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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 藍(lán)牙三維虛擬觸摸屏
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 科技的飛速發(fā)展使人們對(duì)人機(jī)交互有了更高的要求。從陳規(guī)的按鍵操作到觸摸屏技術(shù)的轉(zhuǎn)變使人們體會(huì)到了科技帶來(lái)的便捷舒適。但現(xiàn)階段的觸摸屏技術(shù)還存在很多問(wèn)題，比如需要觸摸屏幕，還有對(duì)觸摸屏的安放位置也有嚴(yán)格的要求，同時(shí)普通屏幕要變?yōu)橛|摸屏必須覆蓋一層特定的觸摸膜，這樣就給用戶(hù)帶來(lái)了很多不便。通過(guò)本設(shè)計(jì)的創(chuàng)作，可以有效地解決上述問(wèn)題。藍(lán)牙三維虛擬觸摸屏系統(tǒng)采用超聲波測(cè)距技術(shù)、藍(lán)牙傳輸技術(shù)，通過(guò)類(lèi)似于GPS原理的定位算法，有效實(shí)現(xiàn)定位的虛擬觸摸屏系統(tǒng)。該系統(tǒng)使得觸摸屏不再需要觸摸，可以把任意屏幕瞬時(shí)變?yōu)樘摂M觸摸屏，使操作更加便捷自由。
- 詳細(xì)介紹：
- 課題論述了一種全新的人機(jī)交互理念即虛擬觸摸屏技術(shù)，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槭褂萌我庋菔酒聊坏娜藱C(jī)交互設(shè)施。 本系統(tǒng)共由四部分組成： 使用者手持的定位光標(biāo)筆。該裝置大致由五部分組成，微處理器、電容感應(yīng)式開(kāi)關(guān)、紅色激光發(fā)射器、信號(hào)發(fā)射模塊、光標(biāo)增益調(diào)節(jié)器。該裝置是用戶(hù)手持的部分。用戶(hù)用它實(shí)現(xiàn)在空中控制電腦屏幕上的光標(biāo)移動(dòng)，鼠標(biāo)左、右鍵，滾輪，紅色激光教鞭等功能，并實(shí)現(xiàn)對(duì)鼠標(biāo)增益的改變。 使用者佩戴的移動(dòng)處理器。該部分大致分為微處理器、定位信號(hào)發(fā)射器。該部分由用戶(hù)佩戴在胸前，用于向固定處理器發(fā)射超聲波信號(hào)的裝置。 固定接收端。該裝置主要由微處理器、四個(gè)信號(hào)接收模塊、藍(lán)牙通信接收器、溫度傳感器等五部分組成。它將由移動(dòng)接受端發(fā)出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行放大、再經(jīng)運(yùn)算處理，傳輸給應(yīng)用光標(biāo)定位的終端電腦。 上位機(jī)光標(biāo)定位軟件。該軟件由VB編程軟件開(kāi)發(fā)，通過(guò)調(diào)用系統(tǒng)控件，將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)在屏幕上的定位信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光標(biāo)的準(zhǔn)確控制。 （1） 當(dāng)用戶(hù)使用本產(chǎn)品時(shí)，首先觸碰定位光標(biāo)筆上電容式感應(yīng)開(kāi)關(guān)，定位光標(biāo)筆隨即向用戶(hù)身上所佩戴的移動(dòng)處理器和固定接收器發(fā)出一定的電波信號(hào)，各設(shè)備接受該信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備同步。 （2） 同時(shí)該信號(hào)觸發(fā)固定接收器的程序指令，計(jì)算出光標(biāo)筆與固定端的距離，由微處理器建立一個(gè)以固定處理器為原點(diǎn)的三維坐標(biāo)軸。 （3） 用戶(hù)移動(dòng)定位光標(biāo)筆過(guò)程中，該筆持續(xù)發(fā)射超聲波信號(hào)，由固定處理器不斷計(jì)算其三維坐標(biāo)值。同時(shí)不斷監(jiān)控計(jì)算移動(dòng)處理器的三維坐標(biāo)值。 （4） 隨后將定位光標(biāo)筆的三維坐標(biāo)按算法投影到移動(dòng)處理器建立的虛擬二維坐標(biāo)系中。 （5） 最終實(shí)現(xiàn)了為用戶(hù)建立一個(gè)虛擬觸摸屏（任意空間）——在空中對(duì)光標(biāo)的控制。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目前，觸摸屏在使用時(shí)所欠缺的就是其僅局限擁有觸摸檢測(cè)部件的觸摸屏，對(duì)于那些普通屏幕就望塵莫及了。而且這些屏幕必須要人去觸碰屏幕，這就限定了其安裝位置?；谝陨显?，設(shè)計(jì)小組通過(guò)對(duì)目前鼠標(biāo)原理進(jìn)行本質(zhì)的剖析，充分考慮了鼠標(biāo)、觸摸屏的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上研究開(kāi)發(fā)的一套系統(tǒng)。該系統(tǒng)將進(jìn)一步推進(jìn)人機(jī)交流方式的變革，為實(shí)現(xiàn)方便、快捷、靈活應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。 虛擬觸屏鼠標(biāo)的創(chuàng)新點(diǎn)是將現(xiàn)有的大多數(shù)屏幕不需要任何的翻新更改即可變成觸屏式屏幕，通過(guò)建立虛擬三維坐標(biāo)系統(tǒng)捕捉光標(biāo)筆的定位信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在空中對(duì)電腦光標(biāo)的控制，并完全實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的功能。 