技术领域
[0001] 本发明涉及压力传感技术领域，尤其涉及一种基于压力感应控制的外设参数调整方法及系统。
相关背景技术
[0002] 目前，现有的调整外设参数的方法，通常是通过触控技术来改变外设的参数。触控技术提供了直观且便捷的操作方式。用户无需通过传统的按键或旋钮来逐步调整参数，而是可以直接在触控界面上通过滑动、拖拽、缩放等手势来快速调整。这种操作方式不仅提高了用户体验，还使得参数的调整变得更加灵活和精确。
[0003] 然而，传统通过触控技术调整外设参数的方法存在以下缺点：1)精准度和灵敏度有限：触控技术通常依赖于手指与触控表面的接触面积和力度来识别操作，但这对于细微的力度变化感知不足。在需要高精度调整的场景中，这种限制尤为明显。2)缺乏立体感和自然性：触控技术仍然是平面的二维操作，二维触控界面无法提供与真实世界相似的三维立体感和物理反馈。3)适用性有限：触控技术主要适用于平面设备，难以直接应用于具有复杂形状和结构的立体外设。
具体实施方式
[0047] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
[0048] 在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0049] 目前，现有的调整外设参数的方法，通常是通过触控技术来改变外设的参数。然而，传统通过触控技术调整外设参数的方法存在以下缺点：1)精准度和灵敏度有限：触控技术通常依赖于手指与触控表面的接触面积和力度来识别操作，但这对于细微的力度变化感知不足。在需要高精度调整的场景中，这种限制尤为明显。2)缺乏立体感和自然性：触控技术仍然是平面的二维操作，二维触控界面无法提供与真实世界相似的三维立体感和物理反馈。3)适用性有限：触控技术主要适用于平面设备，难以直接应用于具有复杂形状和结构的立体外设。
[0050] 有鉴于此，本发明提供一种基于压力感应控制的外设参数调整方法，通过压力传感器阵列精确感知用户施加于外设的微小压力变化，根据预设的压力‑参数映射关系，将压力数字信号映射到外设的参数调整，实现对外设参数的精准调控。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。
[0051] 图1为本发明提供的基于压力感应控制的外设参数调整方法流程图。如图1所示，基于压力感应控制的外设参数调整方法包括步骤S1～步骤S3，其中：
[0052] 步骤S1，感知用户施加在目标外设的压力感应区域的压力变化，获取压力数据；
[0053] 具体的，通过安装在目标外设压力感应区域的压力传感器阵列，感知用户施加在外设上的压力变化，输出压力模拟信号。此处的压力感应区域可以设置在外设表面用户可能施加压力的任意位置，例如握持部位。其中，所述外设可以包括鼠标、游戏手柄、医疗康复设备和机器人遥控设备。当目标外设为鼠标时，待调整的外设参数可以是鼠标灵敏度；当目标外设为游戏手柄时，待调整的外设参数可以是游戏角色的移动速度。
[0054] 本实施例中，压力传感器阵列按照预设的排布设计方案安装在目标外设的压力感应区域。压力传感器阵列的排布设计需考虑四个方面，包括传感器分布密度、传感器布局规则、传感器感应区域和传感器分区域映射；其中：
[0055] 传感器分布密度：压力传感器阵列的分布密度影响压力感知的精度。一般来说，传感器分布越密集，越能捕捉到细微的压力变化。但同时也要考虑到成本和复杂度的因素，找到合适的分布密度。
[0056] 传感器布局规则：压力传感器阵列的布局形式包括网格状、环形以及不规则形式，不同的布局形式适用于不同的外设。例如：网格状布局适用于需要感知整个接触区域压力分布的外设，如触控屏幕。环形布局适用于需要感知握持部位压力变化的应用，如鼠标、游戏手柄。不规则布局则可根据具体外形设计,如医疗康复设备等。
[0057] 传感器感应区域：压力传感器感应区域的大小，影响压力分辨率。本实施例中，每个压力传感器的感应区域大小也需要合理设计。过大的感应区域可能会造成压力分辨率降低，感应区域过小则会增加压力传感器数量，导致成本升高。需要根据实际应用场景权衡确定。
