TWI391661B - 運動控制裝置及方法 - Google Patents

Description

運動控制裝置及方法

本案是關於一種運動控制裝置及方法，特別是關於利用運動實施遙控的一種運動控制裝置及方法。

目前，用以遙控一電子設備(如電視機、機上盒(STB)、數位視頻光碟(DVD)、冷氣機…等)的按鍵式遙控器包括複數按鍵、一控制器與一紅外線發射器。當該控制器偵測到該複數按鍵中一按鍵的按鍵動作時，該控制器決定該按鍵動作所對應的一控制碼，且控制該紅外線發射器發射包含該控制碼的一信息(Message)至該電子設備。

自從微機電元件(如微機電的陀螺儀、加速度計、地磁儀…等)上市以來，大家發現用這些元件設計的遙控器(或稱搖桿)可以拿來玩互動遊戲。所以這類型遙控器的設計成為熱門焦點。

微機電式遙控器可實施該按鍵式遙控器的該複數按鍵的功能。由於該按鍵式遙控器的該複數按鍵繁多，當該複數按鍵的每個按鍵都對應於微機電式遙控器之一獨特的運動時，使用者將難以記憶所有運動與區別各個運動。

因此，使微機電式遙控器有效且簡單地模擬按鍵式遙控器，成為市場的需求。

職是之故，本案發明人鑑於上述的需求，經悉心之研究，並一本鍥而不捨的精神，終發明出本案『運動控制裝置及方法』。

本案之一目的是提供一種運動控制裝置及方法，其利用分層分類法，將依序的兩運動對應至習用按鍵式遙控器一按鍵的功能，以便能利用較少種的運動模擬習用按鍵式遙控器的眾多按鍵。

本案之第一構想為提出一種運動控制裝置，其特徵包括：該運動控制裝置預設一第一主運動類型及相關於該第一主運動類型的至少一第一次運動類型，該運動控制裝置以一第一運動選擇該第一主運動類型，並以一第二運動選擇該第一次運動類型，且根據該第一主運動類型與該第一次運動類型，產生一第一信息。

本案之第二構想為提出一種運動控制方法，用以控制一受控裝置，該方法包括下列步驟：預設一第一主運動類型，該第一主運動類型包括一第一次運動類型；以一第一運動選擇該第一主運動類型；以一第二運動選擇該第一主運動類型的該第一次運動類型；及，根據該第一主運動類型與該第一次運動類型，產生用以控制該受控裝置的一第一信息。

請參閱第一圖，其為本案第一實施例所提運動控制系統30的示意圖。如圖所示，運動控制系統30包括一運動控制裝置31與運動控制裝置31所控制的一受控裝置32。

在一實施例中，運動控制裝置31的特徵包括：運動控制裝置31預設一主運動類型51及相關於主運動類型51的至少一次運動類型511，運動控制裝置31以一運動MT1選擇主運動類型51，並以一運動MT2選擇次運動類型511，且根據主運動類型51與次運動類型511，產生一信息(Message)PS1。信息PS1被提供至受控裝置32，且用以控制受控裝置32。

在構造上，運動控制裝置31可包括一感測單元41與一處理單元42。感測單元41感測運動MT1來產生一信號(Signal)S1，且感測運動MT2來產生一信號S2。

在一實施例中，感測單元41包括一陀螺儀411、一加速度計412與一地磁儀413。陀螺儀411具有至少兩個感測自由度，感測兩運動MT1、MT2，以分別產生信號S1的第一部分S11與信號S2的第一部分S21。加速度計412具有至少兩個感測自由度，感測兩運動MT1、MT2，以分別產生信號S1的第二部分S12與信號S2的第二部分S22。地磁儀413具有至少兩個感測自由度，感測兩運動MT1、MT2，以分別產生信號S1的第三部分S13與信號S2的第三部分S23。

在一實施例中，一群組41A包括陀螺儀411、加速度計412與地磁儀413。感測單元41包括群組41A的至少一成員，該至少一成員感測兩運動MT1、MT2，以產生信號S1與信號S2。

