具有开关单元和发射器单元的可定制无线教育或职业治疗工具的制作方法

专利名称：具有开关单元和发射器单元的可定制无线教育或职业治疗工具的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及计算机辅助的职业治疗(occupational therapy)和教育工具，更具体 地涉及用于在计算机辅助的教育或职业治疗中使用的可定制无线输入设备，所述教育或职 业治疗包括用于幼儿(young children)或发展迟滞(developmental delay)的儿童(children) (包括有泛自闭症障碍(autism spectrum disorder)或精神发育迟滞(mental retardation) 的儿童)的应用行为分析(ABA)法。
背景技术：
一些儿童天生发展迟滞(包括泛自闭症障碍或精神发育迟滞)。特别地，天生泛自闭 症障碍儿童的百分比在过去的数年中一直呈指数增长。尽管并非所有发展迟滞——尤其是 自闭症——的原因是已知的，但是职业治疗师一直使用应用行为分析(ABA)以及其他多 少成功使发展迟滞的儿童康复的方法。然而，每一天均需要很多个小时(很多方法建议至 少八小时)的广泛型(extensive)治疗期(therapy session)。直到现在，所有所述治疗期 不得不由有资格的人员或治疗师人工完成。不幸的是，由于自闭症的急剧增长，有资格的 治疗师短缺。因此，迫使很多治疗师超负荷来为更多儿童提供治疗。此外，由于这种短缺， 很多国家拨款的早期干涉计划不再能够提供所需的高强度治疗，迫使家长和监护人将其大 部分时间投入到亲自照料他们自闭的孩子或者自费调整自己的家庭式早期干涉计划。这对 于家长或监护人以及治疗师两者来说都是巨大的负担。
现代计算机系统和软件帮助人们使很多任务计算机化。然而，包括键盘、鼠标或轨迹 球的现有计算机输入设备不适于使有某种发展迟滞的儿童康复或是教育幼儿，因为很多这 些儿童没有足够的灵巧度、心智或精细的运动控制来方便地操作这些设备。此外，这些设 备的多数不能防止对这样的功能的访问，即所述功能不应该被幼儿或有某些发展迟滞的儿 童访问。此外，事实上所有这些输入设备具有小的可拆卸部分，这引起噎呛危险。另外， 这些输入设备的多数不适于让其外观易于更改。再者，很多当今可获得的设备需要通过缆 线附接到计算机系统，这除了不方便和混乱之外可能对一些儿童引起勒绞危险。
因此，需要用于幼儿或发展迟滞的儿童的无线的计算机辅助的职业治疗和教育工具。

发明内容
本发明由所附权利要求书来限定，其中具体实施方案在附图中示出。总之，本发明是 一种工具，所述工具可以便利针对幼儿或发展迟滞的儿童的计算机辅助的治疗和教育，所 述发展迟滞的儿童包括有自闭症的儿童和精神发育迟滞的儿童。
在一个实施方案中，所述系统包括接收器设备和至少一个无线输入设备。所述接收器 设备包括USB微控制器或与USB控制器成对的微控制器、接收器单元并且优选地以及发 射器单元，以与无线输入设备通信。所述接收器设备具有标识码，所述标识码是可修改的 并且优选地是可用数种方法(包括机械方法或硬件或软件)显示的。所述无线输入设备包 括激活开关单元、发射器单元，优选地以及接收器单元，以通过所述接收器设备与计算机 系统通信。所述无线输入设备具有标识码，优选地为包括设备标识和系统标识的复合标识， 所述标识码是可修改的并且优选地是可用数种方法(包括机械方法或硬件或软件)显示的。 所述无线输入设备还可以包括微控制器和图形显示器。
在另一个实施方案中，该系统还包括具有附接机构的罩体，所述附接机构允许一个或 更多个无线输入设备以可移除的方式附接到它。在该实施方案中，无线输入设备还包括通 信单元，以向附接到所述罩体的反馈设备发送反馈命令。所述罩体优选地为各种尺寸、形 状和颜色，并且可以包括用于定制所述罩体的表面外观的装置。所述用于定制的装置包括 嵌入式图形显示器、张贴物，或者一个或更多个有标记的片，优选地以及设置在所述罩体 表面或者可移除地附着到罩体的表面的保护片。此外，所述罩体可以以具有各种性质的各 种材料制成，包括各种弹性度的材料、各种透明度的材料以及各种传导性的材料。由透明 或半透明材料制成的罩体直接或间接覆盖无线输入设备，但仍旧允许无线输入设备或其表 面下的任何事物为可观察的。此外，由具有良好传导性的材料制成的罩体可以用作触摸传 感器电路的传感器，而由弹性材料制成的罩体可以被对疼痛具有降低敏感性的儿童使用， 允许他们使用该工具而不会伤着他们自己。该罩体还可以包括向上推动罩体的装置，可选 地以及将罩体固定到一表面的装置。此外，所述罩体可以包括一个或更多个输出设备，或 者固定一个或更多个输出设备的附接机构。所述输出设备可以包括通过直接或间接连接与 附接到所述罩体的无线输入设备通信的装置。该输出设备可以有产生一个或更多个感觉性 输出的能力，所述感觉性输出包括触觉、视觉、听觉或其他感觉性输出。
在操作中，提供了配置软件来使标识码与计算机系统理解的字符或控制相关。该相关 被储存在表中，并且该表经由USB连接器被上传到接收器设备，或者作为用于键映射 (keymapper)软件的数据被储存在计算机中。可选地，该软件还显示标识码和其他需要 的数据。
前面已经概述而不是广泛地描述了本发明的更相关和重要的特征，以便下面对本发明 的详细描述可以被更好地理解，从而可以更完整地意识到对现有技术的贡献。之后将描述
本发明的额外的特征，所述特征形成本发明的权利要求的主题。本领域技术人员应该意识 到，所公开的概念和具体实施方案可以被容易地用作修改或设计其他结构以实现本发明的 相同目的的基础。本领域技术人员还应该认识到这些等同的结构未偏离所附权利要求书中 所阐述的本发明的精神和范围。


从以下连同附图考虑的详细描述将清楚本发明的其他目标和特征。但是，应该理解， 附图仅被设计为图示说明，而不是对本发明限制的限定。
现在将根据附图描述本发明的前述特征和其他方面，在附图中 图l示出本发明的框图。