[0058] 传感器分区域映射：将压力传感区域与外设的功能参数进行对应映射。本实施例中，除了压力传感器本身的布局，还需要将压力传感区域与外设的功能参数进行对应映射。例如，当目标外设为鼠标时，可以将鼠标左侧区域的压力映射到灵敏度调节，鼠标右侧区域的压力映射到滚轮控制。当目标外设为游戏手柄时，可以将拇指区域的压力映射到游戏角色移动速度，食指区域的压力映射到开火/跳跃等动作。
[0059] 本实施例中，压力传感器阵列的排布设计方法包括：
[0060] 根据预设的压力感知精度与压力传感器阵列分布密度的关系，以及目标外设所需的压力感知精度，确定压力传感器阵列分布密度；
[0061] 根据目标外设的实际形状和使用需求，设计压力传感器的布局；其中，压力传感器阵列的布局方式包括网格状、环形以及不规则形式；
[0062] 根据应用场景对压力分辨率的需求，确定感应区域大小。
[0063] 本实施例中，通过合理设计传感器阵列的密度、布局、感应区域以及与参数的映射关系,可以充分发挥压力感知技术的潜力,为不同类型的外设提供精细、自然的压力控制体验。
[0064] 本发明采用高灵敏度的压力传感器阵列，能够精细感知用户的微小压力变化。传感器阵列通过密集均匀的分布，可以获取用户在操作过程中各个接触点的压力信息。相比传统的单点压力传感器，阵列式传感器能够更精准地捕捉到用户的压力分布特征，为后续的参数映射和细致控制提供更丰富的数据支撑。
[0065] 步骤S2，通过信号处理电路对所述压力数据进行处理，提取压力变化信息。
[0066] 具体的，首先，通过信号处理电路对压力模拟信号进行信号放大，以提高信号强度。对信号放大后的压力模拟信号进行滤波处理，去除压力模拟信号中的噪声和干扰。接着，将经过信号放大和滤波处理后的压力模拟信号转换为压力数字信号。最后，从所述压力数字信号中提取压力变化信息。
[0067] 信号处理电路还能够对压力模拟信号进行分析处理，识别出用户的压力操作模式，为参数映射算法提供更准确的输入。
[0068] 步骤S3，根据所述压力变化信息以及预设的压力‑参数映射关系，得到所述压力变化信息对应的外设参数调整值。
[0069] 在实际操作过程中，用户在操作外设时，对外设施加不同强度的压力，此时压力传感器阵列会检测到相应的压力数据，输出压力模拟信号。信号处理电路将压力模拟信号转换为压力数字信号，提取压力变化信息，根据所述压力变化信息以及预设的压力‑参数映射关系，得到所述压力变化信息对应的外设参数调整值，根据外设参数调整值，调整目标外设的外设参数。
[0070] 在本发明的一个优选实施例中，本发明针对不同类型的外设，设计出智能、可定制的压力‑参数映射关系。通过分析各类外设的控制需求，建立压力输入与外设参数调整之间的映射关系。例如，当目标外设为鼠标时，可以将压力输入映射到鼠标灵敏度的调整。当目标外设为游戏手柄时，可以将压力输入映射到到游戏角色移动速度的控制。
[0071] 本发明实施例提供的参数映射算法不仅可以实现基本的压力‑参数对应，还可以根据用户的使用偏好，动态调整参数映射规则，提高交互的自然性和适用性。具体地，当目标外设为游戏手柄时，在游戏手柄表面设置一个即时映射确认键，例如将映射确认键设置在尾指区域，当按下映射确认键后，则进入映射调节程序，此时若处于游戏角色移动速度的控制场景下，通过滚动滚轮，调节游戏角色移动速度，使其变大或变小，当调节完之后，松开映射确认键，结束映射调节程序，并将调节后的游戏角色移动速度作为调整后的外设参数。本实施例中，通过即时映射确认键、滚轮调节等交互方式，允许用户在不中断当前任务的情况下调整映射关系。可以理解的是，优化后的压力‑参数映射关系可以推广到其他领域的外设中，例如医疗康复设备、机器人遥控设备等。
[0072] 在本发明的一个优选实施例中，步骤S3中所述的压力‑参数映射关系，包括压力大小与参数的映射关系，以及压力方向与参数的映射关系。
[0073] 具体的，压力大小与参数调整幅度呈正比关系，用户施加的压力越大，相应的外设参数调整幅度就越大。例如当目标外设为鼠标，待调整的外设参数为鼠标灵敏度时，鼠标灵敏度随压力增大而提高。
[0074] 压力方向与参数调整方向呈对应关系。用户施加压力的方向(角度)不同，会映射到不同的参数调整方向。例如当目标外设为鼠标时，如向左施压对应鼠标左移,向右施压对应鼠标右移。
