一种基于柔性压力传感器的足部书写板的制作方法

本发明属于电子信息识别领域，涉及一种足部书写板。

背景技术：

现有计算机文字输入设备中，绝大多数为人手进行操作的，如手写板、键盘等，而对于上肢行动不便的用户来说，难以实现这些传统设备的文字输入。而人体下肢，特别是腿部和足部一直没有参与到与计算机的文字输入中来，对于上肢不健全而下肢健全的人来说，加入足部的交互能使他们实现与计算机的交互，同时体会到书写的乐趣。现有的触屏操作设备仅适用于触摸力较小、压力较均匀、较清洁的工作环境，而人体足部的力量较大、精准控制较差、工作环境较为恶劣，且会有突然冲击，因此现有的设备难以实现由手写直接转换为足部书写。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种基于柔性压力传感器的足部书写板。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于柔性压力传感器的足部书写板，包括底板和依次设置在其上的传感器基板和保护层，所述底板上设置有供电模块、信息处理模块、数据传输模块，所述传感器基板包括阵列分布的压力传感器、数据采集电路，所述保护层上设置有电源开关、液晶显示屏和铺设在压力传感器阵列上的柔性保护膜。

所述供电模块与信息处理模块、数据传输模块、数据采集模块和液晶显示屏相连，包括内置电源、充电接口。

所述信息处理模块与数据传输模块相连，包括信号调理单元、微控制单元和数据存储单元，所述微控制单元为mcu或arm。

所述数据传输模块与数据采集模块相连，包括无线数据通讯单元和usb接口。

所述数据存储单元中存储有模板库、单词库和语句库；

所述传感器基板阵列分布的压力传感点阵密度为2点/cm²、4点/cm²或8点/cm²，压力测量范围10-5000kpa。

所述供电模块的内置电源为锂电池、镍氢电池或铅酸电池。

所述无线数据通讯单元的通讯模式为z-wave、zigbee、蓝牙、wifi或红外。

与现有技术相比，本发明利用柔性压力传感器，在计算机文字输入设备中加入足部的交互，对于上肢行动不便的人来说，能让这些人通过下肢实现与计算机的文字输入。

附图说明

图1是本发明的足部书写板立体结构示意图。

图2是本发明的足部书写板表面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作详细说明。

如图1所示，本发明的足部书写板包括保护层1、传感器基板6和底板9。保护层1包括覆盖在传感器基板6上的柔性塑料薄膜，保护层1下设置有系统开关2，液晶显示屏3，,故障指示灯4和工作指示灯5；传感器基板6上的柔性压力传感器为基于mems工艺采用压敏导电硅胶和压阻电子浆料定制加工而成，呈阵列分布，并根据保护层1表面的感应区域对应设置，点阵密度可调，如2点/cm²、4点/cm²、8点/cm²，测量范围10-5000kpa，柔性压力传感器7前端设置有数据采集模块8；底板9上设置有供电模块13、信息处理模块10、数据传输模块12。供电模块13与信息处理模块10、数据传输模块12和数据采集模块8相连，包括锂电池、镍氢电池或铅酸电池内置电源、充电接口14；信息处理模块10与数据传输模块12、数据采集模块8相连，包括信号调理单元、微控制单元和数据存储单元，所述微控制单元为mcu或arm；数据传输模块12与数据采集模块5相连，包括无线数据通讯单元和usb接口11；数据采集模块8包括信号接收电路、信号放大电路和数据采集卡，信号接收电路为电桥电路，可以提高传感器精度和信号稳定性，信号放大电路采用运算放大器。

如图2所示，本发明的足部书写板表面设置有电源开关2、液晶显示屏3、故障指示灯4、工作指示灯5以及9个基于柔性压力传感器的感应区，包括“左移”感应区1.1a、“右移”感应区1.1b、“左取消”感应区1.2a、“右取消”感应区1.2a、左足放置区1.3a、右足放置区1.3b、“左确定”感应区1.4a、“右确定”感应区1.4a、书写感应区。