图2a、 2b、 2c、 2d、 2e和2f示出本发明的无线输入设备的下侧的透视图。 图3a、 3b和3c示出无线输入设备的上侧的透视图。
图4a、 4b和4c示出本发明的无线输入设备和罩体(covering)的下侧的透视图，其 中所述罩体和所述无线输入设备被附接和被分开。
图5a、 5b和5c示出调节弹性机构的致动力的机构的各个视图，所述弹性机构作为用 于调节推力(urge)的装置。
图6a、 6b、 6c和6d示出罩体的上侧的透视图，所述透视图示出用于更改所述罩体的 外观的各种装置。
图7a和7b示出本发明的无线输入设备和罩体的下侧的透视图。
图8a和8b示出本发明的无线输入设备和罩体的下侧的透视图。
图9示出几个罩体的上侧的透视图。
图10示出控制与计算机系统无物理接触的无线输入设备的软件的流程图。 图11示出控制与计算机系统有可选物理接触的无线输入设备的软件的流程图。 图12示出控制接收器设备的软件的流程图。 图13示出控制主机软件的软件的流程图。
附图标号
200无线输入设备的壳体(casing) 210无线输入设备的附接槽口 (notch) 220壳体基板
230无线输入设备的标记片(indicia sheet)
235无线输入设备的可移除标记片
240无线输入设备的可移除保护片
250无线输入设备的开口
255小凸起
500罩体
510罩体的反馈设备520罩体的通信单元
522将罩体连接到无线输入设备的射频单元
524将罩体连接到无线输入设备的光电耦合器单元
526将罩体连接到无线输入设备的连接器
528控制罩体的控制器
530罩体的反馈单元
532反馈单元的听觉单元
534反馈单元的视觉单元
536反馈单元的触觉单元
570罩体的附接杆
700巻簧系统
710巻簧系统的上螺钉
720巻簧系统的弹簧壳
725巻簧系统的开口
730巻簧系统的压板
740巻簧系统的螺钉槽口
750巻簧系统的基座
760巻簧系统的巻簧
770巻簧系统的杆
780橡皮盘(rubbercup)
785磁体
790巻簧
795吸盘
810罩体/反馈设备的附接机构
820反馈设备的光电二极管
825无线输入设备的红外LED
830将无线输入设备连接到反馈设备的连接器
835将无线输入设备连接到反馈设备的导线
850反馈设备的灯泡
1000无线输入设备
1100无线输入设备的收发器单元
1110无线输入设备的发射器单元
1120无线输入设备的接收器单元
1155从接收器设备到无线输入设备的无线传输
1157从无线输入设备到接收器设备的无线传输
1159到计算机系统的连接
1200无线输入设备的微控制器
1300无线输入设备的激活开关
1310无线输入设备的选项开关
1311无线输入设备的印刷的标识标记(indicia)
1320接收器设备的选项开关
1410到计算机系统的编程连接器
1420无线输入设备的图形显示器
1430无线输入设备的LED显示器
1440接收器设备的LED/LCD显示器
1450印刷在罩体上的标记
1460罩体的图形显示器
2000接收器设备
2100接收器设备的收发器单元
2110接收器设备的接收器单元
2120接收器设备的发射器单元
2300接收器设备的USB微控制器
2310接收器设备的USB控制器
2320接收器设备的微控制器
2500计算机系统
3010无线输入设备软件的开始点
3015检查到计算机系统的连接
3020选项开关检査(将编程模式切换(toggle)到开启)
3030第1次激活开关检査(运行模式)
3040第2次激活开关检查(运行模式)
3050第3次激活开关检查(运行模式)
3060第4次激活开关检査(运行模式)
3120选项开关检查(将编程模式切换(toggle)到关闭)
3130第1次激活开关检查(编程模式)
3140第2次激活开关检査(编程模式)
3150第3次激活开关检查(编程模式)
3160第4次激活开关检查(编程模式)
3200反馈数据检查
3210反馈数据检索
3220反馈数据转发
3300显示数据分组(packet)创建
3310显示标识
3410数据分组创建
3420数据分组传输
3510当前标识传输
3520检査标识修改请求
3530接收新的标识
3540更新标识
4010接收器设备软件的开始点
4020 USB枚举
4030初始化到运行模式
4040显示当前系统标识
4100检查模式改变请求
4110检索新模式
4200检查数据是否准备好
4210检查选项键是否被按压(递增)
4215增大标识
4220检査选项键是否被按压(递减)
4225减小标识
4300接收数据分组
4310从数据分组提取信息
4320检查标识是否匹配
4330检査模式
4350从计算机检索标识
4355更新关联(correlation)表
4357显示标识
5000主机软件的开始点
5010发送对编程模式的请求
5100检查退出命令
5110输入来自使用者的标识
5120向接收器设备发送标识
5130发送对运行模式的请求
5200主机软件的结束点
具体实施例方式
这里提供对实施方案的详细描述。但是，应该理解，本发明可以以各种形式实施。因 此，这里公开的具体细节不被解读为限制性的，而是作为权利要求书的基础以及用于教导 本领域技术人员实际上在任何具有适当细节的系统、结构或方式下采用本发明的代表性基 础。
图1示出本发明的框图。存在各种方法来构建无线输入设备(1000)和接收器设备 (2000)。人们可以构建简单的可变频率振荡器作为用于无线输入设备(100)的发射器 单元(1110)以及检测各种频率的载波的接收器作为接收器设备(2000)。以某些频率调 制的发射器(1110)用于无线输入设备以及具有带通滤波器的接收器(2110)用于接收器 设备是另一种可能的解决方案。此外，激活开关(1300)可以被用于将无线输入设备开启 或关闭，而选项开关(1310)可以被用于控制振荡器的频率。此外，在无线输入设备(1000)
