智能设备按键控制装置论文和设计-不公告发明人

全文摘要

本实用新型提供了一种智能设备按键控制装置，所述装置包含壳体、处理模块和一个或多个压电传感器；所述壳体设置于智能设备外表面，用于包覆所述智能设备；所述压电传感器设置于壳体内侧，用于采集所述壳体外表面触碰产生的弹性波信号，并将所述弹性波信号转换为电压信号；所述处理模块与所述压电传感器相连，用于根据所述压电传感器采集获得的电压信号计算获得所述壳体外表面触碰产生的触碰数据；以及将所述触碰数据与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。

主设计要求

1.一种智能设备按键控制装置，其特征在于，所述装置包含壳体、处理模块和一个或多个压电传感器；所述壳体设置于智能设备外表面，用于包覆所述智能设备；所述压电传感器设置于壳体内侧，用于采集所述壳体外表面触碰产生的弹性波信号，并将所述弹性波信号转换为电压信号；所述处理模块与所述压电传感器相连，用于根据将所述压电传感器采集获得的电压信号与预定阈值比较，根据结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。

设计方案

1.一种智能设备按键控制装置，其特征在于，所述装置包含壳体、处理模块和一个或多个压电传感器；

所述壳体设置于智能设备外表面，用于包覆所述智能设备；

所述压电传感器设置于壳体内侧，用于采集所述壳体外表面触碰产生的弹性波信号，并将所述弹性波信号转换为电压信号；

所述处理模块与所述压电传感器相连，用于根据将所述压电传感器采集获得的电压信号与预定阈值比较，根据结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。

2.根据权利要求1所述的智能设备按键控制装置，其特征在于，所述压电传感器包含压电陶瓷传感器、压电薄膜传感器；所述智能设备包含平板电脑、笔记本电脑、手机。

3.根据权利要求1所述的智能设备按键控制装置，其特征在于，所述触碰包含握持触碰、按压触碰、点击触碰中一个或多个的组合。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及智能控制领域，尤指代一种智能设备按键控制装置。

背景技术

当前市面上存在的便携手机、平板电脑等电子设备，虽然大部分的操作是通过触摸屏完成，但传统的机械式开关或音量键等按压元件却无法摒弃，以此导致该些智能设备因元器件体积的问题导致电子设备整体厚度及重量的增加。为此电子设备的轻薄化成为电子设备是否美观，科技性能是否较高的一个重要指标。同时传感的机械开关元件的使用，也导致电子设备在该些机械元件处势必无法做到完全防水或防尘等效果；同时，机械元件在使用时，自体的磨损也成为影响电子设备寿命的一大因素。

以手机为例，随着科学技术的发展，触控屏等技术的越发成熟，现有的手机已渐渐摒弃以往手机的实体按压键盘，以此使得手机在体积及重量上更为合理和便携；但现有手机的部分实体按键依然存在，例如音量、屏幕开关等按压元件；该些物理按键或者实体按键导致手机在机身结构设计时，需要在机身两侧或上下侧留出空间位置，这在手机这种寸土寸金的地方实在是浪费，也导致手机出现漏光现象；为此，业内亟需一种新的控制方法以替换现有的智能设备按键控制结构。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种创新结构，以使得智能设备可更全面的无实键操作；在增强智能设备固体性能和美观程度的同时，降低生产者的制造成本。

为达上述目的，本实用新型所提供的智能设备按键控制装置，具体包含壳体、处理模块和一个或多个压电传感器；所述壳体设置于智能设备外表面，用于包覆所述智能设备；所述压电传感器设置于壳体内侧，用于采集所述壳体外表面触碰产生的弹性波信号，并将所述弹性波信号转换为电压信号；所述处理模块与所述压电传感器相连，用于将所述压电传感器采集获得的电压信号与预定阈值比较，根据结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。

在上述智能设备按键控制装置中，优选的，所述压电传感器包含压电陶瓷传感器、压电薄膜传感器以及其它压电晶体传感器；所述智能设备包含平板电脑、笔记本电脑、手机。

在上述智能设备按键控制装置中，优选的，所述处理模块还包含类型辨识单元，所述类型辨识单元用于将所述弹性波信号的波频与预存数据比较，根据比较结果获得所述弹性波信号对应的触碰类型；根据所述触碰类型与所述比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。

在上述智能设备按键控制装置中，优选的，所述触碰类型包含握持触碰、按压触碰、点击触碰中一个或多个的组合。

在上述智能设备按键控制装置中，优选的，所述处理模块包含判断单元，所述判断单元用于根据所述弹性波信号获得输出所述弹性波信号的对应压电传感器于所述壳体上的安装位置，根据所述压电传感器的安装位置获得触碰区域；所述处理模块根据所述触碰区域，将所述触碰数据与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。

