本發明涉及電子輸入技術領域，尤其涉及一種指尖可穿戴式輸入設備。

背景技術：

目前的計算機主要以鍵盤鼠標作為主要輸入設備，但隨著計算機設備的改革，智能眼鏡等可穿戴計算機設備的出現對輸入設備的隨身便攜性提出了更高要求，而目前的鍵盤鼠標都因為體積大、攜帶不便而無法作為智能眼鏡理想的主要輸入設備。同時，目前的智能眼鏡主要以手勢識別、動作識別、語音識別、觸控操作等作為交互輸入方式。例如，微軟公司推出的hololens智能眼鏡采用的是手勢識別，手勢識別固然解放了雙手，但是手勢識別本身存在致命的缺陷，頻繁的抬手進行手勢操作會造成手臂酸痛，手勢操作本身動作范圍較大，不適用于室外等公共場合，另外，手勢識別也極易受到外界物理隔離干擾而影響識別精準度，同時手勢識別也存在算法復雜，技術難度大，成本高等缺點。又如百度百科“googleglass”谷歌智能眼鏡采用的觸控機身側面操控同樣存在缺陷，由于數碼產品的高操作頻率容易讓使用者形成抬手觸碰眼鏡的操作慣性，如果長期使用形成習慣后，即使在不使用智能眼鏡的場景下，也會習慣性進行抬手觸摸機身的操作，影響使用者正常生活（參見百度百科“googleprojectglass”）。同時，語音識別也面臨著識別率不高、受使用場景限制大等問題。以上幾種交互輸入方式遠未滿足智能眼鏡等智能計算機設備的交互需求。

技術實現要素：

為了克服目前鍵盤鼠標不便攜、智能眼鏡等智能計算機設備輸入設備體驗差，尤其是手勢識別使用場景限制多，算法技術要求高，傳輸精準度不足等缺陷，本發明提供一種采用指尖可穿戴技術操控智能眼鏡等計算機設備的輸入設備，采用在手指指甲上附加可感知外部或自身信息的硬件可穿戴設備，通過設備內的傳感模塊檢測指尖自身或者基于所述指尖輸入設備的外部輸入信息并對所述輸入操作的方向、運動軌跡、壓力、操作時間等的一項或多項進行檢測，以獲得輸入信號，實現對智能眼鏡等計算機設備的數據輸入和控制。所述無線輸入設備便于用戶快速便捷的完成輸入，提高輸入識別的可靠性和穩定性，結構緊湊，外觀簡潔美觀，方便攜帶，改善了用戶輸入體驗。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種指尖輸入設備，功能上包括用于接收手指自身和/或外界信息的傳感模塊，結構上包括可固定在手指指甲上的固定部、與固定部連接并可在固定部上移動的移動部，其中，根據移動部與固定部相對位置不同，該指尖輸入設備有收起狀態和展開狀態兩種狀態。收起狀態提高了輸入設備的便攜性，展開狀態使移動部能夠與指尖接觸，提供輸入反饋，增加了實用性，相比虛擬輸入方式更加穩定。

上述的指尖輸入設備，外部由采用防水耐臟材質的設備外殼包裹，有效適應水、灰塵等復雜使用場景。

上述的指尖輸入設備，所述的設備外殼采用弧形片狀造型，固定部、移動部均采用弧形片狀造型，利用仿生學原理，符合人體工學，外觀簡潔美觀。

上述的指尖輸入設備，所述的傳感模塊位于移動部和/或固定部，并與處理模塊電連接。

上述的指尖輸入設備，所述傳感模塊包括觸覺傳感器和/或光電傳感器和/或運動傳感器，可以對手指對外界的輸入操作性質進行傳感，也可以對手指自身性質進行傳感，甚至對手指的空間運動手勢進行識別，生成輸入信號。該指尖輸入設備以傳感模塊為功能主體，提供多種傳感器功能，運用多種傳感方式綜合作用，實現強大的輸入功能。觸覺傳感器主要采用微動按鍵的形式，微動按鍵的設置使手指在輸入操作時獲得觸覺反饋，增強輸入的準確性和穩定性，提升輸入效率和體驗。