中增加接收器(1120)以及在接收器设备(2000)中增加发射器(2120)可以在无线输入 设备(1000)和接收器设备(2000)之间建立双向无线通信(1155， 1157)。此外，接收 器数据可以通过并口或定制的并行接口卡向计算机系统(2500)传输而无需处理器。然而， 存在如此多针对射频通信构建的芯片和现代外围控制(例如USB和火线)，它们可以更 有效地执行功能、简化设计并降低制造成本。因此，即使前面提及的解决方案是可能的， 在本专利申请中也不讨论它们。另外，包括标准电信和电子技术(例如跳频)、SAW滤 波器、利用省功率模式和电磁波供电电路被视为不是关键的。因此，即使在本发明中包括 这些技术中的一些，在本专利申请中也不讨论它们。
图1示出本发明中提出的无线输入设备(1000)包括
1、 发射器单元(1110)，优选地以及接收器单元(1120)，用于与接收器设备通信。 在很多情况下，发射器单元(1110， 2110)和接收器单元(1120， 2120)被集成到一个收 发器单元(1100， 2100)中。
2、 优选地设置在无线输入设备(1000)的壳体下表面上的激活开关单元(1300)， 用于发起从无线输入设备(1000)到接收器设备(2000)的数据传输(1157)。
3、 用于修改无线输入设备(1000)的一个或多个标识的装置，包括以下中的至少一
项
a. 至少一个选项开关(按钮、旋转器或选择器)(1310)，用于直接或间接修改无线
输入设备(1000)的一个或多个标识。
b. 用于通过直接(连接器和导线)U410)或间接连接(无线)(1155,1157,1159)—— 优选地通过连接到计算机系统(2500)的接收器设备(2000)——与在计算机系统(2500) 上执行的软件通信(1410， 1155， 1557， 1559)以修改无线输入设备(1000)的一个或多 个标识的装置。
4、 用于显示所述系统的一个或多个标识的装置，包括以下中的至少一项
a. 印刷的标记(参见图2d-1311)，如果选项开关单元(同样参照图2d， 1310)是一 个或更多个具有可以直接标识无线输入设备(1000)的多个位置的开关，所述印刷的标记 用于显示无线输入设备的一个或多个标识。
b. 嵌入在无线输入设备的壳体上的显示系统(1420， 1430)。图形显示系统(1420) 还显示计算机发送的图像，而数字/字母显示系统(1430，优选地LED显示器)排他地显 示系统的一个或多个标识。
c. 用于通过直接连接(连接器和导线)或间接连接(无线)——优选地通过连接(1159) 到计算机系统(2500)的接收器设备(2000)——与在计算机系统(2500)上执行的软件 通信(1155， 1157， 1159)以显示无线输入设备(1000)的一个或多个标识的装置。
此外，该框图示出无线输入设备可以包括-
1、 微控制器(1200)
2、 图形显示系统(1420)，例如LCD显示器、OLED显示器或者电子纸张(sheetof ePaper)，用于显示计算机系统(2500)通过接收器设备(2000)上传的图像，由此图形 显示器(1420)还可以用于显示无线输入设备(1000)的一个或多个标识。
3、用于与无线输入设备(1000)所附接到的罩体(500)通信的装置，该装置包括以
下中的至少一项
a. 具有一条或多条导线和一个或多个连接器的直接连接(526)。
b. 间接的或耦合的连接，例如光电耦合器(主要是与附接到罩体的光传感器耦合的光 源，524)或者射频通信系统(522)。
通信链路(522， 524， 526)由控制器(528)控制。
图l还示出本发明中提出的接收器设备(2000)包括
1、 USB微控制器(2300)，或者与USB控制器(2310)配对的微控制器(2320)， 或者其他用于与计算机系统(2500)通信的装置，包括串行通信控制器、并行通信控制器 或者蓝牙控制器。
2、 接收器单元(2110)，优选地以及发射器单元(2120)，用于与无线输入设备通 信。在很多情况下，接收器单元(2110)和发射器单元(2120)集成在一个收发器单元(2100) 中。
3、 用于修改该系统的标识码的装置，包括以下中的至少一项
a. 至少一个选项开关(按钮、旋转器或选择器)(1320)，用于直接或间接修改接收 器设备(2000)的标识(如果该系统包括复合的标识系统)。
b. 用于与在计算机系统(2500)上执行的编程软件通信以修改接收器设备(2000)的 标识(如果该系统包括复合的标识系统)以及可选地修改无线输入设备(1000)的一个或 多个标识的装置。
4、 用于显示所述系统的标识码的装置，包括以下中的至少一项
a. 印刷的标记，如果选项开关单元(1320)是具有可以直接标识接收器设备(2000) 的多个位置的开关，所述印刷的标记用于显示接收器设备的标识。
b. 显示系统(1440)，用于当系统处于使用中或者运行模式(并且该系统包括复合的 标识系统)时显示接收器设备(2000)的标识，以及可选地当系统处于编程模式时显示无 线输入设备(1000)的一个或多个标识。
c. 用于与在计算机系统(2500)上执行的编程软件通信以当系统处于使用中或者运行 模式(并且该系统包括复合的标识系统)时显示接收器设备(2000)的标识，以及优选地 当系统处于编程模式时显示无线输入设备(1000)的一个或多个标识的装置。
除了无线输入设备(1000)和接收器设备(2000)之外，该系统可以包括罩体(500) 以修改无线输入设备(1000)的物理外观。所述罩体(500)优选地为各种尺寸、形状和 颜色，并且包括附接机构。无线输入设备(1000)通过使用该机构以可移除的方式附接到 罩体(500)。罩体(500)还可以包括
1、 图形显示器(1460)，所述图形显示器(1460)嵌入或以可移除方式附接到罩体 (500)，并且优选地受与无线输入设备(1000)通信的控制器(528)控制。
2、 固定或可移除地附接到罩体的反馈设备(510)。反馈设备(510)可以包括 a.通信单元(520)，其中所述通信单元可以包括以下中的一项或更多项
射频通信单元(522)
