TW201913058A - 壓力感測系統以及位置偵測方法 - Google Patents

Abstract

一種壓力感測系統，包括複數感測地墊以及一主端裝置。感測地墊之每一者包括至少一壓力感測器、複數輸入輸出單元以及一微處理器。壓力感測器輸出第一識別碼以及一壓感訊號。輸入輸出單元透過接合機構與其它感測地墊連接。微處理器與壓力感測器以及輸入輸出單元之每一者連接，並根據壓感訊號、第一識別碼以及輸入輸出單元之每一者之接合狀態產生地墊資訊。主端裝置透過連接單元與微處理器之每一者連接以取得地墊資訊，並根據地墊資訊產生地墊地圖，以及根據地墊資訊中壓感訊號之一變化判斷對應於至少一物體之位置。

Description

壓力感測系統以及位置偵測方法

本發明係有關於一種壓力感測系統以及位置偵測方法，特別係有關於一種於複數感測地墊上偵測物體或者使用者之位置之壓力感測系統以及位置偵測方法。

隨著科技之發展，使用者之活動狀況可透過各種不同之方式進行監控或者觀察。於習知技術中，感測地墊之應用通常使用於醫療照護上，例如使用於床墊或者坐墊上以偵測使用者之姿態。然而，由於床墊或者坐墊皆為一體成形，因此所能感測之範圍將會受到限制，且現有技術並無法準確地偵測被踩踏之感應器之位置。因此，如何擴大感測地墊之使用範圍並準確地取得承受壓力之位置為目前所需解決之問題。

為解決上述問題，本發明一實施例提供一種壓力感測系統，包括複數感測地墊以及一主端裝置。感測地墊之每一者包括至少一壓力感測器、複數輸入輸出單元以及一微處理器。至少一壓力感測器，具有一第一識別碼，用以偵測壓力，其中當壓力感測器上電時，輸出第一識別碼以及一壓感訊號。輸入輸出單元用以透過一接合機構與其它感測地墊連接。微處理器與壓力感測器以及輸入輸出單元之每一者連接，用以接收 壓感訊號以及第一識別碼，並根據壓感訊號、第一識別碼以及輸入輸出單元之每一者之一接合狀態產生地墊資訊。主端裝置透過一連接單元與感測地墊之每一者之微處理器連接以取得地墊資訊，並根據地墊資訊產生一地墊地圖，以及根據地墊資訊中壓感訊號之一變化判斷對應於至少一物體之一位置。

本發明另一實施例提供一種位置偵測方法，適用於一壓力感測系統，包括：供電給複數感測地墊；透過感測地墊之每一者之一壓力感測器偵測壓力並輸出一壓感訊號；透過壓力感測器之每一者輸出對應的一第一識別碼；透過設置於感測地墊之每一者之複數輸入輸出單元之一接合機構與其它感測地墊連接，其中輸入輸出單元設置於感測地墊之每一者之邊緣；透過感測地墊之每一者之一微處理器接收壓感訊號以及第一識別碼；透過微處理器根據壓感訊號、第一識別碼以及輸入輸出單元之每一者之一接合狀態產生地墊資訊；透過一主端裝置接收地墊資訊，並根據地墊資訊產生一地墊地圖，其中主端裝置透過一連接單元與感測地墊之每一者之微處理器連接；以及透過主端裝置根據地墊資訊中壓感訊號之一變化判斷對應於至少一物體之一位置。

110‧‧‧感測地墊

111‧‧‧壓力感測器

112‧‧‧輸入輸出單元

113‧‧‧微處理器

120‧‧‧主端裝置

201‧‧‧公頭

202‧‧‧母頭

401‧‧‧電性接合點

S701~S707‧‧‧步驟流程

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之壓力感測系統之方塊圖。

第2A~2D圖係顯示根據本發明一些實施例所述之感測地墊之上視圖。

第3圖係顯示第2C圖所示之感測地墊之側視圖。

第4A~4C圖係顯示根據本發明一些實施例所述之接合點配置之示意圖。

第5A~5C圖係顯示根據本發明一些實施例所述之壓力感測器以及I/O單元配置之示意圖。

第6圖係顯示根據本發明一些實施例所述之感測地墊配置之示意圖。

第7圖係顯示根據本發明一些實施例所述之位置偵測方法之流程圖。

有關本發明之壓力感測系統以及位置偵測方法適用之其他範圍將於接下來所提供之詳述中清楚易見。必須了解的是下列之詳述以及具體之實施例，當提出有關壓力感測系統以及位置偵測方法之示範實施例時，僅作為描述之目的以及並非用以限制本發明之範圍。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之壓力感測系統之方塊圖。如圖所示，壓力感測系統100包括複數感測地墊110以及一主端裝置120。感測地墊110之每一者包括至少一壓力感測器111、複數輸入輸出單元112(以下簡稱I/O單元)以及一微處理器113。感測地墊110係被形變層所包覆，用以保護感測地墊110中之各個元件並透過形變將力量傳達至壓力感測器111。感測地墊110之每一者之壓力感測器111皆具有對應之一第一識別碼，壓力感測器111於上電後，係輸出第一識別碼以及一壓感訊號。其中，第一識別碼可透過通用唯一辨識碼 (UUID)或者自建編碼組成，以及壓感訊號係為對應於壓力之原始數據(raw data)。