上述的指尖輸入設備，所述的固定部包括：處理模塊、通訊模塊、電源模塊，通訊模塊、電源模塊分別與處理模塊電連接。將以上功能模塊安裝在固定部，而非移動部，能有效減輕移動部重量和體積，減輕展開狀態下指尖前端的壓力。

上述的指尖輸入設備，所述的處理模塊將獲得的輸入信息處理、匯總后生成輸入信號。

上述的指尖輸入設備，所述通訊模塊包括無線通訊模塊和/或有線通訊模塊，負責將輸入信息發送到計算機等接收設備，或接收計算機等設備發出的信息。無線通訊模塊為優選技術方案，提高指尖輸入設備的便攜性。

上述的指尖輸入設備，所述的移動部可以采用單層結構，也可以采用雙層結構，甚至采用多層結構，以滿足不同輸入姿勢對設備展開狀態的需求，增強可拓展性。

上述的指尖輸入設備，所述移動部和固定部，以及移動部的雙層或多層結構之間，通過滑軌或鉸鏈連接，由移動部的滑動或者旋轉實現收起狀態和展開狀態的切換。滑動切換不占用空間，為優選方案，外觀簡潔但功能強大，便攜而且實用。

上述的指尖輸入設備，所述移動部從滑軌上滑出部分的長度或者通過鉸鏈旋轉后的長度和彎曲度即曲率是可調節的。以此可以根據指尖的具體輸入手勢，調節移動部相對于指尖的位置，方便手指進行輸入操作。這項設計符合人體工學特征。

上述的指尖輸入設備可以只在一只手指上佩戴進行單指操作，也可以在多只手指上同時佩戴，實現多手指協同輸入操作。借助于不同類型的傳感器，實現單擊、雙擊、移動光標、手寫輸入、模擬觸屏、手勢識別等功能。

除上述技術方案中所述有益效果外，本發明指尖輸入設備通過固定在指甲上的可穿戴輸入設備對自身或外界信息進行感知，獲取輸入信息，減少輸入設備對周邊環境的依賴，在便攜、簡潔、美觀基礎上，確保了信息輸入的可靠性、穩定性和準確性，實現對鼠標、鍵盤、手勢交互等功能的取代。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

圖1為本發明的收起狀態下右視圖；

圖2為沿著圖1中a-a線的示意圖；

圖3為本發明的展開狀態下俯視圖；

圖4為沿著圖3中b-b線的示意圖；

圖5、6為本發明分別在收起狀態、展開狀態下的立體示意圖；

圖7、8為本發明分別在收起狀態、展開狀態下使用時的狀態圖；

圖中：

1.設備外殼，2.固定部，21處理模塊，22通訊模塊，23電源模塊，3移動部，31外工作板，32內接觸板，33外移動層，34內移動層，4傳感模塊，41觸覺傳感器，42光電傳感器，43運動傳感器。

具體實施方式

下面，參照附圖來說明本發明的實施方式。提供以下參照附圖的描述，以幫助對由權利要求及其等價物所限定的本發明的示例實施方式的理解。其包括幫助理解的各種具體細節，但它們只能被看作是示例性的。因此，本領域技術人員將認識到，可對這里描述的實施方式進行各種改變和修改，而不脫離本發明的范圍和精神。而且，為了使說明書更加清楚簡潔，將省略對本領域熟知功能和構造的詳細描述。

如圖1-6所示，本實施例的指尖輸入設備采用類似于指甲的弧形片狀外觀造型，采用防水耐臟材質的設備外殼1包裹，指尖輸入設備結構上包括固定部2和移動部3，指尖輸入設備內部包括傳感模塊4、處理模塊21、無線形式的通訊模塊22、電源模塊23。

傳感模塊4，包括觸覺傳感器41、光電傳感器42、運動傳感器43，均與處理模塊21電連接，其中：觸覺傳感器41位于移動部3的前部尖端和側向，采用微動按鍵形式，接收手指的按壓操作；光電傳感器42位于移動部3前部尖端，接收指尖輸入設備在工作面上的移動信息；運動傳感器43位于固定部2，記錄輸入設備在空間移動時x、y、z軸的加速度、角速度信息，感知手指的空間位置信息，對手勢進行識別。

