阅读说明：本技术 力感应坐垫 (Force sensing cushion ) 是由 吴明宪 吴松阳 于 2018-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种力感应坐垫,包括一力感应器矩阵以及一计算单元。力感应器矩阵用以检测坐在力感应坐垫上的使用者所施加的压力分布。计算单元与力感应器矩阵相连,且计算单元是用以计算压力分布的一压力中心,藉此追踪坐在力感应坐垫上的使用者的姿势。(The invention discloses a force sensing cushion, which comprises a force sensor matrix and a computing unit. The force sensor matrix is used for detecting the pressure distribution applied by a user sitting on the force sensing cushion. The computing unit is connected with the force sensor matrix and is used for computing a pressure center of the pressure distribution so as to track the posture of the user sitting on the force sensing cushion.)

力感应坐垫

技术领域

本发明有关于一种力感应坐垫，尤指一种包括一力感应器矩阵的力感应坐垫。

背景技术

随着虚拟实境(virtual reality，VR)技术以及相关应用越来越普及，虚拟实境装备亦快速地发展。一般来说，头戴式显示装置以及手持式操控器为典型的虚拟实境装备。然而，仅利用手持式操控器会难以检测使用者的一些姿势，而使得相关的应用因此受到了限制。

发明内容

本发明提供一种力感应坐垫。坐在力感应坐垫上的使用者所施加的压力分布被力感应坐垫中的一力感应器矩阵所检测，与力感应器矩阵相连的一计算单元是用来计算压力分布的一压力中心，藉此追踪坐在力感应坐垫上的使用者的姿势。

根据本发明的一实施例，本发明提供一种力感应坐垫，包括一力感应器矩阵以及一计算单元。该力感应器矩阵用以检测坐在该力感应坐垫上的使用者所施加的压力分布。该计算单元与该力感应器矩阵相连，且该计算单元是用以计算该压力分布的一压力中心。