I/O單元112可設置於感測地墊110之每一者之邊緣，用以透過一接合機構與其它感測地墊連接。其中，I/O單元之每一者皆具有對應之一第二識別碼。其中，第二識別碼可透過通用唯一辨識碼(UUID)或者自建編碼組成。一般而言，感測地墊110之外型為四邊形，而四個I/O單元則相對設置於每個邊上。但值得注意的是，感測地墊110亦可為其它形狀，而I/O單元之數量即等同於邊的數量。

微處理器113與壓力感測器111以及I/O單元112之每一者連接，用以接收壓感訊號以及第一識別碼，以及偵測I/O單元之每一者之一接合狀態，並根據壓感訊號、第一識別碼以及接合狀態產生對應於該感測地墊的地墊資訊。舉例來說，地墊資訊中係包括對應於每個壓力感測器111之第一識別碼、對應於壓力之原始數據、對應於每個I/O單元112之複數第二識別碼以及每個I/O單元112之接合狀態。

主端裝置120可為具有運算單元以及儲存單元之電子裝置，例如可為智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦或者透過網際網路與感測地墊連線之遠端電腦等，用以透過一連接單元(未顯示)與感測地墊110之每一者之微處理器113連接以取得地墊資訊，並根據每個感測地墊之地墊資訊產生一地墊地圖。其中，連接單元可以有線或者無線之方式將每個感測地墊110之微處理器113連接至主端裝置120。舉例來說，例如連接單元可為電纜、銅線以及光纖等電線，或者可 為用以傳輸數據訊號的Wi-Fi或者藍芽等無線訊號收發單元。

除此之外，主端裝置120更根據壓感訊號之變化判斷至少一物體之一位置。舉例來說，當一感測地墊所輸出之壓感訊號之變化幅度超過一既定閥值時，則主端裝置120即判斷有物體施加壓力於該感測地墊上。

第2A~2D圖係顯示根據本發明一些實施例所述之感測地墊之上視圖。如圖所示，感測地墊110之每一者之接合機構皆由公頭201以及母頭202所構成，每個邊的公頭201或者母頭202之數量可為單數或者多數，但必須與另一感測地墊之對應邊之母頭202或者公頭201之數量相同。舉例來說，如第2A、2B圖所示，感測地墊之上側邊以及左側邊皆由複數公頭201所構成，而對應之下側邊以及右側邊則由相同數量之母頭202所構成。同樣地，如第2C、2D圖所示，感測地墊之上側邊以及左側邊皆由單一公頭201所構成，而對應之下側邊以及右側邊則由單一母頭202所構成。值得注意的是，儘管第2A~2D圖中所示之每個邊僅由公頭201或者母頭202所構成，但亦可同時包括公頭201以及母頭202。

第3圖係顯示如第2C圖所示之感測地墊之側視圖。如圖所示，公頭201係凸出於感測地墊之邊緣，且高度小於感測地墊之厚度，而母頭202係凹入於感測地墊之邊緣，且高度等於公頭201之高度，以與公頭緊密地接合。

第4A~4C圖係顯示根據本發明一些實施例所述之接合點配置之示意圖。如第4A圖所示，電性接合點401可設置於公頭201之水平面上。或者，如第4B圖所示，電性接合點401 可設置於公頭201之垂直面上。此外，如第4C圖所示，當感測地墊之一邊具有多個公頭201時，電性接合點401可僅設置於單一公頭201上。

第5A~5C圖係顯示根據本發明一些實施例所述之壓力感測器以及I/O單元配置之示意圖。如第5A、5B圖所示，當感測地墊110僅具有一個壓力感測器111時，壓力感測器111係設置於正中央，以及四個I/O單元分別設置於四個邊上。其中，I/O單元可以直接或者間接之方式連接至微處理器113上。舉例來說，如第5A圖所示，上方之I/O單元係間接地透過左側以及右側之I/O單元連接至微處理器113上。而於第B圖中，四個I/O單元係直接地連接至微處理器113上。此外，根據本發明另一實施例，如第5C圖所示，當感測地墊110具有複數個壓力感測器111(例如四個)時，四個壓力感測器111係平均分布於感測地墊110上，並分別連接至微處理器113。其中，當感測地墊110具有複數壓力感測器時，複數壓力感測器之每一者亦分別具有不同之識別碼，以供主端裝置120辨識複數壓力感測器所對應之位置。