固定部2固定在手指指甲上，包括處理模塊21、無線形式的通訊模塊22、電源模塊23，無線形式的通訊模塊22、電源模塊23與處理模塊21電連接。移動部3底部與固定部2連接，并可以在固定部2上移動；移動部3內外兩側分別包括內接觸板32、外工作板31；該具體實施例的移動部2采用雙層結構，包括外移動層33和內移動層34。外移動層34和內移動層33之間、內移動層33和固定部2之間分別通過滑軌連接，并通過在滑軌上滑動實現相對位置移動。

根據移動部3和固定部2相對位置的不同，該指尖輸入設備包括如圖1、2、5、7所示的收起狀態和如圖3、4、6、8所示的展開狀態；收起狀態、展開狀態下，觸覺傳感器41、光電傳感器42、運動傳感器43對手指輸入操作的方向、運動軌跡、壓力、操作時間等的一項或多項性質以及手指在空間內的運動手勢等進行檢測，以獲得輸入信息。處理模塊21將獲得的輸入信息進行處理匯總，生成輸入信號，通過無線通訊模塊22將輸入信號傳輸給智能眼鏡等計算機接收設備，實現單擊、雙擊、移動光標、手寫輸入、模擬觸屏、模擬鍵盤等功能。

設備外殼1采用防水耐臟材質，優選聚碳酸酯、醫用橡膠等材質，使用材料舒適，適合指尖接觸操作，同時具有良好而恒定的電絕緣性、重量輕、強度高，有良好的抗沖擊性等優點，適應高溫、浸水等各種復雜使用場景。

設備外殼1外觀優選為仿指甲造型的弧形片狀，固定部2、移動部3均為仿指甲造型的弧形片狀，且具體弧度及尺寸可以定制，利用仿生學原理，既能保證固定部2與指甲的完全貼合，又符合人體工程學設計特征。尤其在展開狀態下，移動部3經滑動或旋轉后，以凹面內側面向指腹，與手指指腹接觸面貼合，提高輸入觸感。設備外殼1的顏色可以根據使用者需要定制不同顏色，如女式可以采用美甲彩色外殼，作為美觀的裝飾物，男式可以采用仿指甲的淺粉紅色外殼，而不引起其他人注意。

傳感模塊4，對自身或外界的信息進行獲取，并將獲取的輸入信息傳輸至處理模塊21；傳感模塊4根據具體功能可以裝置于移動部3和/或固定部2的不同位置。以上實施例中采用的觸覺傳感器41、光學傳感器42、運動傳感器43僅為舉例目的，本發明的傳感模塊還可以包括：指紋傳感器，可以采用半導體電容傳感器、半導體壓感傳感器等，實現指紋采集和識別，如在內接觸板32上裝置指紋傳感器，展開狀態下，可以對手指指紋進行采集和識別，實現電子設備的身份識別、開啟或鎖定設備等功能；九軸傳感器由三軸線性加速度計、三軸陀螺儀、三軸磁場運動傳感器組成，可以感知輸入設備在空間內的運動軌跡及位置以判斷指尖動作狀態，進行手勢識別等；距離傳感器，能夠記錄使用者每次在展開狀態下移動部與指尖的距離，并記錄下來，每次進入展開狀態時可以形成默認彎曲度，省去每次調節的麻煩；脈搏傳感器，通過指甲對人體的血壓、脈搏等信息進行檢測傳感，獲得人體自身信息；但本發明的傳感模塊的具體種類功能和數量并不以上述幾種傳感器為限。

觸覺傳感器41優選采用微動按鍵，微動按鍵為輸入操作提供了直接觸覺反饋，提高了輸入操作的穩定性和準確性，優化了輸入體驗。在實際應用中，微動按鍵也可以采用多種布局形式，如可以將微動按鍵設置于內接觸板的一端，接收按壓時移動部轉動的旋轉力，或者設置于內接觸板中部，直接接收按壓壓力。但觸覺傳感器的具體形式、設置數量并不以此為限。

