一种具有握笔书写辅助矫正功能的纸屏同步智能笔的制作方法

1.本发明涉及智能笔技术领域，更具体地说，涉及一种具有握笔书写辅助矫正功能的纸屏同步智能笔。


背景技术：

2.随着科技的不断发展，手机、电脑等电子产品已经深入到我们日常生活的方方面面，越来越多的人已经习惯用手机或电脑打字、记录各项工作，然而对于学生、创作人员、商务人员等具有特殊需求的人员，还需要使用纸笔进行手写，并不是手机或pc所能即时替代的。但是对于手写用户也有一些不太方便的地方，例如学生想需要将手写的作业发送给老师或家长审阅，或者创作人员、商务人员想要将手写记录的文字快速转换为数字文本，就还需要借助pc去录入一遍，或者采用拍照的方式转发，反而变得繁琐。
3.目前，市场上出现了一种具有纸屏同步显示的智能笔，通过红外、高清摄像头配合点阵数据形成自动识别模块，使用者在具有点阵数据的笔记本上书写时，自动识别模块能够将书写内容实时同步至手机、平板电脑等设备上。学生使用这种智能笔时，不仅可以方便学生对书写内容进行记录、储存、发送，还可以方便老师或家长对学生的书写轨迹进行查看，以便帮助学生纠正写字时的笔画顺序。然而，现有的智能笔仅具有书写内容记录的功能，不便于对学生(尤其是少儿)书写时的握笔姿势和力度进行辅助矫正，存在一定的局限性。


技术实现要素：

4.1.要解决的技术问题
5.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有握笔书写辅助矫正功能的纸屏同步智能笔，它可以通过存芯机构和握笔感应机构的相互配合实现书写时握笔姿势和力度的辅助矫正，当使用者握笔姿势错误时，存芯机构会将笔芯收纳在笔杆和笔头内部，只有在使用者握笔姿势正确时存芯机构才会将笔芯弹出，达到辅助矫正握笔姿势的目的，同时，当使用者书写力度过大时，存芯机构会使笔芯出现回缩现象，达到辅助控制书写力度的目的。
6.2.技术方案
7.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
8.一种具有握笔书写辅助矫正功能的纸屏同步智能笔，包括笔杆，所述笔杆内部安装有控制模块、电源组件和自动识别模块，所述笔杆上端固定连接有笔顶，所述笔顶上安装有与电源组件电性连接的充电接口，所述笔杆下端固定连接有笔头，所述笔杆内部固定安装有存芯机构，所述存芯机构上安装有笔芯，且笔芯下端贯穿笔头并延伸至笔头下侧，所述笔杆外端安装有与存芯机构相配合的握笔感应机构，所述笔杆外端通过卡扣连接有与其相匹配的笔帽，它可以通过存芯机构和握笔感应机构的相互配合实现书写时握笔姿势和力度的辅助矫正，当使用者握笔姿势错误时，存芯机构会将笔芯收纳在笔杆和笔头内部，只有在
使用者握笔姿势正确时存芯机构才会将笔芯弹出，达到辅助矫正握笔姿势的目的，同时，当使用者书写力度过大时，存芯机构会使笔芯出现回缩现象，达到辅助控制书写力度的目的。
9.所述存芯机构包括固定安装于笔杆右内壁的存芯座，所述存芯座外端开凿有存芯槽，所述存芯槽内滑动连接有存芯管，所述存芯管内壁固定连接有橡胶卡块，所述笔芯外端开设有与橡胶卡块相匹配的环形卡槽，所述存芯管上端固定连接有上顶座，所述存芯槽上内部固定安装有电磁铁，且电磁铁与控制模块电性连接，所述上顶座上端固定安装有伸缩机构，所述伸缩机构上端固定安装有与电磁铁相斥的永磁铁，所述存芯槽左内壁开凿有导向滑槽，所述永磁铁左端固定连接有与导向滑槽滑动连接的限位滑块，所述导向滑槽内固定连接有位于限位滑块下侧的限位支块，所述限位支块上端开凿有多个容纳槽，多个所述电磁铁下内壁均固定连接有压缩弹簧，且多个压缩弹簧上端均与限位滑块下端固定连接，存芯机构可以实现笔芯的弹出和回缩。