處理單元42可預設一運動類型結構50與複數主運動類型51、52、…、55。運動類型結構50可包括複數主運動類型51、52、…、55。再者，主運動類型51可包括複數次運動類型511、512；主運動類型55可包括複數次運動類型551、…、555；且次運動類型551可包括複數次運動類型5511、5512。在一實施例中，處理單元可包括一用來記錄運動類型結構50與複數主運動類型51、52、…、55的資料單元421，且主運動類型51的次運動類型511與主運動類型55的次運動類型555可相同或不同。

在一實施例中，運動控制裝置31依序做運動MT1與運動MT2，以使感測單元41對應於兩運動MT1、MT2依序產生信號S1與信號S2。處理單元42根據信號S1與主運動類型51之間的關係，選擇主運動類型51，根據信號S2與主運動類型51的次運動類型511之間的關係，選擇次運動類型511，且根據主運動類型51與次運動類型511，產生信息PS1，其中信息PS1可包括一控制碼CD1，且控制碼CD1對應於主運動類型51的次運動類型511。

在一實施例中，在信息PS1產生後，運動控制裝置31接著偵測一間隔運動MA1；在偵測到間隔運動MA1後，運動控制裝置藉由一運動MT3選擇主運動類型51的次運動類型512，且根據主運動類型51與次運動類型512，產生一信息PS2。

在一實施例中，運動控制裝置31依序做三運動MT1、MT2、MT3，以使感測單元41對應於三運動MT1、MT2、MT3依序產生三信號S1、S2、S3。處理單元42根據三信號S1、S2、S3，選擇主運動類型55次運動類型551的次運動類型5511，以產生一信息PS2。

請參閱第二圖，其為本案第二實施例所提運動控制系統60的示意圖。如圖所示，運動控制系統60包括一運動控制裝置61、運動控制裝置61所控制的一受控裝置62與一習用的按鍵式遙控器11。

按鍵式遙控器11用以控制一受控裝置62，且包括一鍵組20、一控制器2A與一紅外線發射器12。鍵組20包括複數按鍵211-215、221-224、230-239、241。當控制器2A偵測到鍵組20中一按鍵(如211)的按鍵動作時，控制器2A決定該按鍵動作所對應的一控制碼CT0，且控制紅外線發射器12發射包含控制碼CT0的一信息G1至受控裝置62。

按鍵式遙控器11的複數按鍵211-215、221-224、230-239、241眾多，若欲使複數按鍵211-215、221-224、230-239、241的每個按鍵(如211)都對應於一獨特的運動時，將讓使用者難以記憶所有運動與區別各個運動。

本案運動控制裝置61的特徵包括，運動控制裝置61模擬按鍵式遙控器11，以使運動控制裝置61相容於按鍵式遙控器11。為了避免以上所述的議題，在一實施例中，本案將按鍵式遙控器11鍵組20的複數按鍵211-215、221-224、230-239、241分類為一常用鍵組21、一特定功能鍵組(未顯示)、一箭頭鍵組22、一數字鍵組23與一不常用鍵組24。常用鍵組21包括複數按鍵211-215，箭頭鍵組22包括複數按鍵221-224，數字鍵組23包括複數按鍵230-239，且不常用鍵組24包括一按鍵241。

在一實施例中，運動控制裝置61的特徵包括：運動控制裝置61預設一主運動類型91及相關於主運動類型91的至少一次運動類型911，運動控制裝置61以一運動NT1選擇主運動類型91，並以一運動NT2選擇次運動類型911，且根據主運動類型91與次運動類型911，產生一信息PU1。信息PU1被提供至受控裝置62，且用以控制受控裝置62。

上述實施例中，主運動類型91對應於常用鍵組21，主運動類型91的次運動類型911對應於按鍵211的一功能，且運動NT2可關聯於按鍵211的該功能。信息PU1可包括一控制碼CD2，控制碼CD2對應於主運動類型91的次運動類型911，且控制碼CD2為常用鍵組21按鍵211所對應的控制碼。在一實施例中，主運動類型91亦可對應於特定功能鍵組、常用鍵組21、箭頭鍵組22、數字鍵組23與不常用鍵組24的其中之一。

