CN111184437A - 手势控制的液体加热器具及用于其的手势控制的方法 - Google Patents

Abstract

一种手势控制的液体加热器具(100)及用于其的手势控制的方法，所述液体加热器具(100)包括：手势传感器(106)；加热元件(104)；用于所述加热元件的供电电路；微控制器单元，所述微控制器单元设置成控制供电电路；其中：手势传感器(106)配置为：感测动作；确定对应于所感测的动作的被识别的手势；并向微控制器单元提供对应于所述被识别的手势的信号；所述微控制器单元配置为：接收来自手势传感器(106)的对应于被识别的手势的信号；确认与被识别的手势相关联的命令；并且通过根据所述命令控制供电电路来调节供应给加热元件(104)的电力。

Description

手势控制的液体加热器具及用于其的手势控制的方法

技术领域

本发明涉及液体加热器具，尤其涉及用于辅助液体加热器具的人为控制的机构。

背景技术

如今，诸如水壶或即时热水分配器的液体加热器具得到广泛使用。这些器具通常用于借助于连接至电源的加热元件来加热或煮沸水。水壶是台面式器具，其通常避免需要在诸如平底锅的器皿中加热水并且可以是无绳或有绳的。热水分配器也可以是台面式器具或者与自来水供应线连接。

无绳水壶包括用于保持液体的容器，并且容器能够联接到单独的基座。基座可以连接至电源。基座可以向浸在容器中的或者加热容器的底部的加热元件提供电流。无绳水壶的优点在于，一旦液体已经被加热到所需的程度，无绳水壶的容器可以与基座断开联接并移动到远离基座的位置。例如，可以将无绳水壶从厨房区域移动到用餐区域并用于制作诸如茶或咖啡的饮料。

有绳水壶不包括单独的基座，并且电流直接提供给加热元件而不是经由基座。有绳水壶不具有容器离开基座而独立运输的优点。为了供应被加热的水，需要从电源拔下有绳水壶，或者需要将用于接收被加热的水的杯子(例如)带到水壶附近。然而，有绳水壶仍然广泛使用，因为它们通常比无绳水壶更便宜。

与水壶相比，即时热水分配器被设计成快速提供较少量的液体。代替将加热元件应用于容纳静水的容器，加热元件被应用于容纳流动水的导管。这种布置通常称为“流动加热器”。泵控制水的流动。通过控制水流速，可以控制水被加热到的温度。通过控制泵输送水的时间的长度，还可以控制被加热的液体的体积。WO2011/077135和WO2013/057506中提供了一些示例性流动加热器的进一步结构细节，其全部内容通过引用并入本文。

传统上，人们借助于使用开关、旋钮或按钮的物理接触机构来控制液体加热器具，诸如水壶或即时热水分配器。用户可能需要物理触摸和翻转拨动开关，以接通器具。他可能需要物理接触并旋转可以具有若干预定设置的旋钮，以选择用户期望液体被加热到的温度。他可以触摸按钮，以使器具将器具内的任何液体保持在恒定温度。在即时热水分配器的情况下，可能要求用户物理地触摸和旋转旋钮，以选择他希望加热的水的体积。

然而，用户控制借助于要求与人手进行物理接触的机构来实现的这种方案具有缺点。它们要求人类用户相对靠近器具，即在手触及的范围内。如果用户距离较远，例如在房间的另一侧，则他将无法控制器具。

进一步地，物理接触控制机构在输入可以采用的可能形式的数量方面受到限制。例如，按钮可以被按下或可以不被按下。旋钮可以处于有限数量的角度位置，每个位置表示特定的用户输入，可能的输入的数量通常受器具上可用于旋钮的物理空间的限制。

此外，物理接触控制机构要求用户可能不希望花费的一定程度的人力。可能期望避免在物理接触器具上的控制特征中涉及的劳动。

另外，物理接触控制机构不卫生。例如，如果两个人物理地接触水壶上的相同按钮，则来自一个人的细菌可以被传递给另一个人。

物理或机械接触控制机构也易于磨损。随着时间的推移，这种控制装置可能变得僵硬，难以使用或受到物理损坏。此外，这种基于接触的控制机构要求用户实际触摸厨房器具的一部分。在水壶或即时热水分配器的情况下，这可能要求用户触摸器具中的热的或暴露于排出的蒸汽的一部分。这可能会导致由发热或烫伤造成的伤害。