10.进一步的，所述握笔感应机构包括三个嵌设连接于笔杆外端的压力传感器，且三个压力传感器均与控制模块电性连接，三个所述压力传感器的位置分别与标准握笔姿势下大拇指、食指和中指的位置相匹配，当使用者使用标准握笔姿势进行握笔时，大拇指、食指和中指刚好分别按压在三个压力传感器上，以便控制模块进行自动识别。
11.进一步的，所述压力传感器采用薄片式压力传感器，且压力传感器外表面与笔杆外表面相齐平，使得压力传感器可以紧密贴合在笔杆外端，同时有效避免笔杆外端出现凸起异物。
12.进一步的，所述笔杆外端粘接有保护膜，且保护膜完全包覆三个压力传感器，保护膜可以对三个压力传感器进行遮盖封闭，对压力传感器起到较好的保护作用，并且，所述保护膜由聚酯薄膜制成，具有较高的强度，长时间使用不易发生破损。
13.进一步的，所述保护膜外端设有三个握笔标识，且三个握笔标识的位置分别与三个压力传感器的位置相匹配，三个握笔标识可以提示使用者按照正确的握笔姿势进行握笔书写。
14.进一步的，所述伸缩机构包括固定安装于永磁铁下端的电动推杆，且电动推杆的输出轴与上顶座上端固定连接有，所述笔杆外端固定安装有与电动推杆电性连接的控制按钮，所述上顶座上端固定安装有套设于电动推杆外侧的内套杆，所述永磁铁下端固定连接有套设于内套杆外侧的外套杆，使用者可以通过控制按钮控制电动推杆进行伸展或收缩，以控制永磁铁和上顶座之间的连接距离，而外套杆和内套杆之间的相互配合，起到限定永磁铁和上顶座相对移动方向的作用，同时也对电动推杆起到一定的保护作用。
15.进一步的，所述存芯管外端固定连接有与导向滑槽滑动连接的导向滑块，且导向滑块位于限位支块下侧，导向滑块和导向滑槽的相互配合，可以起到限定存芯管滑动轨迹的作用，有效避免存芯管出现偏转的问题。
16.进一步的，所述导向滑槽内固定连接有多个与压缩弹簧相匹配的导杆，且存芯槽位于其对应位置的笔芯的内侧，所述限位滑块、限位支块和导向滑块外端均开凿有多个与导杆相匹配的导孔，导杆可以对压缩弹簧进行支撑稳定，有效避免压缩弹簧产生严重的非工作向位移形变，同时，导杆和导孔之间的相互配合，可以对限位滑块和导向滑块起到导向移动的作用。
17.进一步的，所述存芯槽内壁固定连接有与笔芯相匹配的定导管，且定导管位于存
芯管下侧，定导管用于对笔芯进行导向，以便控制好笔芯弹出和回缩的方向。
18.进一步的，所述笔芯顶部呈半球状结构，且笔芯外表面设有抛光层，在更换笔芯时，可以方便使用者将笔芯插入至定导管中。
19.3.有益效果
20.相比于现有技术，本发明的优点在于：
21.(1)本方案可以通过存芯机构和握笔感应机构的相互配合实现书写时握笔姿势和力度的辅助矫正，当使用者握笔姿势错误时，存芯机构会将笔芯收纳在笔杆和笔头内部，只有在使用者握笔姿势正确时存芯机构才会将笔芯弹出，达到辅助矫正握笔姿势的目的，同时，当使用者书写力度过大时，存芯机构会使笔芯出现回缩现象，达到辅助控制书写力度的目的。
22.(2)握笔感应机构包括三个嵌设连接于笔杆外端的压力传感器，且三个压力传感器均与控制模块电性连接，三个压力传感器的位置分别与标准握笔姿势下大拇指、食指和中指的位置相匹配，当使用者使用标准握笔姿势进行握笔时，大拇指、食指和中指刚好分别按压在三个压力传感器上，以便控制模块进行自动识别。
23.(3)压力传感器采用薄片式压力传感器，且压力传感器外表面与笔杆外表面相齐平，使得压力传感器可以紧密贴合在笔杆外端，同时有效避免笔杆外端出现凸起异物。
24.(4)笔杆外端粘接有保护膜，且保护膜完全包覆三个压力传感器，保护膜可以对三个压力传感器进行遮盖封闭，对压力传感器起到较好的保护作用，并且，保护膜由聚酯薄膜制成，具有较高的强度，长时间使用不易发生破损。
25.(5)保护膜外端设有三个握笔标识，且三个握笔标识的位置分别与三个压力传感器的位置相匹配，三个握笔标识可以提示使用者按照正确的握笔姿势进行握笔书写。
