智能矫正笔及矫正方法与流程

1.本发明属于电子产品技术领域，尤其涉及一种智能矫正笔及矫正方法。


背景技术：

2.学生初学文字时，写字姿势是教学的重点内容之一，也是教学过程很容易被忽略的难点内容。即使教学过程充分有效，但由于学生在作业完成及写字练习等写字过程中，很难形成有效的监督机制。在没有监督的情况下，几乎不可能通过结果(写出来的作业)对写字姿势进行评价。所以，写字姿势的教学由于实践的操作困难性，导致几乎在实践中被忽略。只有极少数家长会投入专门的精力以人工监督的方式对孩子的写字姿势问题进行发现和校正。
3.在现有技术中，出于产品化及成本的考虑，通常会采用均码或有限尺码的设计方式；均码或有限尺码的设计弊端是，能够满足大多数人的基本需求，但并不能满足所有使用者需求；即使是对应尺码的受众使用者，也不能做到精准匹配，现有产品也不能直观显示标准握笔姿势。
4.因此，亟需一种新的智能矫正笔及矫正方法。


技术实现要素：

5.本发明提供一种智能矫正笔及矫正方法，为不同使用者精准匹配正确握持位置，提高使用者握持姿势的正确性以及矫正效果。
6.本发明实施例提供了一种智能矫正笔，包括：笔本体，所述笔本体具有相对的笔尖和笔帽；检测部，设置于所述笔本体，用于检测使用者手的实时握持信息；控制单元，根据所述实时握持信息定制出正确的握持信息；标识部，设置于所述笔本体，用于标识出所述正确的握持信息。
7.根据本发明的一个方面，所述握持信息为使用者手的尺寸信息、手的按压或者接触于所述笔本体的位置信息及压力信息。
8.根据本发明的一个方面，所述检测部为触摸屏、压力传感单元、热敏传感单元、光电传感单元和静电传感单元中的至少一者。
9.根据本发明的一个方面，所述标识部为显示屏，且所述握持信息为显示于所述显示屏的握持位置图像，或；所述标识部为连续排列的多个led灯，所述控制单元控制所述led灯所形成的发光区域或熄灭区域为标识信息；所述标识信息包括出的所述手的按压或者接触于所述笔本体的位置信息，以及，正确的握持位置信息。根据本发明的一个方面，还包括智能执行单元，所述智能执行单元用于当所述实时握持信息与所述正确的握持信息之间具有偏差时，控制所述笔本体的笔芯缩回所述笔本体。
10.根据本发明的一个方面，所述检测部包括角度检测单元，用于检测所述笔本体相对竖直方向的实时倾斜角度。
11.本发明另一方面还提供一种基于智能矫正笔的矫正方法，所述智能矫正笔为上述
的智能矫正笔，所述矫正方法包括：获取使用者手的实时握持信息；根据所述实时握持信息定制出正确的握持信息；将所述正确的握持信息标识于标识部。
12.根据本发明的另一个方面，进一步包括：获取使用者手的实时握持信息，所述实时握持信息为使用者手的实时握持位置信息；当确定所述实时握持位置信息与所述正确的握持信息之间的差值大于预定差值时，执行警示操作。
13.根据本发明的另一个方面，进一步包括：获取使用者握持笔本体时笔本体相对校准位的实时倾斜角度；当确定所述实时倾斜角度与预设的标准倾斜角度之间的差值大于预定差值时，执行警示操作。
14.根据本发明的另一个方面，所述获取使用者握持笔本体时所述笔本体相对校准位的实时倾斜角度，还包括：将所述笔本体沿竖直方向设置时的位置设为校准位。
15.根据本发明的另一个方面，进一步包括：当执行所述警示操作超过预设次数时，控制笔芯缩回所述笔本体；当所述笔芯缩回所述笔本体的时间超过预设时间时，控制所述笔芯伸出所述笔本体。
16.根据本发明的一个方面，所述笔本体内部设置有电子水平仪，所述电子水平仪与所述控制单元相连接，用于检测笔本体相对竖直方向的倾斜角度。
17.与现有技术相比，本发明实施例提供的智能矫正笔，包括笔本体、检测部、标识部以及控制单元，在使用时，使用者首先对笔本体进行试抓握，以使检测部获取使用者手的实时握持信息，之后控制单元根据实时握持信息定制出正确的握持信息，并在标识部标识出正确的握持信息，即根据不同使用者的实时握持信息，可以为使用者提供对应的正确的握持信息，使得使用者能够直观认识正确的握持信息，并根据正确的握持信息进行握笔书写，为不同使用者精准匹配正确的握持信息，提高使用者握持姿势的正确性以及矫正效果。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明实施例提供的智能矫正笔一种视角的结构示意图；