光电耦合器单元(524)
连接器单元(526)
控制器(528)，所述控制器(528)优选地还控制图形显示器(1460) b.反馈单元(530)，其中所述反馈单元可以包括以下中的一项或更多项
听觉单元(532)，例如蜂鸣器
视觉单元(534)，例如光源
触觉单元(536)，例如振动器
任何应用到罩体(500)的压力或操作手段(operating means)被传送(relay)到无线 输入设备(1000)。如果压力或操作手段的强度超过某限值，则该压力激活无线输入设备 (1000)的激活开关单元(1300)。罩体(500)可以被模制为任何形式。如果治疗师需 要小心地为计算机系统提供输入，该罩体甚至可能被设计为将无线输入设备转变为用于治 疗师的脚激活的输入设备的特殊罩体。
图2a、 2b、 2c、 2d、 2e和2f示出本发明的无线输入设备的下侧的透视图，示出无线 输入设备的开关的一些可能的配置以及用于指派标识码的装置。
图2a示出无线输入设备仅具有一个附接到无线输入设备的壳体(200)下表面的按钮 开关(1300)作为激活开关。因为仅存在一个按钮充当激活开关，所以这是强制的，即壳 体具有额外的用于向上推动壳体和附接到它的无线输入设备的装置或额外的用于向上推 动无线输入设备的装置。如果不包括选项开关，则无线输入设备的标识是借助通过连接器 (1410)的直接连接或者无线连接可修改的。图2a还示出便利无线输入设备以可移除方 式附接到罩体的附接槽口 (210)。
图2b示出无线输入设备具有作为激活开关的开关单元(1300)，该开关单元(1300) 设置在无线输入设备的壳体(200)内部、壳体(200)上部分与壳体下部分/基板(220) 之间。因此，向壳体的上部分施加直接或间接压力来操作开关单元(1300)。图2b中示 出的无线输入设备非常适于在无线输入设备不得不被设置在软的表面(例如铺地毯的地 面)上时使用，因为基板(220)的表面相对大。因此，其还非常适于用作用于治疗师的 脚激活的开关。
图2c示出无线输入设备仅具有一个按钮开关(1300)作为激活开关，以及至少一个 顶部部分隐藏在无线输入设备壳体(200)内部的按钮开关(1310)作为选项开关。除非 使用者直接触及选项开关(1310)来修改无线输入设备的标识，否则所述选项开关(1310) 不会工作。因此，无线输入设备在操作期间不会被无意地重新编程。此外，由于仅存在一 个按钮充当激活开关，所以这是强制的，即壳体具有额外的用于向上推动壳体和附接到它 的无线输入设备的装置以及额外的用于向上推动无线输入设备的装置。图2c还示出便利 无线输入设备以可移除方式附接到罩体的附接槽口 (210)。
在图2d中，可以以作为选项开关的旋转或选择器开关(1310)来修改无线输入设备 的标识，同时无线输入设备的被操作装置(operatedmeans)是设置在壳体(200)表面上 作为激活开关的触摸传感器(1300)，具有标注无线输入设备的标识的标记(1311)。在 使用或操作期间，对触摸传感器的触摸或施加足够的压力操作所述无线输入设备。因此， 该配置允许无线输入设备在无需任何罩体或额外的用于向上推动无线输入设备的装置的 情况下工作。
在图2e中，无线输入设备具有两个旋转或选择器开关(1310)作为选项开关，以说 明无线输入设备的标识可以包括形成复合标识码的设备标识码和系统标识码。系统标识码 标识该无线输入设备所属的计算机系统，而设备标识码标识系统中的无线输入设备。这两 个开关(1310)之一指派系统标识，而另一则指派设备标识。结果，通过采取该复合标识， 可以通过硬件或软件装置来向接收器设备指派系统标识码，允许接收器设备选择性地仅响 应来自具有与指派给它的系统标识相同的系统标识的无线输入设备的信号。当信号是来自 于当前处于编程模式并且不具有显示其一个或多个标识的显示系统的无线输入设备时，可 以作为例外。所示出的无线设备的被操作装置是包括四个按钮开关(1300)作为激活开关 的开关单元，所述四个按钮开关这样连接，即按压一个或更多个开关操作该无线输入设备。 可以通过以并联方式连接四个按开开关(push-onswitch)(常闭/NC)或者以串联方式连 接四个按闭开关(push-offswitch)(常开/NO)来实现该配置。激活开关(1300)的致动 力还充当向上推动无线输入设备(以及其所附接的罩体)的手段，尤其是在无线输入设备 不附接到罩体或者罩体不具有任何额外的用于向上推动无线设备的装置时。在使用或操作 期间，向无线输入设备的壳体的上侧施加足够的压力操作一个或更多个激活开关(1300)， 激活开关又操作该无线输入设备。因为四个按钮同时向无线输入设备提供致动力，该配置 允许无线输入设备在无需任何罩体或额外的用于向上推动无线输入设备的装置的情况下 工作。
图2f示出无线输入设备具有优选的开关配置，四个按钮开关(1300)充当激活开关， 而另一个部分隐藏在无线输入设备壳体(200)内部的按钮或切换开关(1310)作为选项 开关。除非使用者直接触及选项开关(1310)来修改无线输入设备的标识，否则所述选项 开关(1310)不会工作。因此，无线输入设备在操作期间不会被无意地重新编程。当使用 者操作选项开关(1310)来进入编程模式时，激活开关(1300)的功能被暂时更改。当在 编程模式中时，使用者可以使用激活开关(1300)来修改无线输入设备的标识。当使用者 再次按压选项开关时，无线输入设备返回操作模式。如果激活开关(1300)是按钮开关， 还可能将无线输入设备预编程为在经过某个时间量而未发生标识修改时返回操作模式。图 2f还示出便利无线输入设备以可移除方式附接到罩体的附接槽口 (210)。
总之，无线输入设备的开关配置应该至少包括诸如以下的被操作装置
1、 如图2a和2c中所示，设置在壳体表面的单个按钮开关。
2、 如图2e和2f中所示，设置在壳体表面的多个按钮开关，所述多个按钮开关的致
动力还充当向上推动无线输入设备的手段。
3、 如图2b中所示，设置在壳体内部、壳体上部分和下部分之间的开关单元。
