三維空間書寫遙控裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三維空間書寫遙控裝置。為了克服現(xiàn)有紅外遙控激光筆、無(wú)線和藍(lán)牙鼠標(biāo)等使用不方便，操作距離短等不足，本發(fā)明包括移動(dòng)終端、固定終端、PC機(jī)，所述移動(dòng)終端包括數(shù)據(jù)采集單元、發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元、無(wú)線發(fā)射單元，所述數(shù)據(jù)采集單元具有加速度傳感器、陀螺儀、按鍵，所述加速度傳感器、陀螺儀、按鍵分別與發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元連接，該發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元與無(wú)線發(fā)射單元連接，所述固定終端包括接收端數(shù)據(jù)處理單元、接受無(wú)線發(fā)射單元信息的無(wú)線接收單元，該無(wú)線接收單元與接收端數(shù)據(jù)處理單元連接，該接收端數(shù)據(jù)處理單元與PC機(jī)連接。本發(fā)明用于課堂教學(xué)、學(xué)術(shù)報(bào)告中，能夠使人離開計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維空間書寫、遙控指示，實(shí)用性很強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】三維空間書寫遙控裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于加速度傳感器和陀螺儀的空間書寫遙控裝置，具體為一種三維空間書寫遙控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著多媒體的發(fā)展，在教學(xué)或各種學(xué)術(shù)講座中都廣泛應(yīng)用多媒體技術(shù)，如PPT、FLASH等，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以增加授課內(nèi)容的生動(dòng)性。在學(xué)術(shù)活動(dòng)中，專家、學(xué)者進(jìn)行講解時(shí)，也廣泛使用多媒體。
[0003]目前在多媒體教學(xué)中主要使用紅外遙控激光筆、無(wú)線和藍(lán)牙鼠標(biāo)、熒光筆等進(jìn)行控制和輸入。
[0004]紅外遙控激光筆是一款適用于計(jì)算機(jī)及多媒體投影機(jī)上進(jìn)行電子文件演示的電子產(chǎn)品，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的使用已經(jīng)很普遍了，它在傳統(tǒng)激光教鞭只具有激光指示功能夕卜，增加了遙控文件翻頁(yè)的功能，只需簡(jiǎn)單地按動(dòng)激光筆上、下翻頁(yè)按鈕，就可以無(wú)線方式遙控計(jì)算機(jī)上、下翻頁(yè)，使得演示者可以不觸摸計(jì)算機(jī)就可以對(duì)電子文檔的自由翻頁(yè)和隨意演示。但是它的使用距離受限，且不能添加圖文、注釋等，并且激光對(duì)眼睛有很大傷害。
[0005]無(wú)線和藍(lán)牙鼠標(biāo)在教學(xué)中也起到一定的作用，但其使用距離短，且要放在平面上進(jìn)行操作。老師們?cè)诮虒W(xué)演示的過程中，往往需要坐在計(jì)算機(jī)旁邊，一邊操作計(jì)算機(jī)一邊進(jìn)行講解，本來(lái)提供方便的多媒體演示設(shè)備，卻把老師們豐富的肢體語(yǔ)言給束縛了。
[0006]在PPT、FLASH等的演示過程中，也經(jīng)常用到熒光筆，雖然它能在演示過程中添加注釋、圖文等操作，但其使用不方便，操作距離很短，且必須要用鼠標(biāo)或鍵盤進(jìn)行操作。
[0007]這幾種裝置和操作方式在教學(xué)或各種學(xué)術(shù)講座中都碰到這樣的尷尬，如改變投影幻燈片的內(nèi)容而進(jìn)行上下翻頁(yè)等操作，適當(dāng)?shù)奶砑幼⑨尯蛨D文時(shí)，講解者不得不回到計(jì)算機(jī)旁邊通過鼠標(biāo)或鍵盤來(lái)完成，這給講解者帶來(lái)極大的不便，也影響講解者的思路和講解效果，這對(duì)于教師給學(xué)生授課時(shí)顯得尤其凸顯。如何讓使用者在教學(xué)演示時(shí)徹底解放出來(lái)，真正實(shí)現(xiàn)“走到哪里，講到哪里，講到哪里，指到哪里”，讓使用者在教學(xué)、演示時(shí)可以隨意走動(dòng)，最大限度發(fā)揮肢體語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，讓教學(xué)、演講更生動(dòng)，更完美，成了急需解決的一大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述不足，提供一種三維空間書寫遙控裝置，它能夠使使用者離開計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維空間書寫、遙控，在教學(xué)演示時(shí)可以隨意走動(dòng)，隨意在空間操作添加圖文、注釋等，最大限度發(fā)揮肢體語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，讓教學(xué)、演講更生動(dòng)，更完美，使使用者在教學(xué)演示時(shí)徹底解放出來(lái)，不受空間限制，可在較遠(yuǎn)距離范圍控制多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)幻燈片內(nèi)容改變、寫字、繪圖、上下翻頁(yè)等操作，且操作簡(jiǎn)便，體積小，功耗低，制造成本低，攜帶和使用方便，實(shí)用性很強(qiáng)。