26.(6)伸缩机构包括固定安装于永磁铁下端的电动推杆，且电动推杆的输出轴与上顶座上端固定连接有，笔杆外端固定安装有与电动推杆电性连接的控制按钮，上顶座上端固定安装有套设于电动推杆外侧的内套杆，永磁铁下端固定连接有套设于内套杆外侧的外套杆，使用者可以通过控制按钮控制电动推杆进行伸展或收缩，以控制永磁铁和上顶座之间的连接距离，而外套杆和内套杆之间的相互配合，起到限定永磁铁和上顶座相对移动方向的作用，同时也对电动推杆起到一定的保护作用。
27.(7)存芯管外端固定连接有与导向滑槽滑动连接的导向滑块，且导向滑块位于限位支块下侧，导向滑块和导向滑槽的相互配合，可以起到限定存芯管滑动轨迹的作用，有效避免存芯管出现偏转的问题。
28.(8)导向滑槽内固定连接有多个与压缩弹簧相匹配的导杆，且存芯槽位于其对应位置的笔芯的内侧，限位滑块、限位支块和导向滑块外端均开凿有多个与导杆相匹配的导孔，导杆可以对压缩弹簧进行支撑稳定，有效避免压缩弹簧产生严重的非工作向位移形变，同时，导杆和导孔之间的相互配合，可以对限位滑块和导向滑块起到导向移动的作用。
29.(9)存芯槽内壁固定连接有与笔芯相匹配的定导管，且定导管位于存芯管下侧，定导管用于对笔芯进行导向，以便控制好笔芯弹出和回缩的方向。
30.(10)笔芯顶部呈半球状结构，且笔芯外表面设有抛光层，在更换笔芯时，可以方便使用者将笔芯插入至定导管中。
附图说明
31.图1为本发明的结构示意图；
32.图2为本发明的笔杆内部结构示意图；
33.图3为本发明的存芯机构的内部结构示意图；
34.图4为图3中a处的结构示意图；
35.图5为图3中b
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b处的截面示意图；
36.图6为图3中c
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c处的截面示意图；
37.图7为本发明使用时的结构示意图；
38.图8为本发明使用时存芯机构的内部结构示意图；
39.图9为图8中d处的结构示意图；
40.图10为本发明更换笔芯时存芯机构的内部结构示意图；
41.图11为图10中e处的结构示意图。
42.图中标号说明：
43.1笔杆、2控制模块、3电源组件、4自动识别模块、5存芯机构、501存芯座、502存芯槽、503存芯管、504橡胶卡块、505环形卡槽、506上顶座、507电磁铁、508永磁铁、509外套杆、510内套杆、511导向滑块、512电动推杆、513控制按钮、514导向滑槽、515限位滑块、516限位支块、517容纳槽、518压缩弹簧、519定导管、520导杆、6笔顶、7笔头、8笔芯、9笔帽、10握笔感应机构、1001压力传感器、1002保护膜、1003握笔标识。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.实施例1：
48.请参阅图1
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2和图7，一种具有握笔书写辅助矫正功能的纸屏同步智能笔，包括笔杆1，其特征在于：笔杆1内部安装有控制模块2、电源组件3和自动识别模块4，笔杆1上端固定连接有笔顶6，笔顶6上安装有与电源组件3电性连接的充电接口，笔杆1下端固定连接有笔头7，笔杆1内部固定安装有存芯机构5，存芯机构5上安装有笔芯8，且笔芯8下端贯穿笔头
7并延伸至笔头7下侧，笔杆1外端安装有与存芯机构5相配合的握笔感应机构10，握笔感应机构10用于识别使用者的握笔姿势，笔杆1外端通过卡扣连接有与其相匹配的笔帽9，它可以通过存芯机构5和握笔感应机构10的相互配合实现书写时握笔姿势和力度的辅助矫正，当使用者握笔姿势错误时，存芯机构5会将笔芯8收纳在笔杆1和笔头7内部，只有在使用者握笔姿势正确时存芯机构5才会将笔芯8弹出，达到辅助矫正握笔姿势的目的，同时，当使用者书写力度过大时，存芯机构5会使笔芯8出现回缩现象，达到辅助控制书写力度的目的。