在構造上，運動控制裝置61可包括一感測單元71、一處理單元72、一發光二極體73與一傳輸單元74。感測單元71感測運動NT1來產生一信號U1，且感測運動NT2來產生一信號U2，其中兩信號U1、U2可為數位信號。

在一實施例中，感測單元71可包括一感測模組711與一類比/數位轉換模組712。感測模組711依序感測兩運動NT1、NT2來產生兩信號U3、U4，其中兩信號U3、U4可為類比信號。類比/數位轉換模組712依序轉換兩信號U3、U4為兩信號U1、U2。

處理單元72可預設一運動類型結構90與複數主運動類型91-94、…。運動類型結構90可包括該複數主運動類型91-94、…。再者，主運動類型91可包括複數次運動類型911-915，且與常用鍵組21對應，其中主運動類型91的複數次運動類型911-915可分別對應於常用鍵組21的複數按鍵211-215的各自功能。主運動類型92可包括複數次運動類型921-924，且與箭頭鍵組22對應；主運動類型93可包括複數次運動類型930-939，且與數字鍵組23對應；主運動類型94可包括複數次運動類型941，且與不常用鍵組24對應。

在一實施例中，處理單元72依序接收兩信號U1、U2，根據信號U1與主運動類型91之間的關係，選擇主運動類型91，根據信號U2與主運動類型91的次運動類型911之間的關係，選擇次運動類型911，且根據主運動類型91與次運動類型911，產生一信息PU2，其中信息PU2可包括控制碼CD2。發光二極體73耦接於處理單元72，用以顯示運動控制裝置61完成一起始運動ST1的辨識。傳輸單元74耦接於處理單元42，利用信息PU1來傳輸控制碼CD2或信息PU2至受控裝置62，其中信息PU1可包括控制碼CD2或信息PU2。

接著，說明處理單元72如何根據使用者的運動決定應送出的信息PU2。因為運動控制裝置61放置在桌上時，經常會被不經意的碰觸或移動。使用者也常會把運動控制裝置61從一個位置移動到另一個位置而不是要下命令。所以我們需要定義一個明顯有意圖、不會被誤判的“起始運動ST1”，表示此起始運動ST1之後的運動均是要下命令，而非無意義的誤運動。

舉例來說，我們可以把“起始運動ST1”定義為“把運動控制裝置61拿在空中快速小範圍抖動一秒鐘”或“把運動控制裝置61快速沿某個軸轉動個大角度，然後再轉回來”或“把運動控制裝置61很用力向左揮過去再揮回來”等，只要是很明顯的有意圖運動即可。為讓使用者知道，起始運動ST1已被辨識，我們可以在起始運動ST1上另加一個有顏色的(非紅外線)發光二極體73；當發光二極體73點亮，表示起始運動ST1已被辨識。

習用按鍵式遙控器11會有很多按鍵211-215、221-224、230-239、241。本發明的運動控制裝置61用各種運動對應按鍵式遙控器11的各個按鍵。各種運動還可以細分成好幾個類型運動。為方便使用者記憶這些運動，本發明採用“分層分類法”。首先，我們把複數按鍵211-215、221-224、230-239、241分成幾大類。每大類各對應一個“類型運動”。即運動控制裝置61做某個“類型運動”就表示往後要選屬於該大類的按鍵。另外，“類型運動”用以選擇處理單元72中的“主運動類型”。

例如，我們把複數按鍵211-215、221-224、230-239、241分成(1)常用鍵組21：例如，包括電源鍵(如211)、音量增加鍵(如212)、音量減少鍵(如213)、往上選台鍵(如214)、與往下選台鍵(如215)。(2)箭頭鍵組22：例如，包括往上箭頭鍵(如221)、往下箭頭鍵(如222)、往右箭頭鍵(如223)、與往左箭頭鍵(如224)。(3)數字鍵組23：從數字0鍵至數字9鍵(如230-239)。(4)不常用鍵組24。當然，在必要時不常用鍵組24是可以有數大類型。對於各大類型分別指派所對應的類型運動(如運動NT1為其中之一)，可以有很多種作法，以下是一種例子：“往上揮，再回原點”表示“常用鍵組21”；“往右揮，再回原點”表示“箭頭鍵組22”；“往下揮，再回原點”表示“數字鍵組23”等。