第6圖係顯示根據本發明一些實施例所述之感測地墊配置之示意圖。其中，圖中所示之英文字母”c~l”代表微處理器113之編號，而數字”1~4”則代表每個感測單元110之I/O單元之編號。於此實施例中，當使用者完成所有地墊之接合後，主端裝置120可透過連接裝置輸出一請求訊號至所有感測地墊110之微處理器113。微處理器113於接收到請求訊號後，取得對應於感測地墊110上之每個壓力感測器111之第一識別碼、對 應於每個I/O單元之第二識別碼以及每個I/O單元之接合狀態，以輸出地墊資訊。舉例來說，如第6圖所示，主端裝置120根據各個感測地墊110之地墊資訊判斷未與其它感測地墊接合之I/O單元為c1、d1、b1、e1、c4、e2、c3、g4、a2、j4、i2、j3、k3、l3。接著，主端裝置120更根據未接合之I/O單元之數量判斷感測地墊110之位置。舉例來說，若感測地墊110未接合之I/O單元之數量為0，則表示其位於地墊地圖之中心部分。若感測地墊110未接合之I/O單元之數量為1，則表示其位於地墊地圖之邊緣部分。若感測地墊110未接合之I/O單元之數量為2，則表示其位於地墊地圖之角落。若感測地墊110未接合之I/O單元之數量為3，則表示地墊地圖並非為四邊形，而為其它特殊形狀(如第6圖所示，地墊地圖為一L型)。主端裝置120於判斷出每個感測地墊之位置後，更可根據已接合之I/O單元之接合關係。舉例來說，主端裝置120判斷b、c、d、e為位於邊緣之感測地墊後，更可根據”c2-d4”、”d2-b4”、”b2-e4”之接合關係取得感測地墊由左至右之順序為”c→d→b→e”。以此類推，於判斷所有感測地墊110之I/O單元之接合狀態後，主端裝置120即可取得完整之地墊地圖。主端裝置120於取得地墊地圖後，當自微處理器113接收到壓感訊號時，即可根據壓感訊號中的第一識別碼判斷被踩踏之感測地墊110位於地墊地圖中之位置。

第7圖係顯示根據本發明一些實施例所述之位置偵測方法之流程圖。方法起始於步驟S701，將感測地墊110透過複數I/O單元之接合機構與其它感測地墊連接。於步驟S702，感測地墊之壓力感測器111偵測壓力。於步驟S703，壓 力感測器111輸出第一識別碼以及壓感訊號。於步驟S704，感測地墊之每一者之微處理器113接收壓感訊號、第一識別碼以及偵測輸入輸出單元之每一者之接合狀態。於步驟S705，微處理器113根據壓感訊號、第一識別碼以及接合狀態產生地墊資訊。於步驟S706，主端裝置120接收對應於每個感測地墊之地墊資訊，並根據地墊資訊產生地墊地圖。於步驟S707，主端裝置120根據地墊資訊中壓感訊號之變化判斷對應於至少一物體之位置。

綜上所述，根據本發明一實施例所提出之壓力感測系統以及位置偵測方法，透過同時給予每個感測地墊之壓力感測器以及輸入輸出單元獨立的編碼，並偵測每個輸入輸出單元之接合狀態，使得主端裝置可根據壓力感測器之編碼、輸入輸出單元之編碼以及輸入輸出單元之接合狀態取得由複數感測地墊所構成之地圖，並可準確地取得使用者或者物體之位置。如此，當應用於居家照護時，可根據壓力所致能之感測地墊之形狀以及位置判斷間測者之當前活動情況。或者，當應用於虛擬環境之互動時，可根據感測到之壓力之強弱更進一步地呈現使用者不同之動作。以及，當應用於商場時，亦可用於追蹤客戶之購物動線以及購物情況。

以上敘述許多實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有 通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。

Claims (14)