[0075] 本实施例中，压力传感器阵列能够感知用户施加在外设上的压力大小和压力角度。根据预先设定的压力‑参数映射关系，可以将不同的压力输入转换为对应的外设参数调整。本发明通过精细的压力‑参数映射设计，可以实现更加自然、直观的压力控制。用户只需要根据需要施加不同角度和力度的压力，系统就能够做出相应的参数调整，大大提高了交互的灵活性和精确性。
[0076] 在本发明的一个优选实施例中，可以在目标外设表面设置多个压力感应区域，每个压力感应区域对应不同的外设参数。
[0077] 在通过压力感应控制外设参数的实际应用场景中，本实施例以目标外设为游戏手柄为例进行说明，可以通过不同的压力输入来独立控制游戏角色移动速度和视角操控等多个参数，实现更丰富的压力交互。
[0078] 具体的，在游戏手柄上设置多个压力感应区域，每个区域对应不同的游戏参数。例如，在拇指感应区域设置用于控制游戏角色移动速度的压力感应点，在食指感应区域设置用于控制游戏视角的压力感应点。在实际操作过程中，用户将拇指放在游戏手柄的拇指感应区域上，施加不同大小的压力来控制角色的移动速度。压力越大，角色移动得越快；压力越小，角色移动得越慢。用户将食指放在游戏手柄的食指感应区域上，通过改变施加压力的方向和大小来控制游戏视角的移动。
[0079] 本实施例中，通过这种差异化的压力‑参数映射设计,用户就可以在同一款游戏中，通过不同的压力输入来独立控制角色移动和视角操控等多个参数，大幅提高游戏操控的灵活性和精确性。这种压力交互方式也能增强用户的沉浸感和操作体验。
[0080] 在本发明的一个优选实施例中，本发明提供的基于压力感应控制的外设参数调整方法还包括：
[0081] 通过视觉反馈或触觉反馈的方式，向用户反馈所述压力变化信息以及外设参数调整值。
[0082] 具体的，系统会通过视觉反馈(如屏幕显示)、触觉反馈(如震动)等方式,向用户实时反馈当前的压力变化信息和参数调整值，增强用户的操作感知。
[0083] 其中，在视觉反馈方面，在外设附带的显示屏或连接的计算机屏幕上，实时显示压力变化信息和参数调整值。其中，压力变化信息包括用户施加的压力大小以及压力分布图。这种直观的视觉呈现有助于用户迅速理解当前的操作状态，并对后续操作做出相应调整。
[0084] 在触觉反馈方面，根据用户施加的压力大小和变化，外设会通过震动反馈、力反馈等方式，让用户感受到压力的变化，增强操作的实在感和沉浸感。
[0085] 本实施例中，还可以将视觉反馈与触觉反馈相结合，形成多模态交互反馈体系，例如，在游戏操控中，当用户通过压力传感器调整角色移动速度时，屏幕上不仅会显示速度值的变化，同时手柄也会根据速度变化产生相应的震动效果。多模态交互反馈不仅能够提高用户的操作感知度,也可以帮助用户更好地理解系统的响应逻辑，提升整体的交互体验。
[0086] 可以理解的是，本实施例还可以通过听觉反馈的方式，向用户反馈当前压力状态以及外设参数变化。例如通过声音提示或语音播报等方式向用户反馈压力变化信息或外设参数调整值。
[0087] 在本发明的一个优选实施例中，本发明提供的的基于压力感应控制的外设参数调整方法不仅可以直接通过压力传感器阵列控制外设参数，还可以通过无线传输方式将压力传感器阵列输出的压力数据传送到其他关联设备，实现对多个设备的联动控制。
[0088] 本实施例中，设置压力传感器阵列通过无线通信设备与接收器设备连接，所述接收器设备用于控制其关联的目标外设；
[0089] 相应的，在步骤S1通过压力传感器阵列感知用户施加在目标外设压力感应区域的压力变化，获取压力数据之后，基于压力感应控制的外设参数调整方法还包括：
[0090] 将压力数据无线传输至接收器设备；
[0091] 接收器设备根据接收到的压力数据生成参数调整指令，根据所述参数调整指令调整目标外设的外设参数。
[0092] 具体的，压力传感器阵列输出的压力数据通过外设内置的无线通信设备(例如WIFI设备)传输至接收器设备。接收器设备可以是独立的控制模块,也可以是其他设备的主控系统。接收器设备会根据接收到的压力数据，触发对应的操作指令，从而控制关联设备的行为。
[0093] 例如，当目标外设为游戏手柄，接收器设备为电脑主机时，玩家使用游戏手柄操控角色移动，压力传感器阵列安装于游戏手柄上。同时，游戏手柄中内置的无线通信设备还会将压力传感器阵列输出的压力数据传输到电脑主机。电脑主机根据压力数据调整游戏画面的显示参数，如视角缩放、画面效果等。这样不仅可以控制角色的移动,还能同步调整游戏画面，增强玩家的沉浸感。