作完類型運動(如運動NT1)，再來就是要做“選鍵運動(如運動NT2)”，以選出對應的按鍵，其中“選鍵運動”用以選擇處理單元72中的“次運動類型(如911)”。“選鍵運動”要儘量能與該按鍵的功能聯想在一起以方便記憶。例如：在作完常用鍵組21的類型運動(如運動NT1)後，用“以運動控制裝置61的縱向軸為軸，順時鐘轉90度以上再轉回來”來模擬轉轉鈕的運動，以代表”電源鍵(如211)”。用“往上揮，再往下揮回原來起點”代表按一次“往上選台鍵(如214)”。或當“往上揮，然後停住，但沒回原點”代表按住”往上選台鍵(如214)”不放，運動控制裝置61就每一秒送出一次“往上選台鍵(如214)”信息。然後再“往下揮回原點”就代表放開往上選台鍵(如214)。

在“箭頭鍵組22”類型中，”往上揮，然後停住，但沒回原點”代表按住”往上箭頭鍵(如221)”不放，運動控制裝置61就會每半秒或一秒送出一次”往上箭頭鍵(如221)”信息，運動控制裝置61再”往下揮回原點”，就代表放開“往上箭頭鍵(如221)”。

在“數字鍵組23”類型中，方便使用者好記憶的辦法，就是使用者拿著運動控制裝置61在空中揮寫數目字，運動控制裝置61辨認出該數字，並送出數字鍵信息。要達到這目的，運動控制裝置61要有好的硬體及軟體搭配。為成本考量起見，可以把某些數字鍵改用讓運動控制裝置61較容易辨認的運動來代替。

例如：用“往上揮，再往下揮回原來起點”，如同寫一個1字，代表按一下“數字1鍵(如231)”，用”往右揮，再往左揮，再往右揮”，如同寫一個被壓扁了的”2”字，表示按一下”數字2鍵(如232)”。在空中寫了一個被壓扁的”3”字，表示按”數字3鍵(如233)”。至於“數字4鍵(如234)”，我們可以把其中間的豎線去掉再壓扁，也就是說以”往左揮，再往右揮”來輸入。以“往左揮，再往右揮，再往左揮”如同一個被壓扁的”5”代表按”數字5鍵(如235)”。

至於壓扁的”5”和壓扁的”6”不易區別，就以“劃水平方向的兩個圓”代表“數字6鍵(如236)”；以順時鐘方向畫一個圓，然後逆時鐘方向再畫一個圓代表“數字8鍵(如238)”等。為了避免混淆，如要連作兩個以上代表數字鍵的運動時，每兩個代表數字鍵的運動間加一個小而簡單的間隔運動NA1，如“在不變動位置情況下，小範圍快速搖運動控制裝置61頂端幾下”等，這樣子使用者可以連送數個數字鍵的控制碼，而每個代表數字鍵的運動間都有間隔隔開，就不會造成誤判。

請參閱第一圖來說明本案所提的運動控制方法，其用以控制一受控裝置32，且該方法包括下列步驟：預設一主運動類型51，主運動類型51包括一次運動類型511；以一運動MT1選擇主運動類型51；以一運動MT2選擇主運動類型51的次運動類型511；及，根據主運動類型51與次運動類型511，產生用以控制受控裝置32的一信息PS1。

綜上所述，本案之運動控制裝置及方法確實能達到發明內容所設定的功效。唯，以上所述者僅為本案之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本案精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