20.图2是本发明实施例提供的一种智能矫正笔的内部结构示意图；
21.图3是本发明实施例提供的智能矫正笔另一种视角的结构示意图；
22.图4是本发明实施例提供的矫正方法的流程示意图；
23.图5是本发明实施例提供的矫正方法中获取使用者实际握持位置信息的流程示意图；
24.图6是本发明实施例提供的矫正方法中获取实时倾斜角度的流程示意图；
25.图7是本发明实施例提供的矫正方法中执行警示操作的流程示意图。
26.附图中：
27.1-笔本体；11-笔尖；12-笔帽；2-手势检测部；3-握持位置标识部；4-电子水平仪校准单元。
具体实施方式
28.下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。
29.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
30.为了更好地理解本发明，下面结合图1至图7根据本发明实施例的智能矫正笔及矫正方法进行详细描述。
31.请一并参阅图1至图3，本发明实施例提供了一种智能矫正笔，包括：笔本体1，笔本体1具有相对的笔尖11和笔帽12；检测部2，设置于笔本体1，用于检测使用者手的实时握持信息；控制单元，根据实时握持信息定制出正确的握持信息；标识部3，设置于笔本体1，用于标识出正确的握持信息。
32.请参阅图1，本发明实施例提供的智能矫正笔，包括笔本体1、检测部2、标识部3以及控制单元，在使用时，使用者首先对笔本体1进行试抓握，以使检测部2获取使用者手的实时握持信息，之后控制单元根据根据实时握持信息定制出正确的握持信息，并在标识部3标识出正确的握持信息，即根据不同使用者的实时握持信息，可以为使用者提供对应的正确的握持信息，使得使用者能够直观认识正确的握持信息，并根据正确的握持信息进行握笔书写，为不同使用者精准匹配正确的握持信息，提高使用者握持姿势的正确性以及矫正效果。
33.需要说明的是，握持信息为使用者手的尺寸信息、手的按压或者接触于笔本体1的位置信息及压力信息，具体信息类型需要根据检测部2的具体类型及功能决定，检测部2为触摸屏、压力传感单元、热敏传感单元、光电传感单元和静电传感单元中的至少一者。具体的，检测部2为触摸屏，用于检测使用者手对笔本体1的触控位置，并根据使用者手对笔本体1的触控位置计算使用者手的尺寸信息，控制单元根据使用者手的尺寸信息定制出正确的握持位置，并通过标识部3标识出。
34.请参阅图2和图3，笔本体1即书写姿势纠正笔的主体部分，通常采用圆管、方管等结构形状，用于容纳或设置笔芯、检测部2等部件，笔本体1相对的笔尖11和笔帽12，即笔本体1相对的两端，笔尖11是指笔芯露出的写字一端的部分，由于使用者在握持笔本体1时，主要握持位置在笔本体1靠近笔尖11的一端，因而，可以将检测部2至少设置于笔本体1靠近笔尖11的一端，以实现对使用者的握持位置的检测，当然，也可以在整个笔本体1覆盖设置检测部2，对使用者的握持位置的检测更加完整。
35.同时，为了将使用者的握持信息通过图像或者其他形式显示出来，在笔本体1上设置标识部3，可选的，标识部3至少部分覆盖于检测部2，具体是指，由于标识部3和检测部2的
设置位置均需根据使用者的握持位置范围进行设置，且标识部3需要对握持信息进行显示，因而，为避免检测部2对标识部3的显示造成影响，将标识部3至少部分覆盖于检测部2，通常标识部3完全覆盖检测部2，保证显示效果。
36.在一些可选的实施例中，标识部3为显示屏，且握持信息为显示于显示屏的握持位置图像，或；标识部3为连续排列的多个led灯，
37.控制单元控制led灯所形成的发光区域或熄灭区域为标识信息；标识信息包括出的手的按压或者接触于笔本体1的位置信息，以及，正确的握持位置信息。需要说明的是，标识部3为显示屏时，握持信息为显示于显示屏的握持位置图像，具体为黑影、指纹或者一些图像标识等形式，只要能够指示使用者的握持位置即可，标识部3还可以为连续排列的多个led灯，通过led灯所形成的发光区域或熄灭区域来标识使用者的握持标识信息；标识信息包括出的手的按压或者接触于笔本体1的位置信息，以及，正确的握持位置信息。在一些可选的实施例中，检测部2与标识部3组成环绕笔本体1外周的触控显示屏。即检测部2是触控显示屏的触控部分，用于检测触控位置，而标识部3是触控显示屏的显示部分，用于显示握持位置的图像，以使使用者按照图像的位置对笔本体进行握持。