[0094] 在另一个应用场景中，例如，目标外设为家电设备的遥控器，遥控器表面安装有压力传感器阵列，接收器设备为中控系统。用户通过遥控器控制家电设备，遥控器不仅可以直接控制对应的家电设备，在压力传感器阵列感知到用户施加在遥控器上的压力变化之后，遥控器还可以通过内置的无线通信设备将压力数据传输到中控系统，中控系统根据压力数据调整家庭照明、温控等其他设备的状态，实现更加协同的智能控制。
[0095] 本实施例中，压力传感器阵列通过无线信号传输和接收器设备的协同工作，实现了对多个设备的联动控制，为用户提供了更加智能、便捷的交互体验。
[0096] 以下通过两个具体的应用场景实施例，包括实施例1和实施例2，对本发明提供的基于压力感应控制的外设参数调整方法的实际操作进行说明：
[0097] 实施例1：
[0098] 游戏手柄压力控制
[0099] 当本发明应用于控制游戏手柄的相关参数时，可以将不同区域的压力输入映射到多个相关参数的联动控制。例如：
[0100] 拇指区域的压力映射到角色移动速度；
[0101] 食指区域的压力映射到视角移动灵敏度；
[0102] 中指区域的压力映射到开火/跳跃等动作触发；
[0103] 当用户在握持游戏手柄时，同时施加不同强度的压力在这三个区域，系统就能够根据压力输入，同时调整角色的移动速度、视角灵敏度和动作触发，让游戏角色的整体操控更加协调流畅。由此，用户就无需在不同操作之间频繁切换，而是可以通过一次连贯的压力输入，同时控制多个游戏参数，大幅提高了操作效率和游戏体验。
[0104] 实施例2：
[0105] 医疗康复设备的压力控制
[0106] 当本发明应用于医疗康复设备的相关参数时，压力感应技术可以应用于患者的康复训练中,帮助提高训练效果和体验。
[0107] 例如，本实施例要要调整的外设参数为医疗康复设备的相关参数，医疗康复设备为针对下肢肌肉康复训练的步态机器人。传统的步态机器人通常采用设定好的固定步态模式，无法根据患者的实际情况进行灵活调整。
[0108] 而本发明实施例利用压力感应技术,步态机器人可以更好地感知患者在训练过程中施加在脚底的压力分布和变化情况。
[0109] 具体的，本实施例在步态机器人的脚底部署压力传感器阵列，能够全面捕捉并记录患者双脚在行走或站立过程中的压力数据。
[0110] 通过医疗康复设备内置的信号处理电路实时分析采集到的压力数据，通过复杂算法分析识别患者的步态特征，包括步幅、步频、支撑时间等。
[0111] 智能算法会根据压力数据，自动调整机器人的步态参数，例如步幅、步频、支撑时间等，以更好地匹配和辅助患者的实际步态。
[0112] 同时，步态机器人还可以通过视觉反馈(屏幕显示)和触觉反馈(震动)，向患者反馈当前的压力分布状态和步态调整情况。由此，患者就能够更直观地感知自己的步态，并实时调整施加在双脚上的压力，从而主动配合机器人的步态调整,完成更有针对性的康复训练。
[0113] 相比传统的固定步态训练模式，本发明基于压力感应的自适应步态训练，不仅能够更好地贴合患者的实际康复需求，还能增强患者的主动参与度,提高训练的针对性和效果。
[0114] 这种压力感应技术在其他医疗康复设备如轮椅、假肢等领域,也有广泛的应用前景，可以为患者提供更智能、人性化的辅助和训练。
[0115] 图2为本发明提供的基于压力感应控制的外设参数调整系统的结构框图，参照图2，基于压力感应控制的外设参数调整系统200包括：
[0116] 压力感应模块201，用于感知用户施加在目标外设的压力感应区域的压力变化，获取压力数据；
[0117] 信号处理模块202，用于通过信号处理电路对所述压力数据进行处理，提取压力变化信息；
[0118] 参数映射模块203，用于根据所述压力变化信息以及预设的压力‑参数映射关系，得到所述压力变化信息对应的外设参数调整值；
[0119] 参数调整模块204，用于通过视觉反馈或触觉反馈的方式，向用户反馈所述压力变化信息以及外设参数调整值。
