[发明专利]用于矫正握笔姿势的电子手写笔及方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于矫正握笔姿势的电子手写笔，具体涉及通过检测手指握笔的姿势以及设定笔的参数检测握笔姿势的正确性，然后通过提供声音和视觉反馈为用户提供矫正建议来实现智能矫正握笔姿势的手写笔及方法。

背景技术：随着电子产品的普及，笔式交互潜移默化地影响着人们的生活，尤其在触摸屏上使用时，用笔输入的方式充分利用了笔的各种固有属性，例如笔的倾斜角、旋转角、方位角以及压力等，因此具有比手指触摸输入拥有输入带宽高、精准度高等优势。在关于人们使用笔时笔的固有属性的各个参数范围已经由Yizhong Xin,Xiaojun Bi,Xiangshi Ren(参考文献：Natural Use Profiles for the Pen:An Empirical Exploration of Pressure,Tilt,and Azimuth，CHI'12,May5-10,2012,Austin,Texas,USA.)给出，比如人们使用正确姿势书写绘画时的笔倾斜角95％的范围在[47°-77°]之间，因此利用笔的中央处理控制模块存储正确握笔姿势时的笔倾斜角范围，确定在使用笔时倾斜角是否符合该范围，以判断握笔姿势的正确与否是可行的。

但是即使现阶段电子产品普及广泛，学生在学校学习还是以纸质媒介为主，而且练习硬笔书法、绘画等关于教学方面的活动，纸质媒介依然有相当大的优势，与此同时，中小学生的近视率呈上升趋势，这与平时没有养成正确的写字习惯关系紧密。家长和学校迫切希望能够找到一种能够有效纠正写字姿势、防止近视发生的方法，通过矫正握笔姿势来协助纠正写字姿势可以弥补这一需求。目前的矫正笔多通过奇特的外形构造，迫使使用者以固定的姿势握笔达到矫正目的，没有提供智能反馈机制，难以达到彻底矫正握笔姿势的目的。

发明内容

发明目的：本发明提供一种用于矫正握笔姿势的电子手写笔及方法，其目的是解决在无人监督的情况下，握笔姿势不正确的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种用于矫正握笔姿势的电子手写笔，包括笔管，其特征在于：该手写笔包括手势检测模块、距离传感模块、陀螺仪、中央处理模块、控制按键、扬声器、供电模块和显示屏，该手势检测模块位于笔身前端的笔管表面；距离传感模块位于笔管尾端；陀螺仪与中央处理模块设置于笔管的内部；控制按键、扬声器和显示屏位于正确握笔姿势时手指接触不到的位置；手势检测模块、距离传感模块、陀螺仪和控制按键连接至中央处理模块，中央处理模块与扬声器、供电模块和显示屏连接。

利用上述的用于矫正握笔姿势的电子手写笔所实施的矫正方法，其特征在于：该矫正方法的具体步骤如下：

(1)在使用笔书写、绘画等操作时，使用者将笔管握在大拇指、食指、中指之间，手指与手势检测模块相接触，手势检测模块覆盖在笔管前端，手势检测模块为能够检测手指握笔位置的矩阵柔性PCB板，将PCB板布满压力检测器，利用压力检测器检测手指与笔管接触时的电信号并将该信号传送到中央处理模块，利用中央处理模块将通过矩阵柔性PCB矩阵中检测到的手指与柔性PCB矩阵接触位置的中心点(x,y)的数量与各个中心点之间的距离来判断手指在笔管上抓取部位的形状判断握笔姿势是否正确：若检测到的手指与柔性PCB接触的中心点(x,y)的数量不等于3，则说明使用者使用两个、四个或者五个手指握笔，中央处理模块判定握笔姿势错误，由于能够检测到大拇指接触位置的中心点(x_t，y_t)与食指接触位置中心点(x_i，y_i)以及中指接触位置的中心点(x_m，y_m)，其中三个点中任两个点的距离值大于PCB板长度的三分之一的长度则判定书写姿势不正确，同时根据对正确握笔姿势的观察，食指在前，拇指在左后，中指在右下，食指应较拇指低些的正确握笔姿势，可以知道这三个手指在PCB板上的接触位置的关系存在y_t>y_i>y_m,否则判定握笔姿势不正确；

(2)利用距离检测模块内安装的距离传感器检测延笔的中轴线向笔尾方向延长线上的遮挡物与笔尾的距离D，根据距离传感模块发射红外脉冲返回的时间可以计算出D，由公式

D＝CΔt/2           (1)