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，該三維空間書寫遙控裝置，包括移動(dòng)終端、固定終端、PC機(jī)，所述移動(dòng)終端包括數(shù)據(jù)采集單元、發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元、無(wú)線發(fā)射單元，所述數(shù)據(jù)采集單元具有加速度傳感器、陀螺儀、按鍵，所述加速度傳感器、陀螺儀、按鍵分別與發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元連接，該發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元與無(wú)線發(fā)射單元連接，所述固定終端包括接收端數(shù)據(jù)處理單元、接受無(wú)線發(fā)射單元信息的無(wú)線接收單元，該無(wú)線接收單元與接收端數(shù)據(jù)處理單元連接，該接收端數(shù)據(jù)處理單元與PC機(jī)連接。
[0010]所述數(shù)據(jù)采集單元的加速度傳感器、陀螺儀、按鍵，以及發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元、無(wú)線發(fā)射單元集成在所述移動(dòng)終端內(nèi)部。
[0011]所述無(wú)線接收單元、接收端數(shù)據(jù)處理單元集成在所述固定終端內(nèi)部。
[0012]本發(fā)明移動(dòng)終端的按鍵、加速度傳感器和陀螺儀所采集的數(shù)據(jù)，通過無(wú)線發(fā)射單元發(fā)送給固定終端；固定終端接收來(lái)自移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)，利用微處理器將加速度傳感器采集的空間三軸的加速度值轉(zhuǎn)換為三軸的軌跡，將陀螺儀采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成角速度轉(zhuǎn)發(fā)給PC機(jī)，由PC機(jī)進(jìn)行繪圖和操作，從而實(shí)現(xiàn)空間手寫輸入的功能。
[0013]本發(fā)明采用三軸加速度傳感器和陀螺儀檢測(cè)操作動(dòng)作，將檢測(cè)到的加速度和角度數(shù)據(jù)通過積分運(yùn)算，感知角度、速度、位移等參量。
[0014]本發(fā)明集成到移動(dòng)終端中，感知操作者的手或其它器官移動(dòng)的動(dòng)作，根據(jù)傳感器采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)上的輸入、繪圖和控制。
[0015]本發(fā)明基于三軸加速度傳感器和陀螺儀輸入設(shè)備，可以脫離二維平面，在三維空間控制PC機(jī)進(jìn)行繪圖、書寫等；另外由于三軸加速度傳感器和陀螺儀體積微小、可批量生產(chǎn)、精度較高，可以基于它設(shè)計(jì)各種形狀和功能的輸入設(shè)備。
[0016]本發(fā)明不受空間限制，可在較遠(yuǎn)距離范圍控制多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)幻燈片內(nèi)容改變、寫字、繪圖、上下翻頁(yè)等操作，且操作簡(jiǎn)便，體積小，成本低，功耗低，實(shí)用性很強(qiáng)。
[0017]本發(fā)明繼承了現(xiàn)有產(chǎn)品的所有優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)離開計(jì)算機(jī)在空間繪圖、注釋等功能，為了方便數(shù)據(jù)傳送和實(shí)現(xiàn)更廣的應(yīng)用范圍，本發(fā)明采用無(wú)線通信模式，操作距離超過100 米。
[0018]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)和學(xué)術(shù)報(bào)告中，能夠使使用者離開計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維空間書寫、遙控，在教學(xué)演示時(shí)可以隨意走動(dòng)，隨意在空間操作添加圖文、注釋等，最大限度發(fā)揮肢體語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，讓教學(xué)、演講更生動(dòng)，更完美，使使用者在教學(xué)演示時(shí)徹底解放出來(lái)，不受空間限制，可在較遠(yuǎn)距離范圍控制多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)幻燈片內(nèi)容改變、寫字、繪圖、上下翻頁(yè)等操作，且操作簡(jiǎn)便，體積小，功耗低，制造成本低，攜帶和使用方便，實(shí)用性很強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]該附圖是本發(fā)明示意圖。
[0020]圖中，1.移動(dòng)終端，2.加速度傳感器，3.陀螺儀，4.按鍵，5.數(shù)據(jù)采集單元，6.發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元，7.無(wú)線發(fā)射單元，8.PC機(jī)，9.固定終端，10.接收端數(shù)據(jù)處理單元，
11.無(wú)線接收單元。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖所示，本發(fā)明三維空間書寫遙控裝置，包括移動(dòng)終端1、固定終端9、PC機(jī)8，移動(dòng)終端I包括數(shù)據(jù)采集單元5、發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元6、無(wú)線發(fā)射單元7 (具有RF無(wú)線發(fā)射電路)，數(shù)據(jù)采集單元5具有加速度傳感器2 (分別輸出三組沿X、Y、Z軸方向的加速度數(shù)據(jù))、陀螺儀3(采用三軸陀螺儀，可以輸出空間旋轉(zhuǎn)的角速度數(shù)據(jù))、按鍵4，加速度傳感器
