本发明设计的智能笔，涉及智能电子文具领域，具体涉及一种智能笔方法及装置。
背景技术：
握笔姿势不对，容易导致身体坐姿偏斜，久而久之会出现驼背，近视，关节炎等等问题，如果不对其进行及时纠正，将对身体造成不良影响。
现在的小孩子在写字的时候姿势千奇百怪，怎么舒服怎么写，不良的写字习惯容易导致弯腰驼背，头不自主倾斜，容易造成近视；除了身体上的问题，写字姿势不对还会降低书写速度，字体丑陋，容易降低孩子的学习兴趣和效率。
技术实现要素：
针对以上问题情况，本发明提供便捷高效的用于纠正书写姿势、具有报警提示功能的一种智能笔方法及装置，它可以在无人监督的情况下，实时监测用户的书写姿势，有效帮助用户以正确的姿势书写，以达到矫正目的。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
1.本发明提供一种智能笔装置，该装置包括笔身108和笔帽109；
所述笔身还包括校准按键100、报警器101、九轴传感器102、蓝牙soc处理器103、电源模块104、笔芯105和触摸传感器106、握笔限位器107等部件；
所述笔帽用于在智能笔闲置时装在笔身前端保护笔尖不被损坏；
所述校准按键100位于笔身尾部末端，用于根据需要进行智能笔参考姿态的动态校准；
所述报警器101位于笔身尾部的内部，用于播放提示音信息；
所述九轴传感器102位于笔身尾部的内部，用于检测智能笔姿态；
所述蓝牙soc处理器103位于笔身尾部的内部，用于获取传感器数据、检测传感器状态、进行算法处理及与外部的蓝牙通信；
所述电源模块104包括锂电池和电源管理芯片，放置在笔身内部，用于给智能笔装置供电；
所述笔芯105是智能笔的书写部件；
所述触摸传感器106由三个金属片组成，用于检查握笔时拇指、食指和中指是否到位，每个金属片固定于握笔限位器107的一个弧形曲面表面；
所述握笔限位器107位于智能笔靠近笔尖一端约三分之一的笔身位置，包括三个弧形曲面，三个弧形曲面以120度夹角平均分布在笔身圆周表面，每个弧形曲面中心表面均固定一个金属片触摸传感器，所述握笔限位器107弧形曲面具有以下特征，正确握持本发明智能笔时，拇指与食指握持的弧形曲面较长，中指握持的弧形曲面较短；
所述校准按键100、报警装置101、九轴传感器102、电源模块104、触摸传感器106均与蓝牙soc处理器103通过电路连接。
2.本发明提供一种智能笔方法，该方法包括，
如图3所示是所述握笔限位器107三个弧形曲面布局，左图为所述握笔限位器107正面视图，右图为所述握笔限位器107后视图，图中弧形曲面表面的黑色部分为触摸传感器；
首先，以正确的书写握笔姿势握持权利要求1所述智能笔装置：拇指握持所述握笔限位器107的弧形曲面302、食指握持所述握笔限位器107的弧形曲面301、中指握持所述握笔限位器107的弧形曲面303，使得拇指、食指、中指均触摸到所握持弧形曲面上的触摸传感器106；
其次，所述蓝牙soc处理器103检测到三个触摸传感器均被触摸时，智能笔装置进入书写握笔姿态检测工作状态，如果三个触摸传感器未被同时触摸，智能笔装置退出书写握笔姿态检测工作状态；
进一步地，保持书写握笔姿势不动，长按校准按键100进行智能笔参考握笔姿势校准，通过所述九轴传感器102获取智能笔四元数姿态数据，通过算法处理获得正确的书写参考握笔姿势的欧拉角：俯仰角pitch0、横滚角roll0和航向角yaw0，所述参考握笔姿势的欧拉角数据被保存在所述蓝牙soc处理器的掉电保存rom（flash）中；
进一步地，所述参考握笔姿势校准完成后通过报警器语音提示信息通知用户自动进入握笔姿态检测工作状态，通过所述九轴传感器102实时获取智能笔姿态数据，通过算法处理获得书写过程中实时的欧拉角姿态数据：俯仰角pitch、横滚角roll和航向角yaw，并把该实时的姿态数据与智能笔参考姿态数据进行对比算法分析处理，获得所述实时姿态数据与所述智能笔参考姿态数据之间的偏差值如下：