38.为了进一步提高矫正效果，在一些实施例中，还包括智能执行单元，智能执行单元用于当实时握持信息与正确的握持信息之间具有偏差时，控制笔本体1的笔芯缩回笔本体1。
39.需要说明的是，实时握持信息与正确的握持信息之间具有偏差具体可以体现为位置图像之间的图像偏差或坐标偏差、压力大小的数值偏差等，当实时握持信息与正确的握持信息之间具有偏差时，也就说明此时使用者的握笔姿势有误需要调整，为避免使用者一直使用错误的握笔姿势书写，智能执行单元控制笔本体1的笔芯缩回笔本体1，智能执行单元具体可以采用弹簧、卡块等部件，且智能执行单元连接于控制单元。
40.在一些实施例中，检测部2包括角度检测单元，用于检测笔本体1相对竖直方向的实时倾斜角度。
41.其中，角度检测单元具体可以采用电子水平仪，又称电子陀螺。可以将加速度的方向和大小计算并输出，通常可用于计算角度的偏斜和加速度检测。电子陀螺如果用于绝对坐标的计算，需要预先校准。即提供一个基准坐标及方向。可选的，笔本体1设置有一体化的电子水平仪校准单元4，校准单元包括位于笔帽12的悬线、悬线仓和端盖，端盖通过磁吸方式固定于笔帽12。由于悬线在自然下垂时是平行于竖直方向，将悬线下垂时的位置作为校准位对电子水平仪进行校准。
42.本发明还提供了一种基于智能矫正笔的矫正方法，智能矫正笔为上述的智能矫正笔，请参阅图4，矫正方法包括：
43.s110：获取使用者手的实时握持信息；
44.s120：根据实时握持信息定制出正确的握持信息；
45.s130：将正确的握持信息标识于标识部3。
46.其中，s110获取使用者手的实时握持信息，具体包括使用者手的握持位置信息以及使用者手的尺寸信息，首先，被触摸点相对于o点的方向记为r，在r方向上被触摸位置点i的坐标(xir，yir)。在r方向上，触摸点的总数记为nr。
47.之后计算r方向上每一触摸位置点i与屏幕中心点o的距离lir，o点坐标计为(xo，
yo)，其中，lir2＝(xir-xo)2 (yir-yo)2，lir＞0。
48.筛选各方向上被触摸的nr个点中，距离o点距离最大的点lrx，并记为边界点。
49.边界点分组，将边界点两两连线的线段经过o点的两个边界点划分为一组。并记为点a和点b。其中a点坐标记为(xra，yra)，b点坐标记为(xrb，yrb)。
50.计算各组a点和b点间的距离lab，其中，
51.lab2＝(xra-xrb)2 (yra-yrb)2，lab＞0，lab即为使用者手的尺寸信息。
52.s120根据实时握持信息定制出正确的握持信息，具体包括，根据不同的尺寸参数，控制单元有多个正确的握持信息(各手指的握持点位的坐标信息)，各正确的握持信息与使用者手的尺寸信息一一对应，通过查表可确定该使用者手的尺寸信息对应的正确的握持信息，控制单元根据lab参数，将对应位置信息对应的点通过正确的握持信息标识出来。
53.本发明所提供的矫正方法能够根据不同使用者的实时握持信息，为使用者定制的正确的握持信息，使得使用者能够直观认识正确的握持信息，并根据正确的握持信息进行握笔书写，为不同使用者精准匹配正确的握持信息，提高使用者握持姿势的正确性以及矫正效果。
54.请参阅图5，在一些可选的实施例中，在将正确的握持信息标识于标识部3后还包括：s210：获取使用者手的实时握持信息，实时握持信息为使用者手的实时握持位置信息；s220：当确定实时握持位置信息与正确的握持信息之间的差值大于预定差值时，执行警示操作。
55.可以理解的是，在标识出正确的握持信息后，使用者在实际使用智能矫正笔时，实际握持位置与正确握持位置之间可能具有一定的差值，即两者之间的位置不能重合或者正确握持位置不能覆盖实际握持位置，即实时握持位置信息与正确的握持信息之间的差值大于预定差值时，为提醒使用者实际握持位置有误，执行警示操作，警示操作具体可以采用声音警报、灯光警报等方式。
56.请参阅图6，使用者的握笔姿势除了握笔位置还与笔本体1的倾斜角度有关，因而在一些实施例中，在将正确的握持信息标识于标识部3后，矫正方法还包括：s310：获取使用者握持笔本体1时笔本体1相对校准位的实时倾斜角度；s320：当确定实时倾斜角度与预设的标准倾斜角度之间的差值大于预定差值时，执行警示操作。具体可以通过电子水平仪测得笔本体1相对校准位的实时倾斜角度，并将实时倾斜角度与预存于控制单元的标准倾斜角度进行比较，判断是否大于预定差值，若大于预定差值时，则执行警示操作，及时提示使用者。
