用于非接触式用户接口的混合输入设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本文公开的示例性的非限定性实施例总体上涉及非接触式用户接口，并且更具体地涉及数据输入系统的呼吸控制式唤醒。
[0002]相关技术的简要描述
[0003]已知有各种非接触式用户接口设备。已知用于基于光学感测和三角测量的受控元件的激活的非接触式系统，例如用于通过语音控制设备操作的系统。用于通过语音控制设备操作的一类系统是具有低功率唤醒电路(低功率音频通道耦合到麦克风和第二标准音频通道二者，并具有用来在这两个音频通道之间切换的处理器)的语音识别系统。
【发明内容】
[0004]以下综述仅是示例性的，而不旨在限定权利要求的范围。
[0005]根据一个方面，一种装置包括:传感器，其包括敏感膜，所述敏感膜被配置为提供基于用户的呼吸的信号；以及控制器，其可操作地与所述传感器相关联。所述控制器被配置为接收基于所述用户的呼吸的所述信号。
[0006]根据另一方面，另一种装置包括:呼吸传感器，其包括氧化石墨烯膜，所述氧化石墨烯膜被配置为基于湿气梯度来感测电阻抗中的变化，并将所感测的变化作为输出信号来输出；以及控制器，其被配置为处理来自所述呼吸传感器的所述输出信号。所述装置被配置为从所述呼吸传感器接收所述输出信号并响应于所述输出信号而提供信号。
[0007]根据另一方面，一种方法包括:提供包括传感器和控制器的用户接口，所述传感器包括膜，所述膜被配置为根据湿气来提供信号，所述控制器可操作地与所述传感器相关联，所述控制器包括处理器；在所述用户接口处接收来自用户的输入，所述输入包括来自所述用户的呼吸的湿度形式的湿气；从基于所述用户的呼吸的所述输入产生所述信号；以及在所述处理器处接收从来自所述用户的呼吸的所述输入产生的所述信号，并处理所述信号。
【附图说明】
[0008]在以下详细说明中，结合附图来解释前述各个方面和其他特征，其中:
[0009]图1是用于非接触式用户接口(UI)的混合输入设备的一个示例性实施例的示意性电路图，所述设备采用语音识别系统的形式；
[0010]图2是图示说明针对湿度增加，图1的设备的薄氧化石墨烯(GO)膜的响应时间的图表的图形说明；
[0011]图3是用于非接触式UI的混合输入设备的另一个示例性实施例的示意性电路图，所述设备采用语音识别系统的形式；
[0012]图4是指向语音识别系统形式的非接触式UI的语音命令的声波的图形表示；
[0013]图5是图示说明针对湿度增加，滴铸GO (drop cast GO)膜的响应时间的图表的图形说明；
[0014]图6是图示说明针对湿度脉冲，喷涂GO (sprayed GO)膜的响应时间的图表的图形说明；
[0015]图7是图示说明使用语音识别系统形式的非接触式UI的示例性方法的示图；
[0016]图8是图示说明图7的方法中处理信号的示例性方法的示图。
【具体实施方式】
[0017]诸如手势挥动、接近度和语音识别之类的非接触式用户接口(UI)是未来电子设备的发展所考虑的一些技术。其他所考虑的技术是利用用于从功率管理模式中激活设备的呼吸感测机制的那些技术。