△pitch=pitch–pitch0；
△roll=roll–roll0；
△yaw=yaw–yaw0；
其中俯仰角△pitch用于检测书写时笔尖与水平面的夹角是否符合正确书写姿势范围：-α<△pitch<α，±α是正确书写姿势时笔尖与水平面的夹角pitch0的允许活动范围，△pitch超出±α范围时，通过报警器语音提示书写姿势错误信息：笔尖倾斜角度过大或过小；
横滚角△roll用于检测书写时握笔姿势是否正确：-δ<△roll<δ，±δ是正确书写姿势时笔身转动角度roll0的允许活动范围，与握笔限位器配合使用，保证拇指、食指、中指以正确的方式握持，△roll超出±δ范围时，通过报警器语音提示书写姿势错误信息：握笔方向错误；
航向角△yaw用于检测书写时笔尾部摆动是否符合正确书写姿势范围：-β<△yaw<β，±β是正确书写姿势时笔尾部摆动角度yaw0的允许活动范围，△yaw超出±β范围时，通过报警器语音提示书写姿势错误信息：笔身尾部偏离正确位置。
进一步地，所述书写握笔姿态检测工作状态下所检测的智能笔姿态数据pitch、roll、yaw被保存在所述蓝牙soc处理器的掉电保存rom（flash）中，可通过所述蓝牙soc处理器的蓝牙通信发送到智能终端的专用配套软件进行书写姿势的图像、曲线等可视化显示；
所述可视化显示包括：建立智能笔三维模型，把所述智能笔姿态数据pitch、roll、yaw绑定到智能笔的三维模型中还原整个书写过程中智能笔的姿态变化过程，通过可视化显示；还包括根据所述±α、±δ、±β、△pitch、△roll、△yaw生成书写姿态偏离曲线进行显示，使书写者可清晰的了解在整个书写过程中出现了多少错误的书写姿态情况，有助于在以后的书写过程中注意问题，纠正错误的书写姿势。
通过本发明智能笔，用户可以在无人监督的情况下，通过智能笔更加高效便捷实现自我矫正写字姿势，对于由于不良的写字习惯导致弯腰、驼背、近视等起到积极的矫正改善作用。
附图说明
图1为本发明智能笔技术方案总体结构示意图；
图2为本发明智能笔技术方案硬件系统框示意图；
图3为本发明智能笔技术方案的握笔限位器侧视示意图；
图4为本发明智能笔技术方案系统流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述；
1.如图1所示，本发明提供一种智能笔装置，该装置包括笔身108和笔帽109；
所述笔身还包括校准按键100、报警器101、九轴传感器102、蓝牙soc处理器103、电源模块104、笔芯105和触摸传感器106、握笔限位器107等部件；
所述笔帽用于在智能笔闲置时装在笔身前端保护笔尖不被损坏；
所述校准按键100位于笔身尾部末端，用于根据需要进行智能笔参考姿态的动态校准；
所述报警器101位于笔身尾部的内部，用于播放提示音信息；
所述九轴传感器102位于笔身尾部的内部，用于检测智能笔姿态；
所述蓝牙soc处理器103位于笔身尾部的内部，用于获取传感器数据、检测传感器状态、进行算法处理及与外部的蓝牙通信；
所述电源模块104包括锂电池和电源管理芯片，放置在笔身内部，用于给智能笔装置供电；
所述笔芯105是智能笔的书写部件；
所述触摸传感器106由三个金属片组成，用于检查握笔时拇指、食指和中指是否到位，每个金属片固定于握笔限位器107的一个弧形曲面表面；
所述握笔限位器107位于智能笔靠近笔尖一端约三分之一的笔身位置，包括三个弧形曲面，三个弧形曲面以120度夹角平均分布在笔身圆周表面，每个弧形曲面中心表面均固定一个金属片触摸传感器，所述握笔限位器107弧形曲面具有以下特征，正确握持本发明智能笔时，拇指与食指握持的弧形曲面较长，中指握持的弧形曲面较短；
所述校准按键100、报警装置101、九轴传感器102、电源模块104、触摸传感器106均与蓝牙soc处理器103通过电路连接。
3.本发明提供一种智能笔方法，该方法包括，
