵測手指之位置。若使用者沒有新的操作，則結束操作。

在本發明的另一實施例中，壓力感測控制的方法包含以下步驟。首先將具有壓力與動態感測功能之手環之指環置於使用者選定位置並偵測指環之位置。接著判斷指環是否有施加壓力或使用者手指對指環是否有施加壓力。若指環有施加壓力，則偵測手環之指環所施加的壓力值。接著根據指環所施加的壓力值改變控制項參數值。若指環未施加壓力，則偵測手環之動作。接著判斷手環是否有動作。若手環有動作，則根據手環之動作改變控制項參數值。最後判斷使用者是否有新的操作。若使用者有新的操作，則重新偵測指環之位置。若使用者沒有新的操作，則結束操作。

本發明的一些實施例將詳細描述如下。然而，除了如下描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行，且本發明的範圍並不受實施例之限定，其以之後的專利範圍為準。再者，為提供更清楚的描述及更易理解本發明，圖式內各部分並沒有依照其相對尺寸繪圖，某些尺寸與其他相關尺度相比已經被誇張；不相關之細節部分也未完全繪出，以求圖式的簡潔。

第一圖顯示根據本發明一實施例之壓力與動態感測控制的系統之方塊圖。壓力與動態感測控制的系統包含主機10、顯示裝置13以及具有壓力觸覺感測器的手套30或具有壓力觸覺感測器的手環31。主機10則包含處理器12、儲存媒體14、輸出入介面15、使用者介面16、系統匯流排17以及應用程式18。

第一圖僅揭露壓力與動態感測控制系統的一實施例以實施本發明。第一圖所示之壓力與動態感測控制系統僅為一可執行本發明之適合的環境，並非有關於本發明的功能或應用範圍的限制。第一圖所示之壓力感測控制系統也不應被解釋為必須依賴所示的任何一個或多個元件的組合才能加以實施。

主機10包含各種計算機系統或環境。眾所周知的計算系統與環境包含，但並不限於，個人電腦、伺服器、掌上型與其他可擕式設備如個人數位助理或智慧型通訊裝置、平板電腦或可擕式筆記型電腦。

處理器12包含，但並不限於，微處理器(microprocessor)、中央處理器(central process unit)。系統匯流排 17包含記憶體匯流排或記憶體控制器、 週邊匯流排以及使用匯流排架構的任何區域匯流排的匯流排結構。系統匯流排 17包含，但並不限於，工業標準架構 (ISA) 匯流排、 微通道架構 (MCA) 匯流排、增強工業標準架構(EISA) 匯流排、 視頻電子標準協會 (VESA) 區域匯流排、 先進圖形埠 (AGP) 匯流排以及周邊元件連接 (PCI) 匯流排。

儲存媒體14包含各種電腦或計算機可讀取(computer readable medium)的媒體。儲存媒體14包含，但並不限於，硬式磁碟機、隨機存取儲存體 (RAM)、唯讀記憶體 (ROM)、電子可抹除可程式唯讀記憶體(EEPROM)、 快閃記憶體或其他記憶體技術、光碟、 數位光碟(DVD) 或其他光學磁片存儲、磁帶、磁片存儲或任何其它可儲存的媒體。

儲存媒體14儲存電腦可讀取指令、資料結構、程式模組或其他資料。儲存媒體14除了儲存應用程式18與使用者介面16之外，更儲存軟體包含作業系統、其他程式模組與程式資料。

輸出入介面15包含，但並不限於，通用序列匯流排 (USB) 、IEEE 1394 串列匯流排與顯示器連接埠。顯示裝置13以及具有壓力觸覺感測器的手套30或具有壓力觸覺感測器的手環31透過輸出入介面15與主機10連接。

壓力觸覺感測器的手套30或具有壓力觸覺感測器的手環31作為壓力感測控制的系統輸入裝置。使用者可以透過具有壓力觸覺感測器的手套30或具有壓力觸覺感測器的手環31輸入命令與資訊，或透過顯示裝置13操作使用者介面16以執行應用程式18。

第二圖顯示根據本發明一實施例之具有壓力觸覺感測器的手套或手環的系統方塊圖。具有壓力觸覺感測器的的手套或手環20包含一微處理器21、一加速度計元件22、10個壓力感測元件24、一陀螺儀(gyro sensor) 元件26及一電源28。具有壓力觸覺感測器的系統更包含一狀態指示燈23、一輸出介面25、一開關27及一模式開關29。