申请人已经认识到，如果液体加热器具可以由人们控制而无需人们的物理接触，则可以避免物理接触的上述缺点。

发明内容

从第一方面来看，本发明提供了一种手势控制的液体加热器具，包括：

手势传感器；

加热元件；

用于加热元件的供电电路；和

微控制器单元，所述微控制器单元设置成控制供电电路；

其中：

手势传感器配置为：

感测动作；

确定对应于所感测的动作的被识别的手势；和

向微控制器单元提供对应于所述被识别的手势的信号；

并且

所述微控制器单元配置为：

接收来自手势传感器的对应于被识别的手势的信号；

确认与被识别的手势相关联的命令；和

通过根据所述命令控制供电电路来调节供应给加热元件的电力。

本发明的第一方面扩展至一种用于液体加热器具的手势控制的方法，所述方法包括：

感测靠近于所述液体加热器具的动作；

确定对应于所感测的动作的被识别的手势；

确认与被识别的手势相关联的命令；和

根据所述命令调节对液体加热器具的加热元件的电力供应。

因此，本领域技术人员可以看出，本发明的液体加热器具可以有利地借助于手势(诸如由人手做出的手势)来控制。手势控制避免需要靠近器具来控制器具；相比传统的接触控制器具减少人力、更卫生、磨损更少，并且使用更安全。

在一些实施方式中，器具是水壶。在实施方式的子集中，器具是无绳水壶。无绳水壶可以包括液体容器和可以与液体容器联接的基座。基座可以连接至外部电源，并且可以包括手势传感器和/或微控制器单元。在实施方式的进一步的子集中，器具是有绳水壶。有绳水壶可以包括本体，该本体包括手势传感器和/或微控制器单元。在器具是水壶的实施方式中，器具可以包括手柄，手势传感器和/或微控制器单元可以位于手柄中。

因此，本发明的关键部件，手势传感器和微控制器单元可以但不受限地位于水壶的基座(如果有的话)中，或水壶的手柄中，或在水壶的本体中的其他地方中。

在可替代的实施方式中，器具是被加热液体分配器，其包括泵和流动加热器。加热元件可以构造为加热由泵驱动通过流动加热器的流动液体。微控制器单元可以配置为控制泵，以(i)停止通过流动加热器的液体流动；和/或(ii)改变通过流动加热器的液体流速。另外或可替代地，微控制器单元可以配置为控制加热元件，以例如停止加热和/或调节加热功率。

尽管已经提出了无绳水壶、有绳水壶和被加热液体分配器的示例，但是本领域技术人员将认识到，本发明的原理可以应用于用于加热可食用液体的任何液体加热器具，所述可食用液体包括(但不限于)：水、牛奶和诸如茶或咖啡的饮料。

在一组实施方式中，人类用户可以经由手势向液体加热器具发出的一些命令可以是(i)增加液体的期望温度；(ii)降低液体的期望温度或(iii)将液体的温度维持在期望水平。在液体加热器具是被加热液体分配器的实施方式中，另外或可替代地，命令可以是设定待由流动加热器加热的液体的期望体积。

由一个或多个人手可执行并且可以由手势传感器可检测的手势的一些示例包括：向上运动；向下运动；向左运动；向右运动；和以弧形形状运动。在一些实施方式中，仅感测一只手的运动。在一组重叠的实施方式中，可以感测两只手的运动。

手势传感器和微控制器单元可以具有功能部件，以实现手势的识别和所发出的命令的推断。特别地，手势传感器可以包括动作传感器和手势数据库。手势传感器可以配置为通过将所感测的动作与手势数据库中所存储的手势进行比较来确定被识别的手势。微控制器单元可以包括命令数据库，并且微控制器单元可以配置为借助于命令数据库来确认所述命令。每个所存储的手势可以与命令数据库中的至少一个所存储的命令相关联。

在一些实施方式中，器具包括用于液体加热器具的音频/视觉输出部。音频/视觉输出部可以向用户提供信息。在实施方式的子集中，音频/视觉输出部可以是用于显示以下中的一个或多个的液晶显示器(LCD)：(i)液体的期望温度；和(ii)液体的实际温度。至少在液体加热器具是被加热液体分配器的实施方式中，LCD可以可选地显示待加热液体的期望体积。此外，在一个或多个可能重叠的实施方式中，LCD可以可选地显示例如与加热模式或加热时间有关的和/或确认器具的操作状态的状态信息。

附图说明

现在将仅通过举例的方式参考附图描述本发明的某些优选实施方式，在附图中：

图1A示出了根据本发明的第一实施方式的包括手势传感器的具有基座的无绳水壶的侧视图；

图1B示出了图1A中示出的无绳水壶的平面视图；

图1C示出了图1A中示出的无绳水壶的基座的侧视图；

图1D示出了图1C中示出的基座的平面视图；

图2A示出了根据本发明的第二实施方式的包括手势传感器的有绳水壶的侧视图；

图2B示出了图2A中示出的有绳水壶的平面视图；

图3示出了根据本发明的第三实施方式的具有手势传感器的即时热水分配器的示意图；

图4A-4F图示了可以用于控制液体加热器具的不同种类的手势；

图5是示出了根据一些实施方式的手势控制的液体加热器具的各种部件的框图；和

图6是图示了借助于人手手势控制液体加热器具的方法的流程图。

具体实施方式

图1A图示了根据本发明的第一实施方式的由人手手势可控制的无绳水壶100。无绳水壶100包括容器102，以接收诸如水的可食用液体。加热元件104位于容器102正下方的腔体中，以加热水。在其他实施方式中，加热元件104可以位于容器102内。