在上述智能设备按键控制装置中，优选的，所述处理模块还包含位置计算单元，所述位置计算单元用于根据至少两个所述压电传感器采集获得的弹性波信号及所述压电传感器的安装位置信息，比较获得所述壳体上产生弹性波信号的触碰位置；所述处理模块根据所述触碰位置，将所述触碰数据与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。

在上述智能设备按键控制装置中，优选的，所述处理模块还包含计算单元，所述计算单元用于根据所述弹性波信号计算获得触碰产生触碰压力值。

在上述智能设备按键控制装置中，优选的，所述处理模块包含比对单元，所述比对单元用于将所述触碰压力值与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的对应控制信号。

实用新型实用新型实用新型本实用新型所提供的智能设备按键控制装置可大大提高智能设备的防水、防尘和防摔性能，有效降低生产者制造成本；显著降低智能设备的重量及厚度；同时结构简单，适用性广，可应用于虚拟键盘、汽车电子、智能家居、机器人、航空航天等领域。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1为本实用新型一实施例所提供的智能设备按键控制装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例所提供的智能设备按键控制装置的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例所提供的智能设备按键控制装置的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例所提供的智能设备按键控制方法的流程示意图；

图5为本实用新型一实施例所提供的智能设备按键控制方法的流程示意图；

图6为本实用新型一实施例所提供的智能设备按键控制方法的流程示意图；

图7为本实用新型一实施例所提供的智能设备按键控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一具体实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

请参考图1所示，本实用新型所提供的智能设备按键控制装置，具体包含壳体101、处理模块102和一个或多个压电传感器103；所述壳体101设置于智能设备外表面，用于包覆所述智能设备；所述压电传感器103设置于壳体内侧，用于采集所述壳体101外表面触碰产生的弹性波信号，并将所述弹性波信号转换为电压信号；所述处理模块102与所述压电传感器103相连，用于根据所述压电传感器103采集获得的电压信号计算获得所述壳体101外表面触碰产生的触碰数据；以及将所述触碰数据与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。其中，所述压电传感器包含压电陶瓷传感器、压电薄膜传感器以及其它压电晶体传感器；所述智能设备包含平板电脑、笔记本电脑、手机等移动智能设备；所述触碰产生的弹性波信号中触碰可包含：指腹触碰、指关节触碰、物件触碰等；所述壳体可为一硬性介质或其结合体，例如手机外壳，作用在于当外部物体(如手指、指关节、触控笔等)触碰壳体时，产生一弹性波信号，该弹性波信号经由所述压电传感模块等传感器捕获后，转换为与该弹性波信号频率相同的电压信号,当然该处仅为便于后期计算因此所转换的电压信号可与所述弹性波信号频率相同，实际工作中也可转化为不同频率的电压信号，后期计算时对应调整即可，本实用新型在此并不对其转化过程做进一步限定；其后，鉴于实际工作中，不同的触碰物件各自的材质或结构不同，所产生的弹性波形也不同的原理；所述处理模块可根据所述电压信号进一步计算分析获得该弹性波信号的触碰物体信息及触碰过程中的用户触碰类型，例如：握持触碰、按压触碰、点击触碰中一个或多个的组合；最后根据所述触碰类型获得预设置的控制类别信息，例如：当按压触碰时即调出画板或手写板等应用，用握持触碰加按压触碰点击时则开启照相、摄影等应用；接着根据所述触碰指令确认在前述打开的应用中执行何种操作，例如：通过握持触碰加按压触碰点击连续两次，则开启照相；连续敲击三次，则开启录像等；当然，值得说明的是，实际工作中，也可利用其他组合方式打开预存应用，根据实际触碰信息或次数进入对应的预设操作，本领域相关技术人员可根据实际需要选择使用，本实用新型在此不再详述。

在上述实施例中处理模块电压信号与预定阈值比较过程可通过现有的预存表格比对的方式完成，亦即，当处理模块获得电压信号后，可由一预先存储的表格中获得该电压信号对应的控制信号；其中，所述预先存储的表格可由工作人员提前预设，例如经过测试发现外壳左上角触碰是电压信号为A，同时，系统设定左上角触碰为音量控制，此时，当收到电压信号为A时，则执行音量控制；当然实际工作中本领域相关技术人员可根据需要选择设定对应关系，本实用新型在此不做过多限制。