[0018]非接触式UI的最自然的实现方式之一是使用语音识别。示例性的语音视频系统使用麦克风来将声波转换为转换为电信号，随后由处理器使用语音识别算法对所述电信号进行解释。然而，在此类系统中，麦克风和处理器的设置通常格外地消耗功率，并且不适于在诸如移动电话之类的便携式消费电子设备中以“始终开启”模式使用。为了应对此情况，现有的麦克风/处理器通常由第二用户输入来唤醒，典型地是通过用户在说话之前按下按钮。当按按钮时，UI不再是真正的无接触式，并且由此其使用的自然性和直觉性较差。另一方面，当第二用户输入是语音输入时，麦克风需要努力区分用户语音和背景噪声，并且不能分辨出设备何时应该被语音输入，这限制了该UI在吵杂环境中的使用。此外，对于在当用户说话时用户所发出的空气速度和湿度中的细微变化的检测，麦克风通常具有有限的敏感度，所述空气速度和湿度取决于用户的情绪状态、物理条件和身份。这些额外成分的检测和辨析能够实现对用户所说出的词语的更丰富的分析。
[0019]本文公开了由混合用户输入设备所限定的语音识别系统形式的非接触式UI的示例性实施例。所述混合用户输入设备包括传感器和相关联的控制器，所述传感器具有由氧化石墨烯(以下称为“G0 “)的层所限定的薄膜。所述控制器包括处理器，其能够由GO薄膜上的湿气梯度所激活。混合用户输入设备的一些示例性实施例还可以包括麦克风。与处理器相关联的软件代码被配置为解释传感器的响应，并可以将所述响应与来自麦克风的响应(如果存在的话)进行合并。在替换实施例中，传感器可以包括不同于GO的其他材料，诸如石墨稀、功能化石墨稀(funct1nalized graphene)、氟化石墨稀、辉钼矿、氮化硼、上述材料的组合等等。
[0020]具有GO的薄膜的传感器可以用于将混合用户输入设备从低功率操作(或“休眠“模式，在该模式中，混合用户输入设备的功率被降低以节能)中唤醒，并且可以在低延迟的湿度中工作。另外或可替换地，所述传感器可用于背景噪声降低、情绪状态识别和/或用户识别。
[0021]在一个实施例中，当用户开始向混合用户输入设备说话时，基于GO膜的传感器基于用户释放到环境中的湿气而提供响应。传感器所提供的响应通常是在一个相对较短的时间段内所检测到的阻抗变化。例如，这种响应的检测通常被认为是“超快的“，并且在大约10-12毫秒(ms)量级上，如本文所述的。该响应激活控制器，并发起系统的非接触式交互。随着用户开始说话，与处理器相关联的语音识别功能能够基本上同时地由传感器的响应所激活，即使是该设备处于休眠模式。
[0022]在一些实施例中，传感器的响应时间可以允许对在用户说话时由用户导入GO膜中的空气的分析(例如由处理器执行)。在所述分析过程中，可以发现与用户情绪状态中的变化相关的所选择词语中的变化。具体而言，当以不同的语调来说出类似的词语时，所述词语具有不同的频率和幅度，这提供了不同的速度特征以及不同的热量和湿气特征。传感器可以被配置为基于速度、热量和湿气特征来相应地“学习“词语，从而区分用户的不同情绪(语气识别)。使用所述传感器的系统还可以通过对用户所发出的声音的频率和幅度的连续分析以及在温度和湿气含量中的梯度的分析，来持续地改进所学习的词语。所述系统和传感器还可以被配置为补偿与背景湿气级别(例如，环境湿度)相关的温度和湿气梯度。
[0023]在一些实施例中，对所学习的所说词语的湿气分析可以用于用户识别。该方面允许传感器(单独地或与麦克风一起)用作安全措施来锁定或解锁诸如手机之类的设备。当将湿气分析用作安全措施来锁定或解锁手机时，避免了诸如密码或代码之类的安全措施的人工输入，并且用户的呼吸就可以足以解锁手机来接电话。如果未被系统所识别的用户企图使用该手机时，所检测到的在湿气特征(可以结合热度和速度特征以及使用频率和/或幅度分许的语音识别)中的差异能够阻止该手机被解锁。这是额外的安全特征。
[0024]此外，传感器响应与对音频信号的滤波处理的组合可以实现降噪。例如，传感器的响应可以结合信号处理一起用来过滤出与用户的语音无关的音频信号(例如，与湿气信号不相关的音频信号)。
[0025]在一些实施例中，传感器的响应还可以结合信号处理一起用来处