第三A圖與第三B圖分別顯示具有壓力觸覺感測器的手套與手環之實施例。具有壓力觸覺感測器的手套30於每隻手指的接觸面具有一壓力感測元件32。微處理器21、加速度計元件22、陀螺儀元件26及電源28則設置於具有壓力觸覺感測器的手套30之控制模組34或其他適當位置，其他元件狀態指示燈23、輸出介面25、開關27及模式開關29亦可設置於具有壓力觸覺感測器的手套30之控制模組34或其他適當位置。

10個壓力感測元件32分別位於二隻手套的各十隻手指上，更精確地說每個壓力感測元件32係分別位於每隻手指的接觸面。壓力感測元件32包含可撓性薄膜電阻或壓感電阻壓力感測元件。

壓力感測元件32包含可撓性可變薄膜電阻或壓感可變電阻。利用計算壓力感測元件32二端的電壓差可獲得施加於壓力感測元件32之壓力。壓力感測元件32二端的電壓變化則源自於施加於壓力感測元件32之壓力造成的電阻變化。因此可感應帶著具有壓力觸覺感測器的手套1之手指的下壓力道，更進一步來說，帶著具有壓力觸覺感測器的手套30可偵測10根手指下壓的動作及力量大小。具有壓力觸覺感測器的手套30位於10根手指下的壓力感測元件32偵測到的手指下壓的動作及力量大小並產生一壓力值訊號，並將壓力值訊號傳輸至微處理器21，經微處理器21處理後經由輸出介面25經輸出入介面15輸出串列資料到主機10，以利進一步的應用。

具有壓力觸覺感測器的手套30之加速度計元件22與陀螺儀元件26用於感應帶著具有壓力觸覺感測器的手套30的使用者手掌的角度、姿態與動作或加速度。加速度計元件22偵測具有壓力觸覺感測器的手套30之加速度並產生一加速度訊號，並將加速度訊號傳送至微處理器21。陀螺儀元件26偵測具有壓力觸覺感測器的手套30之角度、姿態與動作，並產生一姿態訊號，並將姿態訊號傳送至微處理器21。加速度計元件22與陀螺儀元件26包含微機電加速度計(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)與微機電陀螺儀。加速度計元件22與陀螺儀元件26感應帶著具有壓力觸覺感測器的手套1的使用者手掌的角度、姿態與動作產生的加速度訊號與姿態訊號傳輸至微處理器30，經微處理器21處理後經由輸出介面25經輸出入介面15輸出串列資料到主機10，以利進一步的應用。

電源28提供具有壓力觸覺感測器的手套30運作所需的電源，並由開關27控制開啟或關閉。電源28包含電池。狀態指示燈23則顯示具有壓力觸覺感測器的手套30的使用狀態，例如開啟或關閉的狀態。模式開關29則用於選擇具有壓力觸覺感測器的手套30的使用模式。

第三B圖顯示具有壓力觸覺感測器的手環一實施例。由於前述實施例中的手套係為執行主要功能之元件包含微處理器20、加速度計元件22、壓力感測元件24、陀螺儀元件26及電源28的載台，因此可使用指環與載台承載主要元件。如第三B圖所示，具有壓力觸覺感測器的手環31包含載台38與複數個指環36。於一實施例中，每一指環36上具有一壓力感測元件32，每一壓力感測元件32位於指環36的接觸面。而微處理器21、加速度計元件22、陀螺儀元件26及電源28則位於載台38。具有壓力觸覺感測器的手環31同樣可進一步包含狀態指示燈23、輸出介面25、開關27及模式開關29，設置於載台38上。

利用具有壓力觸覺感測器的手套30或具有壓力觸覺感測器的手環31透過顯示裝置13操作使用者介面16允許使用者操作應用程式的控制項。控制項是圖形化作業系統、應用程式中的共同元件。控制項包含，但不限於，游標、捲軸、微調框控制項、尺寸調整框、核取方塊、拉下功能表及按鈕。在本發明的實施例中，控制項可透過使用具有壓力觸覺感測器的手套30或具有壓力觸覺感測器的手環31所產生的手指壓力感測以及手掌角度、姿態與動作資料，為使用者提供更多可供操作的控制項。例如，通過具有壓力觸覺感測器的手套30或具有壓力觸覺感測器的手環31的壓力以及手掌角度、姿態與動作感測資料，可改變控制項的參數，包含控制項的速度、大小、面積、顏色濃淡、角度、體積、增減量等。通過具有壓力觸覺感測器的手套30或具有壓力觸覺感測器的手環31的壓力以及手掌角度、姿態與動作感測資料，可提供使用者更多具備更多控制項或具有更多參數之控制項的使用者介面，令使用者介面能以更快速度、 更準確地回應使用者的命令，更能依照使用者的意圖密切地運作。