基本思路 當(dāng)用戶(hù)使用本作品時(shí)，首先觸碰定位光標(biāo)筆上電容式感應(yīng)開(kāi)關(guān)，定位光標(biāo)筆隨即向用戶(hù)身上所佩戴的移動(dòng)處理器和固定接收器發(fā)出一定的電磁波信號(hào)，各設(shè)備接受該信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備同步。同時(shí)該信號(hào)觸發(fā)固定接收器的程序指令，計(jì)算出光標(biāo)筆與固定端的距離，由微處理器建立一個(gè)以固定處理器為原點(diǎn)的三維坐標(biāo)軸。 用戶(hù)移動(dòng)定位光標(biāo)筆過(guò)程中，該筆持續(xù)發(fā)射聲波信號(hào)，由固定處理器不斷計(jì)算其三維坐標(biāo)值。同理不斷監(jiān)控計(jì)算移動(dòng)處理器的三維坐標(biāo)值。 隨后將定位光標(biāo)筆的三維坐標(biāo)按算法投影到移動(dòng)處理器建立的虛擬二維坐標(biāo)系中。 最終實(shí)現(xiàn)了為用戶(hù)建立一個(gè)虛擬觸摸屏（任意空間）——在空中對(duì)光標(biāo)的控制。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 由于目前市場(chǎng)上的觸摸屏完全是由特殊材質(zhì)的屏幕加工制作而成，且仍是一種實(shí)體的觸摸系統(tǒng)。涉及虛擬觸摸技術(shù)的產(chǎn)品可以說(shuō)寥寥無(wú)幾。 本作品需應(yīng)用距離傳感器、單片機(jī)、數(shù)學(xué)建模、藍(lán)牙無(wú)線通信等較為成熟的多領(lǐng)域、多學(xué)科的尖端技術(shù)。因此本作品具有極強(qiáng)的科學(xué)性與先進(jìn)性。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- （1）本作品在2009年3月24日獲得國(guó)家專(zhuān)利； （2）本作品在“挑戰(zhàn)杯”2009年河北省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中榮獲特等獎(jiǎng)； （3）本作品在河北工程大學(xué)2008年大學(xué)生學(xué)術(shù)科技節(jié)科技作品競(jìng)賽中榮獲特等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 本作品處于試驗(yàn)調(diào)試階段，部分功能已實(shí)現(xiàn)。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專(zhuān)利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 電子文稿、實(shí)物模型、現(xiàn)場(chǎng)演示。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明 用戶(hù)在使用前，將各部件從組合式的固定處理器中取出佩戴完畢，打開(kāi)開(kāi)關(guān)即可使用。使用時(shí)用戶(hù)只需將手指放到定位光標(biāo)筆的電容式開(kāi)關(guān)上，就可在空中控制投影幕布上的光標(biāo)進(jìn)行任意的操作。在控制過(guò)程中可以使用紅外激光教鞭，也可使用光標(biāo)增益調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)靈敏度。 本作品的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)在于可以將普通屏幕改為觸摸屏，也可以在現(xiàn)有觸摸屏望塵莫及的領(lǐng)域大顯身手。因此本作品的使用范圍非常廣闊，大到巨大的淺色墻壁、投影儀、軍事訓(xùn)練場(chǎng)，小到普通的柜員機(jī)、手機(jī)屏幕，均可以改裝成為具有觸摸功能的顯示儀器。 目前市場(chǎng)上早已經(jīng)出現(xiàn)應(yīng)用遙控技術(shù)，可以在空中實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)部分功能的遙控器。但是因其不能功能比較單一，不能完全滿足使用者的使用要求，而其價(jià)格又比較昂貴，所以市場(chǎng)占有率較低。本作品在空中即可完成對(duì)電腦的控制，完全滿足客戶(hù)的要求，故市場(chǎng)前景非常廣闊。 本作品現(xiàn)階段的造價(jià)成本在2000元左右，但是如果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的話，則其成本將會(huì)大幅度降低，預(yù)計(jì)僅有700元左右。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 就目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料來(lái)看，在虛擬觸摸屏技術(shù)上的研究還屬空白。雖然之前些人提出這一概念，因其某些核心的關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有解決或沒(méi)找到合適的解決方法，所以也只是停留在設(shè)想階段而已。雖然市面已經(jīng)出現(xiàn)一些定位的產(chǎn)品，例如唐恩公司的iLocateTM WSN，但是其定位精度較低而且也僅使用于工業(yè)及人員的定位，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)本作品所達(dá)到的設(shè)計(jì)目的。 此外，國(guó)內(nèi)外關(guān)于觸摸屏技術(shù)的改進(jìn)及研究，也僅限于現(xiàn)在普遍使用的電阻式、電容式等普通實(shí)體觸摸屏，并沒(méi)用涉及在空中即可實(shí)現(xiàn)觸摸功能的虛擬觸摸屏技術(shù)。所以本作品所涉及的是一個(gè)全新的前沿性課題，也可以說(shuō)本作品所涉及的該領(lǐng)域是一個(gè)空白的領(lǐng)域。因此本作品具有極高的開(kāi)發(fā)與研究?jī)r(jià)值。