如图3所示是所述握笔限位器107三个弧形曲面布局，左图为所述握笔限位器107正面视图，右图为所述握笔限位器107后视图，图中弧形曲面表面的黑色部分为触摸传感器；
首先，以正确的书写握笔姿势握持权利要求1所述智能笔装置：拇指、食指握持所述握笔限位器107较长的两个弧形曲面、中指握持所述握笔限位器107较短的一个弧形曲面，使得拇指、食指、中指均触摸到所握持弧形曲面上的触摸传感器106；
其次，所述蓝牙soc处理器103检测到三个触摸传感器均被触摸时，智能笔装置进入书写握笔姿态检测工作状态，如果三个触摸传感器未被同时触摸，智能笔装置退出书写握笔姿态检测工作状态；
进一步地，保持书写握笔姿势不动，长按校准按键100进行智能笔参考握笔姿势校准，通过所述九轴传感器102获取智能笔四元数姿态数据，通过算法处理获得正确的书写参考握笔姿势的欧拉角：俯仰角pitch0、横滚角roll0和航向角yaw0，所述参考握笔姿势的欧拉角数据被保存在所述蓝牙soc处理器的掉电保存rom（flash）中；
进一步地，所述参考握笔姿势校准完成后通过报警器语音提示信息通知用户自动进入握笔姿态检测工作状态，通过所述九轴传感器102实时获取智能笔姿态数据，通过算法处理获得书写过程中实时的欧拉角姿态数据：俯仰角pitch、横滚角roll和航向角yaw，并把该实时的姿态数据与智能笔参考姿态数据进行对比算法分析处理，获得所述实时姿态数据与所述智能笔参考姿态数据之间的偏差值如下：
△pitch=pitch–pitch0；
△roll=roll–roll0；
△yaw=yaw–yaw0；
其中俯仰角△pitch用于检测书写时笔尖与水平面的夹角是否符合正确书写姿势范围：-α<△pitch<α，±α是正确书写姿势时笔尖与水平面的夹角pitch0的允许活动范围，△pitch超出±α范围时，通过报警器语音提示书写姿势错误信息：笔尖倾斜角度过大或过小；
横滚角△roll用于检测书写时握笔姿势是否正确：-δ<△roll<δ，±δ是正确书写姿势时笔身转动角度roll0的允许活动范围，与握笔限位器配合使用，保证拇指、食指、中指以正确的方式握持，△roll超出±δ范围时，通过报警器语音提示书写姿势错误信息：握笔方向错误；
航向角△yaw用于检测书写时笔尾部摆动是否符合正确书写姿势范围：-β<△yaw<β，±β是正确书写姿势时笔尾部摆动角度yaw0的允许活动范围，△yaw超出±β范围时，通过报警器语音提示书写姿势错误信息：笔身尾部偏离正确位置。
进一步地，所述书写握笔姿态检测工作状态下所检测的智能笔姿态数据pitch、roll、yaw被保存在所述蓝牙soc处理器的掉电保存rom（flash）中，可通过所述蓝牙soc处理器的蓝牙通信发送到智能终端的专用配套软件进行书写姿势的图像、曲线等可视化显示；
所述可视化显示包括：建立智能笔三维模型，把所述智能笔姿态数据pitch、roll、yaw绑定到智能笔的三维模型中还原整个书写过程中智能笔的姿态变化过程，通过可视化显示；还包括根据所述±α、±δ、±β、△pitch、△roll、△yaw生成书写姿态偏离曲线进行显示，使书写者可清晰的了解在整个书写过程中出现了多少错误的书写姿态情况，有助于在以后的书写过程中注意问题，纠正错误的书写姿势。
通过本发明智能笔，用户可以在无人监督的情况下，通过智能笔更加高效便捷实现自我矫正写字姿势，对于由于不良的写字习惯导致弯腰、驼背、近视等起到积极的矫正改善作用。
1.一种智能笔装置，其特征在于，
包括笔身和笔帽；
所述笔身还包括校准按键、报警器、九轴传感器、蓝牙soc处理器、电源模块、笔芯、和触摸传感器、握笔限位器等部件；
所述笔帽用于在智能笔闲置时装在笔身前端保护笔尖不被损坏；
所述校准按键位于笔身尾部末端，用于根据需要进行智能笔参考姿态的动态校准；
所述报警器位于笔身尾部的内部，用于播放提示音信息；
所述九轴传感器位于笔身尾部的内部，用于检测智能笔姿态；