4、 如图2d中所示，设置在壳体上表面的触摸传感器。
此外，可以通过外部装置来更改无线输入设备的标识，这意味着无线输入设备可以无
需任何选项开关来起作用(如图2a和2b中所示)。然而，为了方便，该开关配置还可以 包括一个或更多个选项开关作为用于更改一个或多个标识的装置，所述选项开关例如
1、 旋转或选择器开关(如图2d中所示)，用于直接修改非复合的标识码。
2、 多个旋转或选择器开关(如图2e中所示)，用于直接修改复合标识码的每个要素 (element)。
3、 至少一个按钮开关(如图2c中所示)，用于借由循环通过标识码或者标识码要素 (如果标识码为复合标识码)的所有允许的值来修改标识码。
4、 至少一个按钮或切换开关(1310)，用于将无线输设备的模式从操作模式改变到 编程模式或反之(如图2f中所示)。
图3a、 3b和3c示出本发明的无线输入设备的上侧的透视图，示出用于更改无线输入 设备的外观的装置。
图3a示出无线输入设备的实施方案，其中所述无线输入设备(1000)的外观可以通 过在无线输入设备上施加具有标记(230)的张贴物(sticker)来定制。该定制方法的主要 优点是在无线输入设备壳体上表面上无需特别的附接机构，而所述附接机构可能使使用者 分散注意力。该方法主要在无线输入设备(1000)的外观不需要经常改变或者使用者容易 由于物体的复杂部件而分散注意力时使用。
图3b示出无线输入设备的另一实施方案，其中所述无线输入设备(1000)的外观可 以通过设置或以可移除方式附着标记片(235)以及在标记片(235)的顶部可选地附着保 护片(240)来定制。每个片优选地具有装配到无线输入设备壳体表面上的匹配开口 (250) 中的小凸起(255)。如果安装保护片(240)的话，标记片(235)不需要包括任何凸起。
图3c示出无线输入设备的再另一实施方案，其中所述无线输入设备(1000)在其上 表面上具有嵌入式图形显示器(1420)。图形显示器(1420)显示计算机系统经由连接到 该计算机系统的接收器设备发送的标记。
图4a、 4b和4c示出本发明的无线输入设备和罩体的下侧的透视图，其中所述罩体和 所述无线输入设备被附接和被分开，所述透视图示出被操作装置、用于指派一个或多个标 识的装置、用于可移除地附接无线通信设备的装置以及推动装置。因为罩体(500)和无 线输入设备(1000)附接，所以任何施加到罩体(500)的压力传到附接于它的无线输入 设备(1000)，而所述无线输入设备(1000)又可以激活无线输入设备的激活开关单元(500， 同样参见图2)。
图4a示出无线输入设备(1000)通过使用从罩体凸出的附接杆(570)而以可移除的 方式附接到三角形的罩体(500)。罩体还包括用于向上推动罩体(以及附接到它的无线 输入设备)的推动装置，例如多个巻簧系统(700)，优选地具有可调节的致动力来作为 向上推动罩体的手段。左图示出无线输入设备与所述三角形的罩体分开，而右图示出无线 输入设备固定到罩体。
图4b示出无线输入设备(1000)通过使用从罩体凸出的附接杆(570)而以可移除的 方式附接到矩形的罩体(500)。罩体还包括用于向上推动罩体(以及附接到它的无线输 入设备)的推动装置，例如多个巻簧系统(700)，优选地具有可调节的致动力来作为向 上推动罩体的手段。左图示出无线输入设备与所述矩形的罩体分开，而右图示出无线输入 设备固定到罩体。
图4c示出无线输入设备(1000)通过使用从罩体凸出的附接杆(570)而以可移除的 方式附接到大的方形的罩体(500)。罩体还包括用于向上推动罩体(以及附接到它的无 线输入设备)的推动装置，例如多个巻簧系统(700)，优选地具有可调节的致动力来作 为向上推动罩体的手段。左图示出无线输入设备与所述大的方形的罩体分开，而右图示出 无线输入设备固定到罩体。
图5a、 5b和5c从各个视图示出具有可调节的阻力(resistance) /推力的巻簧系统。
图5a示出巻簧系统的侧视图。该巻簧系统包括上螺钉(710)、弹簧壳(720)、滑 动压板(730)和基座(750)。当旋转上螺钉(710)时，弹簧壳(720)的开口 (725) 防止滑动压板旋转。
图5b示出巻簧系统的截面图，示出其内部的部件。上螺钉(710)隐藏在弹簧壳内部 的部分被示出为适于迫使滑动压板(730)在(优选地使用螺丝刀)旋转上螺钉时沿弹簧 壳滑动。弹簧壳(720)被示出为防止上螺钉(710)从巻簧系统脱离。巻簧(760)还被 示出为安装在滑动压板(730)和基座(750)之间。当滑动压板(730)朝基座(750)滑 动时，巻簧系统将具有较大的阻力或推力。当滑动压板(730)从基座(750)滑开时，巻 簧系统将具有较小的阻力或推力。
图5c示出巻簧系统的透视图。使用者可以通过旋转螺钉槽口 (740)来调节巻簧系统 的阻力或推力。图5c还示出巻簧系统通过杆(770)以可移除的方式附接到一表面。使用 者可以通过使用该机构来将巻簧系统附接到罩体。
图6a、 6b、 6c和6d示出罩体的上侧的透视图，示出用于更改罩体的外观的各种装置。
图6a示出三角形的罩体(500)。该罩体还可以被制造为很多其他颜色、尺寸和形状
(包括菱形、心形、星形、矩形、方形等等)，以容适每个使用者的独特的要求。
图6b示出在其表面上具有附接结构(250)的矩形罩体(500)。具有适当厚度、尺 寸和形状的一个或更多个标记片(235)，优选地以及透明的保护片(240),可以被设置 或可移除地附着在罩体的表面。最上面的片(240)优选地具有与附接机构(250)兼容的 凸起(255)。在透明保护片(240)或覆盖物覆盖于罩体(500)的上表面的情况下，通 常在人工治疗中使用的任何规则的抽认卡(flashcard)也可以被用作标记片(235)来定制 罩体(500)。
图6c示出罩体(500)，所述罩体具有通过屏幕打印、手绘、张贴物或任何其他打印 方法而示出在罩体表面上的标记(1450)。
图6d示出具有嵌入式图形显示系统(1420)的罩体(500)。图形显示器显示计算机 系统通过反馈设备的通信单元发送的图像。