處理模塊21，優選為微處理器，用于接收傳感模塊4的輸入信息，并根據輸入信息的強度和持續時間等來判斷并發出執行移動光標、單擊、雙擊等指令，以及結合運動傳感器43傳輸的信息實現手寫輸入、模擬觸屏等功能；同時接收運動傳感器43傳輸的加速度、角速度信息，并對其進行積分，得到相應的速度值和角度值，即可獲得指尖輸入設備在空間移動的速度、方向這兩種信息，以及傾斜或旋轉的角度信息。

通訊模塊22，優選為無線通訊模塊，包括信息發送和/或信息接收功能，通訊模塊負責將處理模塊21處理完的輸入信息發送到計算機或其他接收設備，使計算機或其他接收設備執行相應指令或動作，通訊模塊22也可以接收計算機接收設備或其他輸入設備發送的信息和指令，傳輸給處理模塊21，來控制指尖輸入設備本身的開關或者狀態切換等操作；通訊模塊22可采用無線通訊模塊和/或有線通訊模塊，而本發明是以無線通訊模塊做為實施例的說明，無線通訊模塊具體包括藍牙、2.4ghz等方式，如果采用藍牙方式，可以與藍牙設備直接建立連接，如果采用2.4ghz方式，可以增加無線接收器作為中轉設備與計算機等接收設備建立連接。熟悉此項技術領域的人員，也可采用或增設有線通訊模塊等可調整的組件型態做為本發明的通訊模塊，方便與指環、手環、智能手表等設備進行通訊連接。

電源模塊23優選為小體積的充電式紐扣鋰電池：小體積能夠保證固定部2的輕便，電池充電口優選布置于固定部2底部靠中間位置，使用者佩戴時可以被指甲與固定部2底部之間的封閉吸附區域包圍，與外界水、灰塵等復雜環境隔離，充電時可將輸入設備取下，或者也可以采用可拆式電池蓋結構等形式。此外，電源模塊也可以采用太陽能電池板，或者其他類型的小體積電源模塊。

處理模塊21、通訊模塊22、電源模塊23優選為可以安裝在固定部2，但也可以安裝在指環、手環等裝置，以有線連接方式與指尖輸入設備連接，以最大限度減少指尖輸入設備的體積和重量。

在本實施例中，移動部3采用了雙層結構，即包括外移動層33和內移動層34,但實際應用中本發明并不以此為限。根據實際需要不同，本發明的移動部3可以采用單層結構、雙層結構，甚至是多層結構。當移動部采用單層結構時，移動部只含一層片狀結構，收起狀態下內接觸板32與固定部2頂部貼近；當移動部3采用雙層或多層結構時，可以分為外移動層33和內移動層34，內移動層34含有n層，n為大于等于一的整數。不同層數的結構滿足不同操作姿勢和位置對操作面距離的需求，方便各種手勢的輸入操作。

指尖輸入設備的使用狀態包括如圖1、2、5、7所示的收起狀態和如圖3、4、6、8所示的展開狀態，如圖1、2、5、7所示的收起狀態是指移動部3與固定部2完全貼合，沒有相對位移的狀態，如圖3、4、6、8所示的展開狀態是指移動部3與固定部2相互連接但不貼合，有相對位移的狀態；為保證輸入設備關閉后便攜美觀，指尖輸入設備關閉后應為收起狀態，在特殊情況下關閉指尖輸入設備后也可以為展開狀態，如需要隨時切換展開狀態和關閉輸入設備時。

指尖輸入設備的開關可以采用多種方式，可以在固定部2或者移動部3上增加微動按鍵開關，或者通過通訊模塊22接收計算機等設備發出的開關指令，智能控制指尖輸入設備的開關，或者通過在收起狀態下，對移動部3頂部施加一定的向下壓力來打開設備，在展開狀態下，對移動部3施加特定方向或強度的外力來關閉設備；具體的開關方式并不以上述幾種方式為限，熟悉該項技術領域的人士，可依照實際使用需求而選用最合適的方式。