第四A圖至第四E圖為根據本發明實施例之壓力與動態感測控制的示意圖。請參考第四A圖所示，以捲軸控制項為例，當使用者透過顯示裝置13a操作應用程式之使用者介面16a，具有壓力觸覺感測器的手套30或具有壓力觸覺感測器的手環31的手指壓力或手掌動作可用於控制捲軸161上下移動的速度。當手套30或手環31的手指移動游標162點選捲軸161，施加的手指壓力越大或手掌移動越快，則捲軸161上下移動的速度就越快。手套30或手環31的手指壓力或手掌移動速度與捲軸161移動的速度的關係可為線性或非線性。

請參考第四B圖所示，當使用者透過顯示裝置13a操作應用程式之使用者介面16b之微調框控制項時，手套30或手環31的手指移動游標162點選微調框輸入欄位163，而施加的手指壓力大小或手掌移動速度可控制輸入欄位163中的值向上遞增或向下遞減的速度。手套30或手環31的手指壓力或手掌移動速度與微調框輸入欄位163的值向上遞增或向下遞減的速度關係可為線性或非線性。

控制項的參數隨手套30或手環31的手指壓力或手掌移動速度的變化並不限於速度。透過功能表可輕易選擇其他參數，包含比例、大小、面積、顏色濃淡、角度、體積、形狀、增減量等。例如捲軸快慢、微調控制項的比例、調整游標大小、手柄的位置、按鈕的形狀、下拉式功能表等。

請參考第四C圖所示，當使用者操作使用者介面16c之尺寸調整框164時，手套30或手環31的手指移動游標162點選尺寸調整框164的一角，而施加的手指壓力大小或手掌移動速度可控制尺寸調整框164的大小或面積增加或減小的速度。手套30或手環31的手指壓力或手掌移動速度與尺寸調整框164的大小或面積增加或減小的速度關係可為線性或非線性。

請參考第四D圖所示，當使用者以具有壓力觸覺感測器的手套30或具有壓力觸覺感測器的手環31取代傳統輸入裝置例如滑鼠操作文書處理應用程式，手套30或手環31的手指移動游標162點選使用者介面16d文章中一個單字或文章一部分例如一或多個段落，手套30或手環31的手指壓力或手掌移動速度可控制點選區域擴大或縮小的速度與範圍，手指或手掌的移動方向控制點選區域擴大或縮小的方向。手套30或手環31的手指壓力或手掌移動速度與點選區域擴大或縮小的速度與範圍的關係可為線性或非線性。

請參考第四E圖所示，當使用者以具有壓力觸覺感測器的手套30或具有壓力觸覺感測器的手環31操作繪圖應用程式，手套30或手環31的手指移動游標162點選使用者介面16e之圖形中一區域，手套30或手環31的手指壓力或手掌移動速度可控制點選區域擴大或縮小的速度與範圍，手指或手掌的移動方向控制點選區域擴大或縮小的方向。透過繪圖應用程式功能表可輕易選擇其他參數，例如顏色、濃淡等參數，而手指壓力或手掌移動速度可控制顏色變換或濃淡增減的速度。手套30或手環31的手指壓力或手掌移動速度與點選區域擴大或縮小的速度與範圍以及顏色變換或濃淡增減的速度的關係可為線性或非線性。

第五A圖與第五B圖顯示根據本發明實施例之壓力感測控制的方法。如第五A圖所示，首先於步驟401中，將手套之手指置於使用者選定位置並偵測手指之位置。接著於步驟402中，判斷手指是否有施加壓力。若手指有施加壓力，然後於步驟403中，偵測手套之手指所施加的壓力值。接著於步驟404中，根據手指所施加的壓力值改變控制項參數值。若手指未施加壓力，則於步驟405中，偵測手套之動作。接著於步驟406中，判斷手套是否有動作。若手套有動作，則於步驟407中，根據手套之動作改變控制項參數值。最後於步驟408中，判斷使用者是否有新的操作。若使用者有新的操作，則重新執行步驟401。若使用者沒有新的操作，則結束操作。