49.请参阅图3
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5，存芯机构5包括固定安装于笔杆1右内壁的存芯座501，存芯座501外端开凿有存芯槽502，存芯槽502内滑动连接有存芯管503，存芯管503内壁固定连接有橡胶卡块504，笔芯8外端开设有与橡胶卡块504相匹配的环形卡槽505，橡胶卡块504和环形卡槽505之间的相互配合，可以将笔芯8上部卡接固定在存芯管503内，存芯管503上端固定连接有上顶座506，存芯槽502上内部固定安装有电磁铁507，且电磁铁507与控制模块2电性连接，上顶座506上端固定安装有伸缩机构，伸缩机构上端固定安装有与电磁铁507相斥的永磁铁508，伸缩机构用于伸长和缩短永磁铁508和上顶座506之间的连接距离，存芯槽502左内壁开凿有导向滑槽514，永磁铁508左端固定连接有与导向滑槽514滑动连接的限位滑块515，导向滑槽514内固定连接有位于限位滑块515下侧的限位支块516，限位支块516上端开凿有多个容纳槽517，多个电磁铁507下内壁均固定连接有压缩弹簧518，且多个压缩弹簧518上端均与限位滑块515下端固定连接，存芯机构5可以实现笔芯8的弹出和回缩。
50.请参阅图6
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7，握笔感应机构10包括三个嵌设连接于笔杆1外端的压力传感器1001，且三个压力传感器1001均与控制模块2电性连接，三个压力传感器1001的位置分别与标准握笔姿势下大拇指、食指和中指的位置相匹配，当使用者使用标准握笔姿势进行握笔时，大拇指、食指和中指刚好分别按压在三个压力传感器1001上，以便控制模块2进行自动识别，压力传感器1001采用薄片式压力传感器，且压力传感器1001外表面与笔杆1外表面相齐平，使得压力传感器1001可以紧密贴合在笔杆1外端，同时有效避免笔杆1外端出现凸起异物，笔杆1外端粘接有保护膜1002，且保护膜1002完全包覆三个压力传感器1001，保护膜1002可以对三个压力传感器1001进行遮盖封闭，对压力传感器1001起到较好的保护作用，并且，保护膜1002由聚酯薄膜制成，具有较高的强度，长时间使用不易发生破损，保护膜1002外端设有三个握笔标识1003，且三个握笔标识1003的位置分别与三个压力传感器1001的位置相匹配，三个握笔标识1003可以提示使用者按照正确的握笔姿势进行握笔书写。
51.请参阅图2和图4，伸缩机构包括固定安装于永磁铁508下端的电动推杆512，且电动推杆512的输出轴与上顶座506上端固定连接有，笔杆1外端固定安装有与电动推杆512电性连接的控制按钮513，上顶座506上端固定安装有套设于电动推杆512外侧的内套杆510，永磁铁508下端固定连接有套设于内套杆510外侧的外套杆509，使用者可以通过控制按钮513控制电动推杆512进行伸展或收缩，以控制永磁铁508和上顶座506之间的连接距离，而外套杆509和内套杆510之间的相互配合，起到限定永磁铁508和上顶座506相对移动方向的作用，同时也对电动推杆512起到一定的保护作用。
52.请参阅图3
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5，存芯管503外端固定连接有与导向滑槽514滑动连接的导向滑块511，且导向滑块511位于限位支块516下侧，导向滑块511和导向滑槽514的相互配合，可以起到限定存芯管503滑动轨迹的作用，有效避免存芯管503出现偏转的问题，导向滑槽514内固定连接有多个与压缩弹簧518相匹配的导杆5120，且存芯槽502位于其对应位置的笔芯8