移動部3和固定部2，以及移動部3的雙層或多層結構之間，通過滑軌或鉸鏈連接，由移動部3或移動部3各層的滑動或者旋轉實現收起狀態和展開狀態的切換；當移動部3采用單層結構時，所述移動部3直接在固定部2的滑軌上滑動或通過與固定部2之間的鉸鏈旋轉；當所述移動部3采用雙層或多層結構時，移動部3最內側的內移動層34直接在固定部2的滑軌上滑動或通過與固定部2之間的鉸鏈旋轉，移動部3上除最內移動層以外的其他移動層在內側鄰近的移動層的滑軌上滑動或者通過與內側鄰近的移動層之間的鉸鏈旋轉。然熟悉該項技術領域的人士，可依照實際使用需求而選用最合適的的移動部3結構層數，并不局限于本發明所揭露的實施例。

在展開狀態下，移動部3伸出固定部2以外部分的長度可以根據需要進行調節，同時，移動部3伸出固定部2以外部分可以進行彎曲，并且彎曲程度即曲率可以根據需要進行調節，并且在調整到方便指尖輸入的方向和位置后，可以保持一定程度的記憶和固定。如可以在移動部3左右兩側設置側向的微動按鍵或感應按鍵的觸覺傳感器等，在按住左右兩側時，移動部3的滑出長度和曲率可調節，松開兩側按鍵后，移動部3滑出長度和曲率固定；另外，也可以采用由計算機等設備發出控制指尖輸入設備滑出或旋轉指令，并借助輸入設備自身的重力感應器，輸入設備自動滑到與地面平行的平面進行操作；在實際應用中，還可借助距離感應器對指尖到移動部3的距離進行感知并記憶，存儲到處理模塊21，設置為默認滑出長度和曲率。

由收起狀態向展開狀態切換時，優選采用移動部3外層先動的切換方式：先滑出或旋轉最外層的外移動層33，在最外層的外移動層33滑動到特定位置無法繼續滑出或者旋轉到特定位置后，相鄰的內移動層34再開始滑出或旋轉，根據輸入手勢操作需要確定長度，一直可以到移動部最內層的內移動層34完全滑出或旋轉到位。由展開狀態切換到收起狀態時，過程與之相反，即先收起最內層，最后收起最外層移動層。這種切換方式能夠有效減少展開狀態下移動部3的重量和體積，減輕輸入操作承重。當然，熟悉該項技術領域的人士，也可根據實際情況選擇其他切換方式，并不以此為限。

使用者可以將指尖輸入設備只在一只手指上佩戴進行單指操作，來實現鼠標單擊、手寫輸入、光標移動、單指手勢識別等功能：當外工作板31在工作面上滑動時，相當于鼠標的拖動操作，對移動部3的單次、連續兩次按壓，功能等同于鼠標的單擊、雙擊；也可以佩戴多個輸入設備于多個手指進行協同操作，實現多手指協同輸入操作：當多設備同時佩戴在多個手指上，但只對單個設備進行操作時，其他設備可以處于關閉或休眠狀態；當多個設備同時操作時，可以實現多點觸摸功能，或者借助運動傳感器43實現手勢識別等功能；可以對每個手指的設備添加不同標識，實現類似鼠標左右鍵功能；或者當離開工作面后，但外接觸面和工作面在一定距離以內（如5cm內），借助位移傳感器光標仍然可以根據外接觸面的位置移動而發生移動，在屏幕的虛擬鍵盤實現鍵盤輸入功能；或者增加其他更多種按鍵的操作功能。在多指操作時，一般優選以下信息傳輸方式：可以將多個手指上的設備發出的控制信號傳輸到一只手指上的設備，一般為右手或左手食指上一設備，由該設備對多個設備輸入信號進行收集整理后，作為一個輸入信號傳輸到計算機等接收設備，以避免多信號同時傳入造成的接口不足等問題。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定，這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化等均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內，本發明的權利保護范圍須視本說明書所附的權利要求范圍所界定者為準。