30、60．．．運動控制系統

31、61．．．運動控制裝置

32、62．．．受控裝置

41、71．．．感測單元

411．．．陀螺儀

412．．．加速度計

413．．．地磁儀

41A．．．群組

42、72．．．處理單元

421．．．資料單元

50、90．．．運動類型結構

51、52、55、91、92、93、94．．．主運動類型

511、512、551、555、5511、5512、911-915、921-924、930-939、941．．．次運動類型

73．．．發光二極體

74．．．傳輸單元

711．．．感測模組

712．．．類比/數位轉換模組

S1、S2、S3、S4、U1、U2、U3、U4．．．信號

G1、PS1、PS2、PU1、PU2．．．信息

S11、S12、S13、S21、S22、S23．．．信號的一部分

MT1、MT2、MT3、NT1、NT2．．．運動

MA1、NA1．．．間隔運動

ST1．．．起始運動

CD1、CD2、CT0．．．控制碼

11．．．按鍵式遙控器

12．．．紅外線發射器

20．．．鍵組

21．．．常用鍵組

211-215、221-224、230-239、241．．．按鍵

22．．．箭頭鍵組

23．．．數字鍵組

24．．．不常用鍵組

2A．．．控制器

本案得藉由下列圖式之詳細說明，俾得更深入之瞭解：

第一圖：本案第一實施例所提運動控制系統的示意圖；及

第二圖：本案第二實施例所提運動控制系統的示意圖。

60．．．運動控制系統

61．．．運動控制裝置

62．．．受控裝置

71．．．感測單元

72．．．處理單元

90．．．運動類型結構

91、92、93、94．．．主運動類型

911-915、921-924、930-939、941．．．次運動類型

73．．．發光二極體

74．．．傳輸單元

711．．．感測模組

712．．．類比/數位轉換模組

U1、U2、U3、U4．．．信號

G1、PU1、PU2．．．信息

NT1、NT2．．．運動

NA1．．．間隔運動

ST1．．．起始運動

CD2、CT0．．．控制碼

11．．．按鍵式遙控器

12．．．紅外線發射器

20．．．鍵組

21．．．常用鍵組

211-215、221-224、230-239、241．．．按鍵

22．．．箭頭鍵組

23．．．數字鍵組

24．．．不常用鍵組

2A．．．控制器

Claims (20)