所述蓝牙soc处理器位于笔身尾部的内部，用于获取传感器数据、检测传感器状态、进行算法处理及与外部的蓝牙通信；
所述电源模块包括锂电池和电源管理芯片，放置在笔身内部，用于给智能笔装置供电；
所述笔芯是智能笔的书写部件；
所述触摸传感器由三个金属片组成，用于检查握笔时拇指、食指和中指是否到位，每个金属片固定于握笔限位器的一个弧形曲面表面；
所述握笔限位器位于智能笔靠近笔尖一端约三分之一的笔身位置，包括三个弧形曲面，三个弧形曲面以120度夹角平均分布在笔身圆周表面，每个弧形曲面中心表面均固定一个金属片触摸传感器，所述握笔限位器弧形曲面具有以下特征，正确握持本发明智能笔时，拇指与食指握持的弧形曲面较长，中指握持的弧形曲面较短；
所述校准按键、报警装置、九轴传感器、电源模块、触摸传感器均与蓝牙soc处理器通过电路连接。
2.一种智能笔方法，其特征在于，
以正确的书写握笔姿势握持权利要求1所述智能笔装置：拇指、食指握持所述握笔限位器较长的两个弧形曲面、中指握持所述握笔限位器较短的一个弧形曲面，使得拇指、食指、中指均触摸到所握持弧形曲面上的触摸传感器；
所述蓝牙soc处理器检测到三个触摸传感器均被触摸时，智能笔装置进入书写握笔姿态检测工作状态，如果三个触摸传感器未被同时触摸，智能笔装置退出书写握笔姿态检测工作状态；
保持书写握笔姿势不动，长按校准按键进行智能笔参考握笔姿势校准，通过所述九轴传感器获取智能笔四元数姿态数据，通过算法处理获得正确的书写参考握笔姿势的欧拉角：俯仰角pitch0、横滚角roll0和航向角yaw0，所述参考握笔姿势的欧拉角数据被保存在所述蓝牙soc处理器的掉电保存rom（flash）中；
所述参考握笔姿势校准完成后通过报警器语音提示信息通知用户自动进入握笔姿态检测工作状态，通过所述九轴传感器实时获取智能笔姿态数据，通过算法处理获得书写过程中实时的欧拉角姿态数据：俯仰角pitch、横滚角roll和航向角yaw，并把该实时的姿态数据与智能笔参考姿态数据进行对比算法分析处理，获得所述实时姿态数据与所述智能笔参考姿态数据之间的偏差值如下：
△pitch=pitch–pitch0；
△roll=roll–roll0；
△yaw=yaw–yaw0；
其中俯仰角△pitch用于检测书写时笔尖与水平面的夹角是否符合正确书写姿势范围：-α<△pitch<α，±α是正确书写姿势时笔尖与水平面的夹角pitch0的允许活动范围，△pitch超出±α范围时，通过报警器语音提示书写姿势错误信息：笔尖倾斜角度过大或过小；
横滚角△roll用于检测书写时握笔姿势是否正确：-δ<△roll<δ，±δ是正确书写姿势时笔身转动角度roll0的允许活动范围，与握笔限位器配合使用，保证拇指、食指、中指以正确的方式握持，△roll超出±δ范围时，通过报警器语音提示书写姿势错误信息：握笔方向错误；
航向角△yaw用于检测书写时笔尾部摆动是否符合正确书写姿势范围：-β<△yaw<β，±β是正确书写姿势时笔尾部摆动角度yaw0的允许活动范围，△yaw超出±β范围时，通过报警器语音提示书写姿势错误信息：笔身尾部偏离正确位置。
3.根据权利要求2所述方法，其特征还在于，
所述书写握笔姿态检测工作状态下所检测的智能笔姿态数据pitch、roll、yaw被保存在所述蓝牙soc处理器的掉电保存rom（flash）中，可通过所述蓝牙soc处理器的蓝牙通信发送到智能终端的专用配套软件进行书写姿势的图像、曲线等可视化显示；
所述可视化显示包括：建立智能笔三维模型，把所述智能笔姿态数据pitch、roll、yaw绑定到智能笔的三维模型中还原整个书写过程中智能笔的姿态变化过程，通过可视化显示；还包括根据所述±α、±δ、±β、△pitch、△roll、△yaw生成书写姿态偏离曲线进行显示，使书写者可清晰的了解在整个书写过程中出现了多少错误的书写姿态情况，有助于在以后的书写过程中注意问题，纠正错误的书写姿势；
所述智能终端专用配套软的具体设计实现过程不在本发明专利设计范围。
技术总结