如第五B圖所示，首先於步驟411中，將手環之指環置於使用者選定位置並偵測指環之位置。接著於步驟412中，判斷指環是否有施加壓力或使用者手指對指環是否有施加壓力。若指環有施加壓力，然後於步驟413中，偵測手環之指環所施加的壓力值。接著於步驟414中，根據指環所施加的壓力值改變控制項參數值。若指環未施加壓力，則於步驟415中，偵測手環之動作。接著於步驟416中，判斷手環是否有動作。若手環有動作，則於步驟417中，根據手環之動作改變控制項參數值。最後於步驟418中，判斷使用者是否有新的操作。若使用者有新的操作，則重新執行步驟411。若使用者沒有新的操作，則結束操作。

本發明之壓力與動態感測控制的系統與方法利用具有壓力感測元件、加速度計元件與陀螺儀元件之電子手套或手環以感應穿戴電子手套或手環的使用者手指的下壓力道、手掌的現有角度、姿態與動作，並同時輸出10個手指及手掌的目前狀態至主機，以操作使用者介面並執行應用程式，具備多樣且靈活的操作功能。

上述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟悉此技藝之人士能了解本發明之內容並據以實施，當不能據以限定本發明之專利範圍，即凡其他未脫離本發明所揭示精神所完成之各種等效改變或修飾都涵蓋在本發明所揭露的範圍內，均應包含在以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧主機
12‧‧‧處理器
13‧‧‧顯示裝置
13a‧‧‧顯示裝置
14‧‧‧儲存媒體
15‧‧‧輸出入介面
16‧‧‧使用者介面
16a~16e‧‧‧使用者介面
17‧‧‧系統匯流排
18‧‧‧應用程式
20‧‧‧具有壓力觸覺感測器的的手套或手環
21‧‧‧微處理器
22‧‧‧加速度計元件
23‧‧‧狀態指示燈
24‧‧‧壓力感測元件
25‧‧‧輸出介面
26‧‧‧陀螺儀元件
27‧‧‧開關
28‧‧‧電源
29‧‧‧模式開關
20‧‧‧控制模組
30‧‧‧手套
31‧‧‧手環
32‧‧‧壓力感測元件
34‧‧‧控制模組
36‧‧‧指環
38‧‧‧載台
161‧‧‧捲軸
162‧‧‧游標
163‧‧‧微調框輸入欄位
164‧‧‧尺寸調整框
401‧‧‧將手套之手指置於選定位置並偵測手指之位置
402‧‧‧判斷手指是否施加壓力
403‧‧‧偵測手套之手指所施加的壓力值
404‧‧‧根據手指所施加的壓力值改變控制項參數值
405‧‧‧偵測手套之動作
406‧‧‧判斷手套是否有動作
407‧‧‧根據手套之動作改變控制項參數值
408‧‧‧判斷是否有新的操作
411‧‧‧將手環之指環置於選定位置並偵測指環之位置
412‧‧‧判斷指環是否有施加壓力
413‧‧‧偵測手環之指環所施加的壓力值
414‧‧‧根據指環所施加的壓力值改變控制項參數值
415‧‧‧偵測手環之動作
416‧‧‧判斷手環是否有動作
417‧‧‧根據手環之動作改變控制項參數值
418‧‧‧判斷是否有新的操作

第一圖顯示根據本發明一實施例之壓力與動態感測控制的系統之方塊圖。 第二圖顯示根據本發明一實施例之具有壓力觸覺感測器的手套或手環的系統方塊圖。 第三A圖與第三B圖分別顯示具有壓力觸覺感測器的手套與手環之實施例。 第四A圖至第四E圖為根據本發明實施例之壓力與動態感測控制的示意圖。 第五A圖與第五B圖顯示根據本發明實施例之壓力感測控制的方法。

401‧‧‧將手套之手指置於選定位置並偵測手指之位置

402‧‧‧判斷手指是否有施加壓力

403‧‧‧偵測手套之手指所施加的壓力值

404‧‧‧根據手指所施加的壓力值改變控制項參數值

405‧‧‧偵測手套之動作

406‧‧‧判斷手套是否有動作

407‧‧‧根據手套之動作改變控制項參數值

408‧‧‧判斷是否有新的操作

Claims (21)