1. 一種運動控制裝置，其特徵包括：該運動控制裝置相容於包括一鍵組及一按鍵的一遙控器；該運動控制裝置預設與該鍵組對應的一第一主運動類型及相關於該第一主運動類型的至少一第一次運動類型，該第一次運動類型與該按鍵的一功能對應；及該運動控制裝置以一第一運動選擇該第一主運動類型，並以一第二運動選擇該第一次運動類型，且根據該第一主運動類型與該第一次運動類型，產生一第一信息，該第一信息與對應於該按鍵的一控制碼相關。
2. 如申請專利範圍第1項的運動控制裝置，其中該運動控制裝置包括：一感測單元，感測該第一運動來產生一第一信號，且感測該第二運動來產生一第二信號；及一處理單元，預設該第一主運動類型，根據該第一信號與該第一主運動類型之間的關係，選擇該第一主運動類型，根據該第二信號與該第一主運動類型的該第一次運動類型之間的關係，選擇該第一次運動類型，且根據該第一主運動類型與該第一次運動類型，產生該第一信息。
3. 如申請專利範圍第2項的運動控制裝置，其中該感測單元包括：一群組的至少一成員，感測該第一運動與該第二運動，以產生該第一信號與該第二信號，其中該群組包括一陀螺儀、一加速度計與一地磁儀。
4. 如申請專利範圍第2項的運動控制裝置，其中該感測單 元包括：一陀螺儀，具有至少兩個感測自由度，感測該第一運動與該第二運動，以分別產生該第一信號的第一部分與該第二信號的第一部分；一加速度計，具有至少兩個感測自由度，感測該第一運動與該第二運動，以分別產生該第一信號的第二部分與該第二信號的第二部分；及一地磁儀，具有至少兩個感測自由度，感測該第一運動與該第二運動，以分別產生該第一信號的第三部分與該第二信號的第三部分。
5. 如申請專利範圍第2項的運動控制裝置，其中該處理單元包括一資料單元，用來記錄該第一主運動類型。
6. 如申請專利範圍第2項的運動控制裝置，其中該運動控制裝置更包括：一發光二極體，耦接於該處理單元，用以顯示該運動控制裝置完成一起始運動的辨識；及一傳輸單元，耦接於該處理單元，用以傳輸該第一信息至一受控裝置。
7. 如申請專利範圍第1項的運動控制裝置，其中：該遙控器是用以控制一受控裝置的一按鍵式遙控器，且該鍵組包括該按鍵；及該第一信息包括該控制碼。
8. 如申請專利範圍第7項的運動控制裝置，其中該第一主運動類型對應於一特定功能鍵組、一常用鍵組、一箭頭鍵組、一數字鍵組與一不常用鍵組的其中之一。
9. 如申請專利範圍第7項的運動控制裝置，其中該第二運 動關聯於該按鍵的該功能。
10. 如申請專利範圍第1項的運動控制裝置，其中：該運動控制裝置做該第一運動與該第二運動；該運動控制裝置更預設一第二主運動類型，該第二主運動類型包括一第一次運動類型；該運動控制裝置更預設一運動類型結構，該運動類型結構包括該第一主運動類型與該第二主運動類型；及該第一主運動類型的該第一次運動類型與該第二主運動類型的該第一次運動類型可相同或不同。
11. 如申請專利範圍第1項的運動控制裝置，其中：該第一主運動類型更包括一第二次運動類型；該運動控制裝置更偵測一間隔運動；該運動控制裝置更藉由一第三運動選擇該第一主運動類型的該第二次運動類型；及該運動控制裝置更根據該第一主運動類型與該第二次運動類型，產生一第二信息。
12. 一種運動控制方法，用以控制一受控裝置，包括下列步驟：(a)預設一第一主運動類型，該第一主運動類型包括一第一次運動類型；(b)以一第一運動選擇該第一主運動類型；(c)以一第二運動選擇該第一主運動類型的該第一次運動類型；及(d)根據該第一主運動類型與該第一次運動類型，產生用以控制該受控裝置的一第一信息，藉此偵測一間隔運動和傳輸該第一信息至該受控裝置。
13. 如申請專利範圍第12項的運動控制方法，其中步驟(b)包括下列步驟：感測該第一運動來產生一第一信號；及根據該第一信號與該第一主運動類型之間的關係，選擇該第一主運動類型。
14. 如申請專利範圍第12項的運動控制方法，其中步驟(c)包括下列步驟：感測該第二運動來產生一第二信號；及根據該第二信號與該第一主運動類型的該第一次運動類型之間的關係，選擇該第一次運動類型。
15. 如申請專利範圍第12項的運動控制方法，在步驟(a)與步驟(b)之間更包括下列步驟：記錄該第一主運動類型；及顯示完成一起始運動的辨識。
16. 如申請專利範圍第12項的運動控制方法，其中：該運動控制方法相容於一按鍵式遙控方法；該按鍵式遙控方法利用一按鍵式遙控器控制該受控裝置，該按鍵式遙控器包括一鍵組，該鍵組包括一按鍵；該第一主運動類型對應於該鍵組，且該第一主運動類型的該第一次運動類型對應於該按鍵的一功能；及該第一信息包括對應於該按鍵的一控制碼。
17. 如申請專利範圍第16項的運動控制方法，其中該第一主運動類型對應於一特定功能鍵組、一常用鍵組、一箭頭鍵組、一數字鍵組與一不常用鍵組的其中之一。
18. 如申請專利範圍第16項的運動控制方法，其中該第二運動關聯於該按鍵的該功能。
19. 如申請專利範圍第12項的運動控制方法，在步驟(a)與步驟(b)之間更包括下列步驟：預設一第二主運動類型，該第二主運動類型包括一第一次運動類型，其中該第一主運動類型的該第一次運動類型與該第二主運動類型的該第一次運動類型為相同與不同的其中之一。
20. 如申請專利範圍第12項的運動控制方法，其中該第一主運動類型更包括一第二次運動類型，且該方法在步驟(d)之後更包括下列步驟：藉由一第三運動選擇該第一主運動類型的該第二次運動類型；及根據該第一主運動類型與該第二次運動類型，產生用以控制該受控裝置的一第二信息。