在本实用新型一实施例中，所述处理模块还可包含类型辨识单元，所述类型辨识单元用于根据所述弹性波信号计算获得壳体外表面产生触碰的触碰类型；根据所述触碰类型与所述比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。其中，所述触碰类型包含握持触碰、按压触碰、点击触碰中一个或多个的组合。具体的，实际工作中，握持触碰与按压触碰都是提取波形中的低频成分进行分析来辨识的，点击触碰则是通过提取波形中高频成分进行分析辨识。例如：当有触碰发生时，如果是握持触碰或者按压触碰，则对应位置的压电传感器会检测到低频的信号，该较低频率根据使用场景进行确定(例如可以是20Hz，不作具体限定)，同时信号幅度超过预先设定的阈值，则可以认为该信号为握持或者按压所产生的信号，区分两者信号主要是通过多个压电传感器上组合产生的信号来实现。当设备边框同一侧至少两个压电传感器检测到符合上述要求的信号时，则可以认为该操作是握持触碰，当设备边框同一侧只有一个压电传感器检测到符合上述要求的信号时，则可以认为该操作是按压触碰。当有触碰发生时，如果是点击触碰，则对应位置的压电传感器会检测到较高频的信号，该较高频率根据使用场景进行确定(例如可以是20Hz，不作具体限定)，同时信号幅度超过预先设定的阈值，则可以认为该信号为点击触碰。综上所述，本实用新型所提供的类型辨识单元可为一传统的比较器，当获得弹性波信号后，通过将其波频与预先存储的对应表比较，从而确定对应的控制信号；至于所述预先存储的对应表则可通过预先测试获得，本实用新型对此不再一一说明。

在本实用新型一实施例中，所述处理模块包含判断单元，所述判断单元用于根据所述弹性波信号获得输出所述弹性波信号的对应压电传感器于所述壳体上的安装位置，根据所述压电传感器的安装位置获得触碰区域；所述处理模块根据所述触碰区域，将所述触碰数据与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。亦即，实际工作中，可将所述压电传感器贴附于手机常用按键位置处，例如，手机右侧的音量加减位置处的外壳内部分别贴设两颗压电传感器；以此当用户触碰所述对应位置时，该位置的压电传感器能够根据接收到的弹性波信号确认用户的控制意图；当然为避免相邻压电传感器之间接收到弹性波信号时的干扰，也可利用采集时间等方式予以甄别确认用户的具体触碰位置；本实用新型在此就不再一一举例说明；其后，将采集获得触碰数据与指定位置比较，即可判断获得用户的控制目的，例如当确定触碰区域为指定的开关屏幕区域，则可启动开关屏幕操作。

请参考图2所示，在本实用新型一实施例中，所述处理模块还包含位置计算单元201，所述位置计算单元201用于根据至少两个所述压电传感器103采集获得的弹性波信号及所述压电传感器的安装位置信息，计算获得所述壳体101上产生弹性波信号的触碰位置；所述处理模块102根据所述触碰位置，将所述触碰数据与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。在该实施例中，当用户触碰壳体时，所述压电传感器均可接收到不同的弹性波信号；为此，利用各压电传感器各自接收到的弹性波信号的能量比与各自的安装位置，即可判断获得触碰位置；例如：在手机右侧的上下两端各安置一颗压电传感器，此时用户按压手机右侧中偏上区域时，手机右侧上端的压电传感器所接收到的弹性波信号的能量值明显大于下端，进一步将两者比值与一预先确定的参考值比较就可获知用户额实际触碰位置；该参考值可于事先提前检测设置，也可通过现有常规算法确认，同时该位置计算单元也可采用现有的比较器等元件，通过比较各压电传感器输入的信号情况，确认实际触碰位置；例如当压电传感器A与压电传感器B的比值为1时，则代表实际触碰位置为压电传感器A、B之间中点等，本领域相关技术人员可根据实际需要改变传感器A、B的安装位置，以实现预定区域的触碰位置测量；本实用新型在此就不再一一介绍。

请参考图3所示，在本实用新型一实施例中，所述处理模块还包含计算单元301，所述计算单元301用于根据所述弹性波信号计算获得触碰产生的波动变化值，根据所述触碰产生的波动变化值获得触碰压力值。具体的，所述计算单元根据所述电压信号计算获得电压信号的波动变化值，并将所述波动变化值与预存电压参考值比较，根据比较结果获得触碰压力值；其后基于该触碰压力值，所述处理模块还可包含比对单元，所述比对单元用于将所述触碰压力值与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的对应控制信号。当然，触碰压力及触碰位置的计算方式还存在其他方法，例如：采用现有的能量值计算方法，由该能量值作为触碰压力值；又或当所述压电传感器为两个或两个以上时，可通过所述压电传感器接收所述弹性波信号，并将所述弹性波信号转换为对应频率的电压信号，其后再根据该电压信号的波动变化情况计算获得触碰力度；而在触碰位置检测中，则可通过各点的电压传感器接收到弹性波的时间差确定弹性波的传播距离，根据该传播距离定位弹性波信号产生位置，具体流程及方法在此就不再详述。在实际使用时，上述压电传感器可直接或间接的安装于所述壳体内表面上，利用布置于适当位置的压电传感器所获得弹性波信号、计算获得的距离参考值以及弹性波在基板上的衰减比例，就可以反推计算获得弹性波信号产生时的能量情况即波动变化值，此刻再根据所述波动变化值即可获得更为真实的力度信息；例如：安装于壳体上三个不同位置的压电陶瓷传感器分别于A1、A2、A3时刻接收到弹性波信号，此时基于弹性波扩散的特性，利用压电陶瓷传感器各自的位置a1、a2、a3、接收到弹性波信号的时间A1、A2、A3及弹性波传播的速度v可计算获得弹性波信号最初的产生位置C，当确定弹性波信号产生位置后，根据C与上述各压电陶瓷传感器中任一压电陶瓷传感器之间的距离L、弹性波信号在基板上的传播速度v及衰减程度f和最终接收到的弹性波信号情况即可获得最初弹性波信号产生时的能量情况E，以此进一步计算得到更为真实的力度信息。当然实际工作中获得距离的方式不仅仅只有上述方法，后续将具体说明上述距离的其他获取方法，在此不再详述。