1. 一種壓力與動態感測控制的方法，包含： 提供一手套與一主機，該手套具有壓力與動態感測功能以透過該主機之至少一使用者介面操作該主機之至少一應用程式的複數個控制項，該手套之至少一手指的接觸面具有一壓力感測元件； 將該手指置於一位置； 判斷該手指是否施加壓力； 偵測該手套之動作； 判斷該手套是否有動作；及 根據該手指所施加的壓力值或該手套之動作改變該控制項之一參數值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之壓力與動態感測控制的方法，其中該控制項包含捲軸、微調框、尺寸調整框、文字點選區域、圖形區域、游標、按鈕、手柄與下拉式功能表。
3. 如申請專利範圍第1項所述之壓力與動態感測控制的方法，其中該參數包含比例、大小、面積、顏色濃淡、角度、體積、形狀、增減量。
4. 如申請專利範圍第1項所述之壓力與動態感測控制的方法，其中該參數的變化為線性或非線性。
5. 如申請專利範圍第1項所述之壓力與動態感測控制的方法，其中該手套之動作包含速度與方向。
6. 如申請專利範圍第1項所述之壓力與動態感測控制的方法，其中該主機包含個人電腦、伺服器、可擕式個人數位助理、智慧型通訊裝置、平板電腦與筆記型電腦。
7. 一種壓力與動態感測控制的方法，包含： 提供一手環與一主機，該手環具有壓力與動態感測功能以透過該主機之至少一使用者介面操作該主機之至少一應用程式的複數個控制項，該手環之至少一指環的接觸面具有一壓力感測元件； 將該指環置於一位置； 判斷該指環是否施加壓力； 偵測該手環之動作； 判斷該手環是否有動作；及 根據該指環所施加的壓力值或該手環之動作改變該控制項之一參數值。
8. 如申請專利範圍第7項所述之壓力與動態感測控制的方法，其中該控制項包含捲軸、微調框、尺寸調整框、文字點選區域、圖形區域、游標、按鈕、手柄與下拉式功能表。
9. 如申請專利範圍第7項所述之壓力與動態感測控制的方法，其中該參數包含比例、大小、面積、顏色濃淡、角度、體積、形狀、增減量。
10. 如申請專利範圍第7項所述之壓力與動態感測控制的方法，其中該參數的變化為線性或非線性。
11. 如申請專利範圍第7項所述之壓力與動態感測控制的方法，其中該手環之動作包含速度與方向。
12. 一種電腦可讀取媒體，該電腦可讀取媒體存有可執行的程式指令用以執行一壓力與動態感測控制的方法，該方法包含： 將一具有壓力與動態感測功能之手套之一手指置於一位置，該手套之至少一手指的接觸面具有一壓力感測元件，該手套透過一主機之至少一使用者介面操作該主機之至少一應用程式的複數個控制項； 判斷該手指是否施加壓力； 偵測該手套之動作； 判斷該手套是否有動作；及 根據該手指所施加的壓力值或該手套之動作改變該控制項之一參數值。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電腦可讀取媒體，其中該控制項包含捲軸、微調框、尺寸調整框、文字點選區域、圖形區域、游標、按鈕、手柄與下拉式功能表。
14. 如申請專利範圍第12項所述之電腦可讀取媒體，其中該參數包含比例、大小、面積、顏色濃淡、角度、體積、形狀、增減量。
15. 如申請專利範圍第12項所述之電腦可讀取媒體，其中該參數的變化為線性或非線性。
16. 如申請專利範圍第12項所述之電腦可讀取媒體，其中該手套之動作包含速度與方向。
17. 一種電腦可讀取媒體，該電腦可讀取媒體存有可執行的程式指令用以執行一壓力與動態感測控制的方法，該方法包含： 將一具有壓力與動態感測功能之手環之一指環置於一位置，該手環之至少一指環的接觸面具有一壓力感測元件，該手環透過一主機之至少一使用者介面操作該主機之至少一應用程式的複數個控制項； 判斷該指環是否施加壓力； 偵測該手環之動作； 判斷該手環是否有動作；及 根據該指環所施加的壓力值或該手環之動作改變該控制項之一參數值。
18. 如申請專利範圍第17項所述之電腦可讀取媒體，其中該控制項包含捲軸、微調框、尺寸調整框、文字點選區域、圖形區域、游標、按鈕、手柄與下拉式功能表。
19. 如申請專利範圍第17項所述之電腦可讀取媒體，其中該參數包含比例、大小、面積、顏色濃淡、角度、體積、形狀、增減量。
20. 如申請專利範圍第17項所述之電腦可讀取媒體，其中該參數的變化為線性或非線性。
21. 如申請專利範圍第17項所述之電腦可讀取媒體，其中該手環之動作包含速度與方向。