2、陀螺儀3、按鍵(4)分別與發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元6連接，發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元6與無(wú)線發(fā)射單元7連接，固定終端9包括接收端數(shù)據(jù)處理單元10、接受無(wú)線發(fā)射單元7信息的無(wú)線接收單元11 (該無(wú)線接收單元11具有RF接收電路，負(fù)責(zé)接收來(lái)自移動(dòng)終端I的加速度和空間旋轉(zhuǎn)的角速度數(shù)據(jù))，無(wú)線接收單元11與接收端數(shù)據(jù)處理單元10連接，接收端數(shù)據(jù)處理單元10與PC機(jī)8連接。數(shù)據(jù)采集單元5的加速度傳感器2、陀螺儀3、按鍵4，以及發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元6、無(wú)線發(fā)射單元7集成在所述移動(dòng)終端I內(nèi)部。
[0022]無(wú)線接收單元11、接收端數(shù)據(jù)處理單元10集成在所述固定終端9內(nèi)部。
[0023]為了濾除系統(tǒng)隨機(jī)誤差，本發(fā)明采用基于雙狀態(tài)預(yù)測(cè)的卡爾曼濾波器對(duì)加速度傳感器2輸出信號(hào)進(jìn)行濾波處理。為了抑制外界環(huán)境因素導(dǎo)致的非線性誤差，本發(fā)明依據(jù)非線性特性，設(shè)計(jì)了基于加速度傳感器2的非線性特性曲線的加速度數(shù)值修正算法。通過利用加速度傳感器2的溫度補(bǔ)償、標(biāo)定補(bǔ)償和非線性補(bǔ)償，減小該類非線性誤差。
[0024]使用時(shí)，手持移動(dòng)終端1，移動(dòng)終端I的按鍵4有四個(gè):K1設(shè)置任意點(diǎn)作為參考點(diǎn)，K2設(shè)置顯示屏上的光標(biāo)，K3為翻頁(yè)功能鍵，K4繪圖、注釋等功能鍵。無(wú)線接收單11接收來(lái)自無(wú)線發(fā)射單元7的數(shù)據(jù)并送入接收端數(shù)據(jù)處理單元10，由接收端數(shù)據(jù)處理單元10對(duì)其接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，恢復(fù)手寫筆在空中寫的內(nèi)容，并在PC機(jī)上顯示出來(lái)。其無(wú)線發(fā)射的最遠(yuǎn)距離可超過100米。
[0025]接收端數(shù)據(jù)處理單元與PC機(jī)通過串口或USB 口進(jìn)行連接，由PC機(jī)處理接收的數(shù)據(jù)并根據(jù)接收的指令數(shù)據(jù)調(diào)用相關(guān)控件，進(jìn)行翻頁(yè)、繪圖等操作，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線輸入功能。
[0026]本發(fā)明采集的數(shù)據(jù)通過無(wú)線發(fā)射單元7發(fā)送給固定終端9 ;固定終端9接收來(lái)自移動(dòng)終端I的數(shù)據(jù)，利用微處理器將加速度傳感器2采集的空間三軸的加速度值轉(zhuǎn)換為三軸的軌跡，將陀螺儀3采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成角速度轉(zhuǎn)發(fā)給PC機(jī)，PC機(jī)調(diào)用相關(guān)控件進(jìn)行繪圖和操作，從而實(shí)現(xiàn)空間手寫輸入的功能。
【權(quán)利要求】
1.一種三維空間書寫遙控裝置，包括移動(dòng)終端(I)、固定終端(9)、PC機(jī)(8)，其特征在于，所述移動(dòng)終端(I)包括數(shù)據(jù)采集單元(5)、發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元(6)、無(wú)線發(fā)射單元(7)，所述數(shù)據(jù)采集單元(5)具有加速度傳感器(2)、陀螺儀(3)、按鍵(4)，所述加速度傳感器(2)、陀螺儀(3)、按鍵(4)分別與發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元(6)連接，該發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元(6)與無(wú)線發(fā)射單元(7)連接，所述固定終端(9)包括接收端數(shù)據(jù)處理單元(10)、接受無(wú)線發(fā)射單元(7)信息的無(wú)線接收單元(11)，該無(wú)線接收單元(11)與接收端數(shù)據(jù)處理單元(10)連接，該接收端數(shù)據(jù)處理單元(10)與PC機(jī)⑶連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維空間書寫遙控裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集單元(5)的加速度傳感器(2)、陀螺儀(3)、按鍵(4)，以及發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元(6)、無(wú)線發(fā)射單元(7)集成在所述移動(dòng)終端(I)內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維空間書寫遙控裝置，其特征在于，所述無(wú)線接收單元(11)、接收端數(shù)據(jù)處理單元(10)集成在所述固定終端(9)內(nèi)部。
【文檔編號(hào)】G06F3/0346GK103677321SQ201210358101
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月21日
【發(fā)明者】宋慶恒, 王曉鵬, 黃利軍, 殷富有 申請(qǐng)人:懷化學(xué)院