图7a和7b示出本发明的无线输入设备和罩体的下侧的透视图，示出用于向上推动所 述罩体的装置和用于以可移除的方式将罩体附接到外部表面的装置。
图7a示出附接到罩体(500)的多个无线输入设备(1000)。激活开关(1300)的致 动力还向上推动无线输入设备(1000)并且因此向上推动罩体(500)。此外，橡皮盘(780) 提供额外的用于向上推动罩体的装置。另外，磁体(785)可以被用于将组装的罩体和无 线输入设备以可移除的方式附接到由铁磁材料(包括铁或钢)制成或覆盖的表面。
图7b还示出提供额外的用于向上推动罩体的装置的巻簧(790)。此外，吸盘(795) 可以被用于将组装的罩体和无线输入设备以可移除的方式附接到相对光滑的表面。
图8a和8b示出本发明的无线输入设备和罩体的下侧的透视图。
图8a示出无线输入设备(1000)和使用附接机构(810)以可移除的方式附接到罩体 (500)的反馈设备(510)的组件。无线输入设备(1000)经由无线通信链路(在该情况 中为光学耦合)向反馈设备(510)发送反馈命令。无线输入设备(1000)具有可以调制 的光源(例如红外LED) (825)，而反馈设备(510)具有例如光敏电阻(light dependent resistor, LDR)或者光电二极管(820)的光敏传感器，以从LED (825)接收数据。因为 光学耦合事实上使无线输入设备与反馈设备隔离，所以该机制还适于包括电感或生成高电 压的反馈设备(510)，所述生成高电压的反馈设备例如通过使用电动机产生振动的设备。
图8b示出无线输入设备(1000)和使用附接机构(810)以可移除的方式附接到罩体 (500)的反馈设备(510)的组件。无线输入设备(1000)经由通过连接器(830)的导 线(830)向反馈设备(510)发送反馈命令。图8b示出的反馈设备(510)控制经由导线
(850)可以受无线输入设备控制的灯泡(850)。
图9a和图9b示出彼此附接或堆叠的多个罩体(500)的透视图。每个罩体被调适为 设置在另一个罩体的外部上表面之上。所述罩体优选地具有这样的顶部表面，即所述顶部 表面的尺寸和形状对应于该罩体所要设置在其之上的另一个罩体的外部上表面，并且还具 有从该顶部表面向下延伸且向外展开以接收所要覆盖的罩体的相邻侧的多个侧壁。
图9a示出具有一致尺寸和形状的互相堆叠的多个罩体(500)。该配置对于在具有或 不具有特别的储存架的情况下以堆叠配置来储存数个罩体来说尤其方便。
图9b示出两个罩体(500)，其中所述罩体的尺寸不是一致的。由于设置在另一罩体 之上的罩体稍大，它可以完全覆盖较小的盖。以这种配置，较大的罩体优选地由透明或半 透明的材料制成。因此，较大的罩体可以保护较小的罩体的表面，或者保护在该两个罩体 之间具有标记的片。
图IO示出控制优选实施方案的无线输入设备的软件的流程图。当使用者开启无线输 入设备(3010)，软件以运行模式开始，随后检査选项开关是否被激活(3020， 3120)。 在运行模式激活(按压)选项开关(3020)将当前模式转换到编程模式，而在编程模式激 活选项开关(3120)将当前模式转换到运行模式。该软件使用包括去抖动的标准信号沿检 查(下降沿和上升沿)，并且(使用轮询和中断技术)轮询来自所有开关的输入以检查选 项开关和所有开关相关的操作，取决于当前模式。例如，如果当前模式是运行模式，则软 件检査是否至少一个激活开关被按压(3030， 3040， 3050， 3060)。如果任何激活开关被 按压，则软件创建包括无线输入设备的标识码的数据分组(3410)，并且将数据分组发送 (3420)到接收器设备，并且重复整个循环。如果无激活开关被按压，则软件通过将附着 于反馈数据的地址与无线输入设备的一个或多个标识进行比较来检查接收器设备是否发 送反馈数据(3200)。如果地址匹配，则该软件接收数据(3210)并且将反馈数据转发(3220) 到附接到该无线输入设备所附接到的罩体的反馈设备，随后从头再次开始该循环。如果当 前模式是编程模式，则按压激活开关的操作修改(3130， 3140， 3150， 3160)无线输入设 备的标识。如果标识被修改，则软件构建(3330)显示数据分组，在嵌入式显示器上显示 所述标识(3310)，随后将该数据分组发送到接收器，随后从头再次重复该循环。如果在 该变成过程期间选项开关被再一次按压，则该软件进入运行模式(3120)。
图10中示出的流程图还示出仅要求一个选项开关嵌入在无线输入设备上的优选实施 方案，因为按压选项开关使无线输入设备进入编程模式，由此激活开关可以被用来修改无 线输入设备的标识。
此外，图IO中示出的流程图示出该系统还包括用于向使用者提供反馈的装置。 另外，由于该流程图示出标识是储存在存储器中而不是以机械方式编码在选择器或旋
转开关中，所以无线输入设备的可能的系统标识以及设备标识的数量可能仅受使用的微控 制器的容量限制。
图11示出额外的实施方案的无线输入设备的流程图，其中无线输入设备可以通过诸 如计算机端口的接口直接连接(3515)到计算机系统。当无线输入设备连接到计算机系统 时，无线输入设备可以通过该接口被重新编程。无线输入设备将当前标识发送(3510)到 计算机系统，并且检查(3520)计算机系统是否发出标识修改序列。如果无线输入设备从 计算机系统接收到标识修改的请求，则无线输入设备等待(3530)来自计算机系统的新标 识。如果接收到新标识，则无线输入设备用新标识的值更新(3540)当前标识的值。以一 些小的修改，还可能使无线输入设备在使用或操作期间通过连接器与计算机系统通信而无 需接收器设备。
图12示出控制优选实施方案的接收器设备的软件的流程图。当接收器设备启动