在本发明的一实施例中，该计算单元还用以计算该压力中心的变化。该压力中心的该变化可包括一于方向上的变化或/及该压力中心的一移动速率。

在本发明的一实施例中，该力感应坐垫可更包括一可挠式外罩，且该力感应器矩阵可设置于该可挠式外罩之内。

在本发明的一实施例中，该力感应器矩阵可包括多个力感应器单元排列成一矩阵。

在本发明的一实施例中，各该力感应器单元可包括一压阻式力感应器单元或一电容式力感应器单元。

在本发明的一实施例中，各该力感应器单元可用以于一垂直方向上检测来自于坐在该力感应坐垫上的该使用者的压力。

在本发明的一实施例中，该力感应坐垫可更包括一传送器模块，与该计算单元相连，且该传送器模块可用以传送来自于该计算单元的信号。

在本发明的一实施例中，该传送器模块可包括一无线传送器模块或/及一有线传送器模块。

在本发明的一实施例中，该传送器模块可将来自于该计算单元的该信号传送至一虚拟实境(virtual reality，VR)装置。

在本发明的一实施例中，该力感应坐垫可为配合该虚拟实境装置的一操控器。

在本发明的一实施例中，该力感应器矩阵可更用以判断是否有使用者坐在该力感应坐垫上。

附图说明

图1所绘示为本发明一实施例的力感应坐垫的示意图。

图2所绘示为本发明一实施例的力感应坐垫的剖面示意图。

图3A所绘示为当一使用者坐在该力感应坐垫上且向前倾斜时于该力感应坐垫上的压力分布示意图。

图3B所绘示为当一使用者坐在该力感应坐垫上且向后倾斜时于该力感应坐垫上的压力分布示意图。

图3C所绘示为当一使用者坐在该力感应坐垫上且向使用者的左侧倾斜时于该力感应坐垫上的压力分布示意图。

图3D所绘示为当一使用者坐在该力感应坐垫上且向使用者的右侧倾斜时于该力感应坐垫上的压力分布示意图。

图4所绘示为本发明一实施例的力感应坐垫所检测与计算的压力中心的变化的示意图。

图5所绘示为本发明一实施例的力感应坐垫的方块图。

其中，附图标记说明如下：

10 力感应器矩阵

10S 力感应器单元

20 可挠式外罩

30 集成电路模块

31 计算单元

32 传送器模块

100 力感应坐垫

200 虚拟实境装置

CP1 第一压力中心

CP2 第二压力中心

D1 第一方向

D2 第二方向

D3 垂直方向

MV 移动向量

具体实施方式

接下来的详细叙述须参照相关图式所示内容，用来说明可依据本发明具体实行的实施例。这些实施例提供足够的细节，可使此领域中的技术人员充分了解并具体实行本发明。在不悖离本发明的范围内，可做结构上的修改应用在其他实施例上。

因此，接下来的详细描述并非用来对本发明加以限制。本发明涵盖的范围由其权利要求界定。与本发明权利要求具同等意义者，也应属本发明涵盖的范围。本发实施例所参照的附图为示意图，并未按比例绘制，且相同或类似的特征通常以相同的附图标记描述。

请参考图1、图2、图3A、图3B、图3C与图3D。图1所绘示为本发明一实施例的力感应坐垫的示意图。图2所绘示为本实施例的力感应坐垫的剖面示意图。图3A所绘示为当一使用者坐在该力感应坐垫上且向前倾斜时于该力感应坐垫上的压力分布示意图。图3B所绘示为当一使用者坐在该力感应坐垫上且向后倾斜时于该力感应坐垫上的压力分布示意图。图3C所绘示为当一使用者坐在该力感应坐垫上且向使用者的左侧倾斜时于该力感应坐垫上的压力分布示意图。图3D所绘示为当一使用者坐在该力感应坐垫上且向使用者的右侧倾斜时于该力感应坐垫上的压力分布示意图。如图1与图2所示，本实施例提供一力感应坐垫100。力感应坐垫100包括一力感应器矩阵10以及一计算单元31。力感应器矩阵10用以检测坐在力感应坐垫100上的使用者所施加的压力分布。计算单元31与力感应器矩阵10相连，且计算单元31是用以计算上述的压力分布的一压力中心。计算单元31可包括一微处理器或其他适合的计算装置。在一些实施例中，力感应器矩阵10可包括多个力感应器单元10S排列成一矩阵。这些力感应器单元10S的一部分可沿一第一方向D1设置，这些力感应器单元10S的一部分可沿一第二方向D2设置，且第二方向D2与第一方向D1互相垂直，但并不以此为限。藉由增加力感应器矩阵10中的力感应器单元10S的数量与密度，可提升力感应器矩阵10所进行的压力检测的精密度与准确度。在一些实施例中，各力感应器单元10S可包括一压阻式(piezoresistive)力感应器单元、一电容式力感应器单元或其他适合种类的力感应器。各力感应器单元10S可用以于一垂直方向D3上检测来自于坐在力感应坐垫100上的使用者的压力。垂直方向D3可垂直于由于第一方向D1上延伸的一向量以及于第二方向D2上延伸的一向量所形成的一平面，但并不以此为限。由多个力感应器单元10S在垂直方向D3上所检测到的压力可形成上述的压力分布。

举例来说，如图1、图3A、图3B、图3C与图3D所示，当坐在力感应坐垫100上的使用者的姿势改变时，由力感应坐垫100的力感应器矩阵10所检测到的压力分布会随之变化。因此，藉由检测以及分析力感应坐垫100上的压力分布，可追踪坐在力感应坐垫100上的使用者的姿势。此外，藉由检测以及分析力感应坐垫100上的压力分布，力感应器矩阵10可更用以判断是否有使用者坐在力感应坐垫100上。