57.在一些可选的实施例中，获取使用者握持笔本体1时笔本体1相对校准位的实时倾斜角度之前，还包括：将笔本体1沿竖直方向设置，并设为校准位，即对笔本体1内的电子水平仪进行校准，具体的，电子水平仪如果用于绝对坐标的计算，需要预先校准，即提供一个基准坐标及方向，为对电子水平仪进行校准，还包括电子水平仪校准单元4，电子水平仪校准单元4包括位于笔帽12的悬线、悬线仓和端盖，端盖通过磁吸方式固定于笔端部。
58.通过悬线可以使笔本体1完全处于竖直状态。校准过程为：通过悬线使笔出于完全竖直状态；启动校准程序，清零坐标缓存，并记录为校准位；实时接收来自电子水平仪的加速度的方向及大小数据，通过对时间t的积分计算出当前笔的姿态信息。其中t以校准完成时刻为起点。
59.其中，启动校准程序可以通过按钮、遥控启动，或者通过定时启动，启动方式不限。姿态信息包括相对于校准位的角度α及方向r(通过积分运算可得出)。
60.其中角度α在系统中设置有允许的阈值范围，与竖直方向的角度一般设置为20
°
～45
°
范围。方向r取相对方向，具体的，以三指握笔姿势为例，其中中指握持位置相对于笔本体1的方位为基准方位平面(该平面由笔尖11所在的竖直线和笔尖11与中指握持位置中心点的连线共同限定)，r方位由当前平面与基准平面的夹角表示，其中当前平面由笔尖11所在的竖直线和笔当前的中轴线共同限定。其中r在系统中设置阈值作为预警参数，r的取值范围为
±
15
°
。
61.请参阅图7，在一些可选的实施例中，还包括s410：当执行警示操作超过预设次数时，控制笔芯缩回笔本体1；s420：当笔芯缩回笔本体1的时间超过预设时间时，控制笔芯伸出笔本体1。
62.具体的，s410当执行警示操作超过预设次数，例如超过三次时，即使用者的握持位置或笔本体1的倾斜角度与标准姿势不符，使用者握笔姿势有误，需要控制笔芯缩回笔本体1，避免使用者使用错误的握笔姿势继续进行书写，且为了不影响使用者继续使用，当笔芯缩回笔本体1的时间超过预设时间时，控制笔芯伸出笔本体1，预设时间并无特殊限定，使用者可以根据实际情况进行设置，例如1小时等。
63.在一种实施例中，首先对电子水平仪进行校准，确定笔本体1的标准位，之后使用者通过正常握笔1-3次，识别出使用者手的尺寸信息，通过计算和查表对应，推荐出适合使用者的正确握持位置和标准倾斜角度，并在笔本体1上的标识部3显示。标识部3采用两块180
°
弯曲的柔性显示触摸屏，根据使用者手的尺寸信息显示正确握持位置，以指纹显示。可选的，柔性显示触摸屏具有指纹识别功能，根据使用者使用前录入的指纹进行匹配，匹配成功则亮绿灯，提示可进行正常书写。
64.在使用过程中，判断实际握持位置信息与预设的正确的握持信息之间的差值是否大于预定差值以及实时倾斜角度与预设的标准倾斜角度之间的差值是否大于预定差值，若其中任意一者大于预定差值时，执行警示操作，具体可以为声音 震动(3秒延时)。
65.之后判断执行警示操作是否超过3次，超过3次则缩回笔尖11，超过1个小时的预设时间后才能复位，目的在于强制要求用这支笔。具体的，笔内部设置替芯，替芯的笔尖端设置有锁止挡块，锁止挡块与设置于笔身的锁止执行组件相互作用可实现替芯的锁止(使用状态)。锁止执行组件与控制单元相连接，可根据控制单元发出的控制信号锁止或释放替芯。当替芯出于释放状态时，则替芯由于在写字的作用力下回退至笔本体1内而无法写字。
66.可选的，使笔芯采用特制环保油墨，利于家长和老师监督青少年是否进行纠正工作。也可以将替芯设置为具有一定辨识度的方案，如特定的颜色，则还可实现通过结果检查书写过程，保证练习过程的有效性。
67.比如，作业要求为用特定颜色的替芯写字，完成三页的作业。如果学生能提供三页的作业，则一定是用正确的姿势写出来的。因为，只有这只智能矫正笔才能写出这种颜色的字，也只有用正确的姿势才能写出字。
68.以上，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技
术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
69.还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。