[0120] 本发明提供的基于压力感应控制的外设参数调整系统，通过压力感应模块201、信号处理模块202、参数映射模块203和反馈模块204执行上述各实施例提供的基于压力感应控制的外设参数调整方法，在上述各实施例中已经对基于压力感应控制的外设参数调整方法进行详细描述，本实施例在此不再赘述。
[0121] 本发明提供的基于压力感应控制的外设参数调整系统，采用压力传感器阵列精确感知用户施加的微小压力变化，根据预设的压力‑参数映射关系，将压力数字信号映射到外设的参数调整，实现对外设参数的精准调控。
[0122] 图3为本发明提供的电子设备的结构框图，如图3所示，本发明还提供了一种电子设备，电子设备300可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。电子设备300包括处理器301以及存储器302，其中，存储器302上存储有基于压力感应控制的外设参数调整程序303。
[0123] 存储器302在一些实施例中可以是计算机设备的内部存储单元，例如计算机设备的硬盘或内存。存储器302在另一些实施例中也可以是计算机设备的外部存储设备，例如计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器302还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器302用于存储安装于计算机设备的应用软件及各类数据，例如安装计算机设备的程序代码等。存储器302还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，所述基于压力感应控制的外设参数调整程序303被处理器301所执行时，实现以下步骤：
[0124] 感知用户施加在目标外设的压力感应区域的压力变化，获取压力数据；
[0125] 通过信号处理电路对所述压力数据进行处理，提取压力变化信息；
[0126] 根据所述压力变化信息以及预设的压力‑参数映射关系，得到所述压力变化信息对应的外设参数调整值。
[0127] 处理器301在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器302中存储的程序代码或处理数据，例如执行基于压力感应控制的外设参数调整程序等。
[0128] 本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有基于压力感应控制的外设参数调整程序，该基于压力感应控制的外设参数调整程序被处理器执行时，实现以下步骤：
[0129] 感知用户施加在目标外设的压力感应区域的压力变化，获取压力数据；
[0130] 通过信号处理电路对所述压力数据进行处理，提取压力变化信息；
[0131] 根据所述压力变化信息以及预设的压力‑参数映射关系，得到所述压力变化信息对应的外设参数调整值。
[0132] 综上所述，本发明提供的基于压力感应控制的外设参数调整方法及系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0133] 1)显著提升操作精度与灵敏度：本发明采用的压力传感器阵列能够精确感知用户施加的微小压力变化，根据预设的压力‑参数映射关系，将压力数字信号映射到外设的参数调整，实现对外设参数的精准调控。在需要精细操作控制的领域(如音乐制作、绘图等)具有显著优势，能够极大地提升用户的工作效率和作品质量。
[0134] 2)提供更加自然和直观的交互体验：本发明通过引入第三维度的压力感知，扩展了交互的维度，模拟了真实世界中的物理操作感受。增强了用户的沉浸体验和操作直觉。
[0135] 3)拓宽了适用范围：压力传感器阵列可以灵活集成到各种形状和结构的外设中，包括鼠标、游戏手柄等立体设备。这种广泛的适用性打破了触控技术局限于平面设备的限制，满足了不同领域和场景下的使用需求。
[0136] 4)丰富了交互反馈方式：除了传统的视觉反馈外，本发明还融入了触觉反馈等多种感官反馈手段。使得用户在操作过程中能够获得更加全面和丰富的感知信息，从而增强了操作的直观性和互动性。
[0137] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
[0138] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