(4010)，软件开始USB枚举过程(4020)。优选地，接收器设备将其本身注册为HID 设备，以避免定制设备驱动的必要性。在枚举序列结束后，软件将当前模式初始化为运行 模式(4030)，随后显示当前系统标识码(4040)。随后，软件检査其附接的计算机是否 请求模式改变(4100)。如果计算机请求模式改变，则软件检索新模式(4110)，更新当 前模式，随后重置id_data变量，并且执行下一步骤(4200)。如果计算机不请求模式改 变，则跳过上述步骤并且前进到下一步骤，该下一步骤为检查(4200)无线输入设备是否 正在发送数据分组。如果检测到数据分组，该数据分组被接收(4300)并且被处理以提取
(4310)关于发送该数据分组的无线输入设备的信息，所述信息包括设备标识和系统标识。 在检索到无线输入设备的系统标识码后，该软件检查(4320)该系统标识码是否匹配接收 设备的系统标识码。如果不匹配，则该数据分组被忽略并且再次执行整个循环(4100)。 下一步骤取决于接收器设备的当前模式(4330)。如果其不处于编程模式，则该软件查找 与无线输入设备的设备标识关联的数据，将该数据拷贝到id—data变量，将其值发送到计 算机系统，并且重复整个循环(4100)。如果接收器设备处于编程模式，其从计算机检索
(4350) id—data的值，并且选择性地用当前的id_data和设备标识码更新(4355)设备标 识码与id一data之间的关联表。如果无线输入设备不具有嵌入式显示器，则接收器设备优 选地显示(4357)从数据分组检索的设备标识码。最后的过程一结束就再次执行整个循环
(4100)。如果未接收到数据分组，则该软件检査选项键是否被按压(4210， 4220)。如 果选项键之一被按压，则该软件增加(4215)或减小(4225)当前的系统标识码(取决于 被按压的选项键)，显示(4040)当前系统标识码，并且从头再次执行整个循环(4100)。
图12中示出的流程图还示出该系统可以被用于任何具有USB连接的计算机，因为接 收器设备包括将无线输入设备的设备标识与计算机系统可以理解的数据关联的表，而无需 键映射程序。
另外，由于该流程图示出标识是储存在存储器中而不是以机械方式编码在选择器或旋 转开关中，所以接收器设备的可能的系统标识的数量可能仅受使用的微控制器的容量限 制。
图13示出控制接收器所附接到的计算机系统的软件的流程图。当使用者运行(5000) 该软件并且发起编程模式，则该软件向接收器设备发送(5010)请求以将其模式改变为编 程模式。在使用者结束(5100)该编程模式前，该软件从使用者请求(5110) icLdata数据， 并且将其发送(5120)到接收器设备。当退出命令(5100)发出时，该软件向接收器设备 发送(5130)请求以将其模式改变为运行模式，随后离开(5200)。
权利要求
1. 一种计算机辅助的职业治疗和教育工具，包括可定制的无线输入设备和用于从所述无线输入设备接收数据的接收器设备，其中(a)所述无线输入设备包括·壳体·用于更改所述壳体的外观的装置·设置在所述壳体的表面的被操作装置·用于与所述接收器设备通信的发射器·用于向所述无线输入设备指派标识的装置·用于显示所述无线输入设备的所述标识的装置(b)所述接收器设备包括·用于与所述无线输入设备通信的接收器·处理器·用于将所述接收器设备连接到计算机的装置由此所述计算机辅助的职业治疗和教育工具可以被安全地用于使幼儿或发展迟滞的儿童康复或教导幼儿或发展迟滞的儿童，所述发展迟滞包括泛自闭症障碍或精神发育迟滞，并且所述教育或职业治疗可以包括应用行为分析(ABA)法。
2. 如权利要求1所述的无线输入设备，其中所述被操作装置被调适为通过在所述壳 体上或者直接在所述被操作装置上施加操作手段而可操作。
3. 如权利要求1所述的工具，其中所述用于更改所述壳体的外观的装置是用于以可 移除的方式附着一个或更多个片的结构，其中所述片中的一个在其上具有标记。
4. 如权利要求1所述的接收器设备，还包括用于向所述接收器设备指派标识的装置 以及用于显示所述标识的装置。
5. 如权利要求1所述的无线输入设备，还包括处理器。
6. 如权利要求1所述的无线输入设备，还包括接收器单元，而权利要求1所述的接 收器设备还包括发射器单元。
7. 如权利要求6所述的无线输入设备，其中所述用于更改所述壳体的所述外观的装 置是图形显示器，例如LCD显示器、OLED显示器、LED显示器或电子纸。
8. 如权利要求1所述的无线输入设备，其中所述被操作装置是设置在所述壳体的上 表面上的触摸传感器。
9. 如权利要求1所述的无线输入设备，其中所述被操作装置是一个或更多个设置在 所述壳体的下表面上的开关。
10. 如权利要求1所述的无线输入设备，还包括向上推动所述无线输入设备的所述壳体的装置。
11. 如权利要求1所述的无线输入设备，还包括用于通过直接连接或导线与计算机系 统通信的装置，其中所述直接连接的主要使用是用于编程或更改所述无线输入设备的所述 标识。
12. —种计算机辅助的职业治疗和教育工具，包括无线输入设备、罩体和用于从所述 输入设备接收数据的接收器设备，其中(a) 所述无线输入设备包括 壳体，所述壳体被调适为以可移除的方式附接到所述罩体的下表面 设置在所述壳体的表面的被操作装置，其中所述被操作装置被调适为通过在所述 壳体上或者直接在所述被操作装置上施加操作手段而可操作 发射器单元 用于向所述无线输入设备指派标识的装置 用于显示所述无线输入设备的所述标识的装置由此 可以通过将所述无线输入设备附接到不同的可以在人工治疗期中使用的罩体来订 制所述无线输入设备，(b) 所述罩体包括 被调适为以可移除的方式附接到所述无线输入设备的表面 用于将施加于所述罩体的操作手段传送到所述无线输入设备的装置由此所述罩体被调适为至少覆盖所述无线输入设备的上表面，并且优选地为各种材料、质地、尺寸、形状和颜色，并且还可以被用于人工治疗期而无需任何无线输入设备附接到所述罩体，(C)所述接收器设备包括 用于与所述无线输入设备通信的接收器 处理器 用于将所述接收器设备连接到计算机的装置由此所述计算机辅助的职业治疗和教育工具可以被安全地用于使幼儿或发展迟滞的 儿童康复或教导幼儿或发展迟滞的儿童，所述发展迟滞包括泛自闭症障碍或精神发育迟 滞，并且所述教育或职业治疗可以包括应用行为分析(ABA)法。