的内侧，限位滑块515、限位支块516和导向滑块511外端均开凿有多个与导杆5120相匹配的导孔，导杆5120可以对压缩弹簧518进行支撑稳定，有效避免压缩弹簧518产生严重的非工作向位移形变，同时，导杆5120和导孔之间的相互配合，可以对限位滑块515和导向滑块511起到导向移动的作用；存芯槽502内壁固定连接有与笔芯8相匹配的定导管519，且定导管519位于存芯管503下侧，定导管519用于对笔芯8进行导向，以便控制好笔芯8弹出和回缩的方向，笔芯8顶部呈半球状结构，且笔芯8外表面设有抛光层，在更换笔芯8时，可以方便使用者将笔芯8插入至定导管519中。
53.请参阅图1
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9，当使用者需要使用智能笔进行书写时，可以取下笔杆1下端的笔帽9，然后采用标准的握笔姿势握住笔杆1，并使握笔的大拇指、食指和中指分别按压在三个压力传感器1001上(握笔时，使用者可以根据握笔标识1003的位置调整握笔姿势)，此时，三个压力传感器1001均可以检测到压力，并将检测结果传输给控制模块2，控制模块2根据三个压力传感器1001传输的检测结果，可以判断出使用者正在使用正确的握笔姿势进行握笔，控制模块2便会自动接通电磁铁507的电源，使电磁铁507获得较强的磁性，永磁铁508便会在电磁铁507的斥力作用下向下移动，同时带动上顶座506和存芯管503向下移动，使笔芯8弹出笔头7外，若使用者未采用标准的握笔姿势进行握笔，控制模块2便不会通过电磁铁507和永磁铁508将笔芯8弹出，从而可以辅助使用者矫正握笔姿势；之后，使用者便可以在笔记本上进行书写，自动识别模块4可以通过笔记本上的点阵数据自动识别书写轨迹，并同步在相应得电子设备上，在使用者书写过程中，由于笔芯8是通过电磁铁507和805的斥力弹出的，因此当使用者书写时按压力度过大时，会压动笔芯8向笔头7内回缩，从而可以辅助使用者控制好书写时的力度；使用者书写完成后，使用者只需松开笔杆1，三个压力传感器1001未同时检测到压力，控制模块2便会自动断开电磁铁507的电源，永磁铁508便会在限位支块516、压缩弹簧518和限位滑块515的相互配合下向上移动，同时带动上顶座506和存芯管503向上移动，使笔芯8缩回笔头7内。
54.请参阅图10
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11，随着笔芯8的长时间使用，当使用者需要更换笔芯8时，可以通过控制按钮513控制电动推杆512的输出端伸出，带动上顶座506和存芯管503向下移动，使笔芯8伸出笔头7外，然后，使用者便可以直接拔出笔芯8，再更换新的笔芯8插入至存芯管503中，通过橡胶卡块504和环形卡槽505的相互配合卡接在存芯管503内，之后再通过控制按钮513控制笔芯8缩回笔头7内；此外，当使用者需要关闭书写辅助矫正功能时，也可以通过控制按钮513控制电动推杆512的输出轴一直处于伸展状态，从而使笔芯8始终保持伸出状态，方便使用者使用。综上，本方案可以通过存芯机构5和握笔感应机构10的相互配合实现书写时握笔姿势和力度的辅助矫正，当使用者握笔姿势错误时，存芯机构5会将笔芯8收纳在笔杆1和笔头7内部，只有在使用者握笔姿势正确时存芯机构5才会将笔芯8弹出，达到辅助矫正握笔姿势的目的，同时，当使用者书写力度过大时，存芯机构5会使笔芯8出现回缩现象，达到辅助控制书写力度的目的。
55.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。