请参考图4所示，本实用新型还提供一种智能设备按键控制方法，所述方法包含：S401通过智能设备的外部壳体接收用户触碰；S402通过一个或多个设置于壳体内侧的压电传感器采集所述壳体外表面触碰产生的弹性波信号；S403根据所述弹性波信号计算获得所述壳体外表面触碰产生的触碰数据；以及将所述触碰数据与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。其中，所述触碰类型包含握持触碰、按压触碰、点击触碰中一个或多个的组合；为此，所述根据比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号还包含：根据所述弹性波信号计算获得壳体外表面产生触碰的触碰类型；根据所述触碰类型与所述比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。具体的，实际工作中，握持触碰与按压触碰都是提取波形中的低频成分进行分析来辨识的，点击触碰则是通过提取波形中高频成分进行分析辨识。例如：当有触碰发生时，如果是握持触碰或者按压触碰，则对应位置的压电传感器会检测到低频的信号，该较低频率根据使用场景进行确定(例如可以是20Hz，不作具体限定)，同时信号幅度超过预先设定的阈值，则可以认为该信号为握持或者按压所产生的信号，区分两者信号主要是通过多个压电传感器上组合产生的信号来实现。当设备边框同一侧至少两个压电传感器检测到符合上述要求的信号时，则可以认为该操作是握持触碰，当设备边框同一侧只有一个压电传感器检测到符合上述要求的信号时，则可以认为该操作是按压触碰。当有触碰发生时，如果是点击触碰，则对应位置的压电传感器会检测到较高频的信号，该较高频率根据使用场景进行确定(例如可以是20Hz，不作具体限定)，同时信号幅度超过预先设定的阈值，则可以认为该信号为点击触碰。

请参考图5所示，在本实用新型一实施例中，所述根据所述弹性波信号计算获得所述壳体外表面触碰产生的触碰数据包含：S501根据所述弹性波信号获得输出所述弹性波信号的对应压电传感器于所述壳体上的安装位置，根据所述压电传感器的安装位置获得触碰区域；S502所述处理模块根据所述触碰区域，将所述触碰数据与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。

请参考图6所示，实际工作中也还有其他确认用户触碰位置的方法，例如，在本实用新型一实施例中，将所述触碰数据与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号还包含：S601根据至少两个所述压电传感器采集获得的弹性波信号及所述压电传感器的安装位置信息，计算获得所述壳体上产生弹性波信号的触碰位置；S602所述处理模块根据所述触碰位置，将所述触碰数据与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的所述触碰数据对应的控制信号。

请参考图7所示，在上述智能设备按键控制方法中，优选的，根据所述弹性波信号计算获得所述壳体外表面触碰产生的触碰数据还包含：根据所述弹性波信号计算获得触碰产生的波动变化值，根据所述触碰产生的波动变化值获得触碰压力值。其中，根据所述弹性波信号计算获得触碰产生的波动变化值，根据所述触碰产生的波动变化值获得触碰压力值可包含：S701将所述弹性波信号转换为电压信号；S702根据所述电压信号计算获得电压信号的波动变化值，并将所述波动变化值与预存电压参考值比较，根据比较结果获得触碰压力值；其后，S703再将所述触碰压力值与预定阈值比较，根据比较结果输出预存的对应控制信号。

本实用新型还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。

本实用新型还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。

本实用新型所提供的智能设备按键控制装置及方法可大大提高智能设备的防水、防尘和防摔性能，有效降低生产者制造成本；显著降低智能设备的重量及厚度；同时结构简单，适用性广，可应用于虚拟键盘、汽车电子、智能家居、机器人、航空航天等领域。

本领域内的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本实用新型是参照根据本实用新型实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和\/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和\/或方框图中的每一流程和\/或方框、以及流程图和\/或方框图中的流程和\/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和\/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和\/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和\/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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