1. 一種壓力感測系統，包括：複數感測地墊，其中上述感測地墊之每一者包括：至少一壓力感測器，具有一第一識別碼，並用以偵測壓力，其中當上述壓力感測器上電時，輸出上述第一識別碼以及一壓感訊號；複數輸入輸出單元，用以透過一接合機構與其它上述感測地墊連接；以及一微處理器，與上述壓力感測器以及上述輸入輸出單元之每一者連接，用以接收上述壓感訊號以及第一識別碼，並根據上述壓感訊號、上述第一識別碼以及上述輸入輸出單元之每一者之一接合狀態產生地墊資訊；以及一主端裝置，透過一連接單元與上述感測地墊之每一者之上述微處理器連接以取得上述地墊資訊，並根據上述地墊資訊產生一地墊地圖，以及根據上述地墊資訊中上述壓感訊號之一變化判斷對應於至少一物體之一位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之壓力感測系統，其中上述輸入輸出單元之每一者具有一第二識別碼，上述第二識別碼對應至上述感測地墊中之一位置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之壓力感測系統，其中上述主端裝置更根據上述第二識別碼以及上述接合狀態決定上述地墊地圖之外型。
4. 如申請專利範圍第3項所述之壓力感測系統，其中上述主端裝置更根據上述感測地墊之每一者之未接合的上述輸入 輸出單元之數量決定上述感測地墊之每一者位於上述地墊地圖中之一位置，根據上述感測地墊之每一者之已接合的上述輸入輸出單元之接合關係決定上述感測地墊之一排列順序，以及根據上述位置以及上述排列順序決定上述地墊地圖之上述外型。
5. 如申請專利範圍第4項所述之壓力感測系統，其中當上述未接合的上述輸入輸出單元之數量大於或者等於2時，上述感測地墊位於上述地墊地圖之一角落，當上述未接合的上述輸入輸出單元之數量等於1時，上述感測地墊位於上述地墊地圖之一側邊，以及當上述未接合的上述輸入輸出單元之數量等於0時，上述感測地墊位於上述地墊地圖之中心部分。
6. 如申請專利範圍第1項所述之壓力感測系統，其中上述輸入輸出單元係設置於上述感測地墊之每一者之每一邊緣，以及上述接合機構係由公頭以及母頭所構成。
7. 如申請專利範圍第1項所述之壓力感測系統，其中上述連接單元為用以傳送數據訊號之一電線或者一無線訊號收發單元。
8. 一種位置偵測方法，適用於一壓力感測系統，包括：供電給複數感測地墊；透過上述感測地墊之每一者之一壓力感測器偵測壓力並輸出一壓感訊號；透過上述壓力感測器之每一者輸出對應的一第一識別碼：透過設置於上述感測地墊之每一者之複數輸入輸出單元之一接合機構與其它上述感測地墊連接； 透過上述感測地墊之每一者之一微處理器接收上述壓感訊號以及上述第一識別碼；透過上述微處理器根據上述壓感訊號、上述第一識別碼以及上述輸入輸出單元之每一者之一接合狀態產生地墊資訊；透過一主端裝置接收上述地墊資訊，並根據上述地墊資訊產生一地墊地圖，其中上述主端裝置透過一連接單元與上述感測地墊之每一者之上述微處理器連接；以及透過上述主端裝置根據上述地墊資訊中上述壓感訊號之一變化判斷對應於至少一物體之一位置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之位置偵測方法，其中上述輸入輸出單元之每一者具有一第二識別碼，上述第二識別碼對應至上述感測地墊中之一位置。
10. 如申請專利範圍第9項所述之位置偵測方法，更包括：透過上述主端裝置根據上述第二識別碼以及上述接合狀態決定上述地墊地圖之外型。
11. 如申請專利範圍第10項所述之位置偵測方法，其中決定上述地墊地圖之上述外型之步驟更包括：透過上述主端裝置根據上述感測地墊之每一者之未接合的上述輸入輸出單元之數量決定上述感測地墊之每一者位於上述地墊地圖中之一位置；透過上述主端裝置根據上述感測地墊之每一者之已接合的上述輸入輸出單元之接合關係決定上述感測地墊之一排列順序；以及透過上述主端裝置根據上述位置以及上述排列順序決定 上述地墊地圖之上述外型。
12. 如申請專利範圍第11項所述之位置偵測方法，其中當上述未接合的上述輸入輸出單元之數量大於或者等於2時，上述感測地墊位於上述地墊地圖之一角落，當上述未接合的上述輸入輸出單元之數量等於1時，上述感測地墊位於上述地墊地圖之一側邊，以及當上述未接合的上述輸入輸出單元之數量等於0時，上述感測地墊位於上述地墊地圖之中心部分。
13. 如申請專利範圍第8項所述之位置偵測方法，其中上述輸入輸出單元係設置於上述感測地墊之每一者之每一邊緣，以及上述接合機構係由公頭以及母頭所構成。
14. 如申請專利範圍第8項所述之位置偵測方法，其中上述連接單元為用以傳送數據訊號之一電線或者一無線訊號收發單元。