13. 如权利要求12所述的无线输入设备，其中所述用于指派标识的装置是储存在存 储器中的标识码。
14. 如权利要求12所述的工具，其中所述用于显示所述无线输入设备的所述标识的 装置是嵌入在所述无线输入设备、所述接收器设备、所述罩体或计算机系统上的显示器。
15. 如权利要求12所述的工具，其中所述无线输入设备还包括处理器，由此(a) 所述处理器控制器所述无线输入设备传输的数据；(b) 所述处理器(通过轮训方法或中断)检查并响应直接或间接施加于所述被操作 装置的操作；(C)所述处理器控制所述标识码的修改。
16. 如权利要求12所述的工具，其中所述无线输入设备的所述标识是包括设备标识 和系统标识的复合标识。
17. 如权利要求16所述的工具，还包括用于向接收器设备指派并显示系统标识码的 装置。
18. 如权利要求12所述的工具，其中所述用于指派标识的装置是一个或更多个开关。
19. 如权利要求12所述的工具，其中所述无线输入设备还包括接收器单元，并且所 述接收器设备还包括发射器单元。
20. 如权利要求19所述的工具，其中所述无线输入设备还包括将从计算机接收的数 据或控制命令选择性地传递到所述罩体的装置。
21. 如权利要求19所述的工具，其中所述工具包括从包括计算机的外部设备更改所 述无线输入设备的所述标识码的装置。
22. 如权利要求19所述的工具，其中所述无线输入设备和所述罩体还包括用于向使 用者提供输出的装置，其中所述输出包括光、声、视觉数据或移动。
23. 如权利要求22所述的工具，还包括用于以可移除的方式附接所述用于提供输出 的装置的装置。
24. 如权利要求12所述的罩体，其中所述罩体被调适为以可移除的方式附接到另一 个罩体。
25. 如权利要求12所述的工具，其中所述罩体由弹性材料制成。
26. 如权利要求12所述的工具，其中所述罩体的所述表面带纹理，其中所述带纹理 的表面向使用者提供触觉输入并且可以包括盲文字符。
27. 如权利要求12所述的工具，其中所述无线输入设备和所述罩体不引起噎呛危险。
28. 如权利要求12所述的工具，其中所述被操作装置是触摸激活的传感器。
29. 如权利要求28所述的工具，其中所述罩体是传导性的。
30. 如权利要求12所述的工具，其中所述被操作装置是开关单元。
31. 如权利要求30所述的工具，其中所述开关单元设置在所述无线输入设备的所述 壳体的底侧，面朝下。
32. 如权利要求30所述的工具，其中所述开关单元是多个开关。
33. 如权利要求32所述的工具，其中所述多个开关为以并联方式连接的常闭开关， 或者为以串联方式连接的常开开关。
34. 如权利要求30所述的工具，还包括向上推动所述无线输入设备和所述罩体或者 在离开所述无线输入设备的所述壳体的方向推动所述罩体的推动装置。
35. 如权利要求34所述的工具，还包括用于将所述推动装置以可移除的方式附接到 所述工具的装置。
36. 如权利要求34所述的工具，还包括用于调节所述推动装置的推力的装置。
37. 如权利要求34所述的工具，其中所述推动装置是多个巻簧。
38. 如权利要求34所述的工具，其中所述推动装置是多个由弹性材料制成的盘状装置。
39. 如权利要求12所述的工具，还包括用于将所述工具固定到表面的装置，其中所 述表面足够平坦，所述表面可以包括桌的顶侧、地面或者针对该目的特别设计并制造的基 板。
40. 如权利要求39所述的工具，其中用于固定的装置是一个或更多个设置在所述工 具底侧的吸盘。
41. 如权利要求39所述的工具，其中用于固定的装置是一个或更多个设置在所述工 具底侧的磁体。
42. 如权利要求12所述的无线输入设备，还包括用于更改所述壳体的外观的装置。
43. 如权利要求12所述的罩体，还包括用于更改所述罩体的外观的装置。
44. 如权利要求43所述的罩体，其中所述用于更改所述外观的装置是一个或更多个 设置在所述罩体的表面的张贴物。
45. 如权利要求43所述的罩体，其中所述用于更改所述外观的装置是图形显示器， 例如LCD显示器、OLED显示器、LED显示器或电子纸。
46. 如权利要求43所述的罩体，其中所述用于更改所述外观的装置是用于以可移除 的方式将一个或更多个片附着在所述罩体的所述表面的装置，其中优选地存在一个具有标 记的层压片，或者存在两个片， 一个具有标记，而一个由透明或半透明材料制成以保护第 一个片。
47. 如权利要求12所述的工具，其中所述接收器设备的所述接收器单元是射频接收 器，并且所述无线输入设备的所述发射器单元是射频发射器。
48. 如权利要求12所述的工具，其中所述接收器设备的所述接收器单元是红外接收 器，并且所述无线输入设备的所述发射器单元是红外发射器。
49. 如权利要求12所述的工具，其中所述接收器设备的所述接收器单元和所述发射 器单元以及所述无线输入设备的所述发射器单元和所述接收器单元遵循广泛接受的无线 通信标准，所述无线通信标准包括蓝牙。
50. 如权利要求12所述的工具，其中所述用于将所述接收器连接到计算机的装置是 标准的设备接口，其中所述设备接口可以包括USB、火线、串口或并口。
51. 如权利要求12所述的工具，其中所述壳体可以与多于一个的无线输入设备附接。
52. 如权利要求12所述的无线输入设备，还包括用于通过直接连接或导线与计算机 系统通信的装置，其中所述直接连接的主要使用是用于编程或更改所述无线输入设备的所 述标识。
全文摘要
一种用于幼儿或发展迟滞的儿童的无线计算机辅助职业治疗和教育工具。所述工具包括无线输入设备，以及优选地，包括罩体。所述工具的无线输入设备包括开关、发射器和标识码。所述罩体可以制成为任何形状、尺寸和颜色。该无线输入设备以可移除的方式附接到所述罩体。
文档编号G09B1/36GK101395651SQ200680053676
公开日2009年3月25日 申请日期2006年12月14日 优先权日2006年1月3日
发明者严迪·翁科乔约 申请人:严迪·翁科乔约