请参考图1、图3A、图3B、图3C、图3D与图4。图4所绘示为本发明一实施例的力感应坐垫所检测与计算的压力中心的变化的示意图。如图1与图4所示，计算单元31与力感应器矩阵10连接，而力感应器矩阵10获得的压力分布相关信息可输出至计算单元31，用以计算压力分布的一压力中心。举例来说，当使用者坐在力感应坐垫100上时，可藉由计算单元31以力感应器矩阵10检测到的压力分布信息计算出一压力中心CP1。当坐在力感应坐垫100上的使用者的姿势改变时，力感应器矩阵10检测到的压力分布信息亦会变得不同，而此时计算单元31可计算出不同于第一压力中心CP1的一第二压力中心CP2。换句话说，计算单元31还可用以计算压力中心的变化。在一些实施例中，上述的压力中心的变化可包括一于方向上的变化(例如图4中所示的一移动向量MV)或/及压力中心的一移动速率。举例来说，当第二方向D2是指向坐在力感应坐垫100上的使用者的前侧时，第一压力中心CP1可为对应坐在力感应坐垫100上的使用者未倾斜的状况(此可被视为一中立状态)下所计算出的压力中心，第二压力中心CP2可为对应使用者向其右前侧倾斜的状况下所计算出的压力中心，故可因此获得图4所示的移动向量MV。在一些实施例中，第一方向D1可被视为一X轴，第二方向D2可被视为一Y轴，而力感应坐垫100可得到分别指向四个象限的多个移动向量。换句话说，除了检测使用者向前、向后、向左以及向右倾斜的状况，藉由力感应坐垫100中的力感应器矩阵10，力感应坐垫100亦可用以检测使用者向其他方向倾斜的姿势。

值得说明的是，在本实施例中，根据由力感应器矩阵10检测到的压力分布信息(例如图3A、图3B、图3C以及图3D所示的状况)，计算单元31可计算出压力中心。只于部分位置上(例如力感应装置的四个角落)设置一些力感应器的力感应装置并无法产生如图3A、图3B、图3C以及图3D所示的压力分布信息，而使用者的重心亦无法被精确地计算出来。此外，由力感应器矩阵10获得的压力分布的形状亦可用以辨识放置在力感应坐垫100上的物体。举例来说，当人坐在力感应坐垫100上时的压力分布的形状会不同于当一宠物(例如狗或猫)坐在力感应坐垫100上时的压力分布的形状。

如图1与图2所示，在一些实施例中，力感应坐垫100可更包括一可挠式(flexible)外罩20，且力感应器矩阵10可设置于可挠式外罩20之内，但本发明并不以此为限。可挠式外罩20的材料可包括布、塑胶或其他适合的可挠材料。此外，一部分的计算单元31可设置于可挠式外罩20之外，而使用者可仅坐在可挠式外罩20以及力感应器矩阵10上，藉此避免坐在计算单元31上，但并不以此为限。在一些实施例中，力感应器矩阵10可整合至一可挠式薄膜中而未设置于一外罩之内。

请参考图1以及图5。图5所绘示为本发明一实施例的力感应坐垫的方块图。如图1与图5所示，在一些实施例中，力感应坐垫100可更包括一传送器模块32与计算单元31相连，且传送器模块32可用以传送来自于计算单元31的信号，但并不以此为限。在一些实施例中，计算单元31与传送器模块32可设置或/及整合于一集成电路模块30中，且集成电路模块30可与力感应器矩阵10相连，但并不以为限。传送器模块32可包括一无线传送器模块或/及一有线传送器模块。上述的无线传送器模块可通过Wi-Fi、红外线(IR)、蓝牙或其他适合的无线方式来传送信号。在一些实施例中，传送器模块32可将来自于计算单元31的信号传送至一虚拟实境(virtual reality，VR)装置200，例如一头戴式显示(head-mounted display)装置或/及一电脑系统，但并不以此为限。自计算单元31传送至虚拟实境装置200的信号可包括关于上述的压力分布的压力中心的信息或/及关于上述的压力中心的变化的信息。因此，力感应坐垫100可为配合虚拟实境装置200的一操控器，且力感应坐垫100可提供关于坐在力感应坐垫100上的使用者的姿势以及动作的相关信息，但并不以此为限。

综上所述，在本发明的力感应坐垫中，计算单元可依据由力感应器矩阵所检测到的压力分布来计算出压力中心。藉由使用本发明的力感应器矩阵可获得更详细的压力分布信息，且压力分布的压力中心以及压力中心的变化亦可因此更精准地被计算出。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。