如图1所示，本发明的基于柔性压力传感器的步态交互方法，其工作步骤为：

(1)、工作时，打开电源开关2，工作指示灯5亮起黄灯，足部书写板正常开机；

(2)、将左脚放在左足放置区1.3a，右脚放在右足放置区1.3b，2s后工作指示灯亮起绿灯，足部书写板可以开始工作；

(3)、此时，左(右)脚不动，右(左)脚离开右(左)脚放置区1.3b，到书写感应区1.5进行书写，注意，书写时需要将一只脚一直放置于左/右脚放置区1.3a/1.3b，用另一只脚进行书写，即右脚书写时，左脚放置在右脚放置区1.3b；即左脚书写时，右脚放置在左脚放置区1.3a；左/右“确认”感应区1.2a/1.2b和左/右“取消”感应区1.4a/1.4b是为了方便左右脚的交替工作而设置的，功能相同；

(4)、足部书写板内部信息处理芯片将压力信息进行去噪识别处理，提取单字的特征，落笔顺序，笔画、形状、轮廓、偏旁等，对用户的字与汉字数据库中的模板进行匹配，不能确定的字则根据概率则给出类似字，汉字匹配之后，将汉字信息传输给计算机进行后续处理，同时将汉字以较大字体显示在液晶显示屏中，并根据概率列出多个类似字，将类似字以较小字体进行显示，供操作者选择；

操作者用脚按压左/右“确定”感应区1.4a/1.4b选中当前以较大字体显示的汉字，若汉字不是以较大字体显示的汉字，而在以较小字体显示的汉字中，则操作者可用脚按压“左移”感应区1.1a或者“右移”感应区1.1b来选择想表达的汉字，选中之后，左/右“确定”感应区1.4a/1.4b确认，若显示的汉字中没有要书写的汉字，则按压左/右“取消”感应区1.2a/1.2b取消本此输入，在按压左/右“取消”感应区1.2a/1.2b之后3s内按压“左移”感应区1.1a表示删除当前汉字，连续按压表示连续删除；

(5)、选择汉字之后，足部书写器会进行联想提示，即与当前汉字能组成词语的汉字，此时可按压“左移”感应区1.1a或者“右移”感应区1.1b来选择想表达的联想汉字，通过按压左/右“确定”感应区1.4a/1.4b进行确认；按压按压左/右“取消”感应区1.2a/1.2b或者直接进行下一个汉字的书写则本次联想提示自动关闭；

本发明的基于柔性压力传感器的足部书写板及其交互方法结合真人多次实验，设计出操作简单舒适、识别又相对鲁棒可靠的足部动作规范，可识别较为复杂的文字书写动作并输出对应标准指令，避免后续新增动作时出现过多动作交叠，设计动作规范时尽量遵循形象、易理解易操作的原则，然后根据操作动作时双脚的相对位置关系及对应足底压力分布的时序变化来区分和鉴别，其具体识别过程如下：

足底动作开始，足底范围内压力区域开始出现连续的变化，计算每一帧足底压力变化区域的压力点中心，压力区域中心点集，对压力中心点进行曲线拟合，判定拟合的曲线为直线还是折线；所有数据遍历完毕，进行动作判别：足底的压力变化区域拟合后为“一”，且方向自左向右，判断输出为横或点；足底的压力变化区域拟合后为“丨”，且方向从上到下，判断输出为竖或竖提；足底的压力变化区域拟合后为“┐”，且方向自左向右再自上向下，判断输出为横折；足底的压力变化区域拟合后为“∟”，且方向自上向下再自左向右，判断输出为竖折；足底的压力变化区域拟合后为“⌒”，且方向自右向左，判断输出为其他笔画；将所有笔画汇总，与足部文字数据库中存储的动作进行比对，确定判别动作所对应的文字，并输出。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理想得到的变换和改型，也应视为被涵盖在本发明的保护范围之内。