无绳水壶100进一步包括基座110，基座110能够与容器102联接和断开联接。基座110从可以连接到电源(未示出)的线缆112接收电力。当基座110与容器102联接时，基座110能够将电力从电源传输至加热元件104。基座110可以借助于无绳电连接器114(在图1C和图1D中示出)与容器102联接。无绳电连接器114可以构造为从基座110向容器102的加热元件104提供电力。一旦水被加热，容器102就可以从基座110移除并移动到远离基座110的位置；例如，容器102可以远离位于厨房区域中的基座110移动到用餐区域，用于使用水来制作诸如茶或咖啡的饮料。

基座110进一步包括用于感测人手手势的手势传感器106。这种手势的一些示例在图4A-4F中图示。图4A示出了手的向上运动。图4B示出了向下运动。图4C示出了向左运动。图4D示出了向右运动。图4E示出了以弧形形状运动。图4F示出了两只手均以弧形形状运动。要理解的是，图4A-4F中图示的手势示例不是详尽的，并且对于本领域技术人员来说，其他类型的可识别手势将是容易知道或显而易见的。

手势传感器106能够感测手势并对手势进行分类。每种类型的手势可以与唯一的命令相关联。作为示例，第一命令可以是开始煮沸水的命令，第二命令可以是停止煮沸水的命令。手的向上运动可以对应于第一命令，而手的向下运动可以对应于第二命令。

当无绳水壶100连接到电源时，手势传感器106可以是激活的。继续本示例，如果人们接近无绳水壶100并向上挥动他的手，则手势传感器106对该手势进行分类并确定已经作出的开始煮沸水的命令。然后，手势传感器106将适当的信号发送到嵌入在无绳水壶100的基座110中的微控制器单元(图1A-1D中未示出)。然后微控制器单元调节提供给加热元件104的功率，以执行命令。在这种情况下，因为命令为开始煮沸水，所以微控制器单元调节电力供应而使得为加热元件104提供最大功率。

开始煮沸水或停止煮沸水的命令仅仅是示例，并且对于手势传感器106能够感测的、或者微控制器单元能够执行的命令的类型的数量没有限制。例如，可以作出温度设定命令，以增加液体的期望温度或降低液体的期望温度。在这种情况下，代替命令已煮沸的水或命令无绳水壶100不加热水，可以更精细地控制水的温度。一旦接收到温度设定命令，如果微控制器单元感测到水低于期望温度，则它将使加热元件104通电，以加热液体；另一方面，如果微控制器单元感测到水高于期望温度，则它将使加热元件104断电。

可以借助于手势传感器106和微控制器单元发出给无绳水壶100的另一个命令可以是将容器102中的任何液体的温度维持在期望的水平。当发出该命令时，微控制器单元可以交替地使加热元件104通电和断电。当液体的温度下降到低于期望的水平时，微控制器单元可以使加热元件104通电。当液体的温度升高到期望的水平以上时，微控制器单元可以使加热元件104断电。以这种方式，微控制器单元可以将液体的温度维持在期望的水平。这种“保温”操作在本领域中是众所周知的。

图1A-1D中图示的基座110还可以包括音频/视觉输出部108。在一些实施方式中，音频/视觉输出部108可以是LCD显示器。在一组重叠的实施方式中，音频/视觉输出部108可以是扬声器。LCD显示器或扬声器可以向人类用户提供信息，诸如液体的当前温度，或液体的期望温度，或者无绳水壶100的操作状态。

因此，图1A-1D中示出的第一实施方式的无绳水壶100能够感测由人手做出的手势并随后确定与该手势相关联的命令。然后微控制器单元调节提供给加热元件104的功率，以执行该命令。以这种方式，提供了根据第一实施方式的手势控制的水壶。

图2A和图2B图示了根据本发明的第二实施方式的由人手手势可控制的有绳水壶200。有绳水壶200包括容器202，以接收诸如水的可食用液体。加热元件204位于容器202正下方的腔体中，以加热水。在其他实施方式中，加热元件204可以浸在容器202内。

在第二实施方式中，有绳水壶200不包括基座。加热元件204经由线缆212直接连接到电源。在没有基座的情况下，只要线缆212插入电源，就不能将有绳水壶200的容器202运离电源，这意味着被加热的水可能需要在有绳水壶200保持靠近电源时被供应。

第二实施方式的有绳水壶200也包括用于感测人手手势的手势传感器206，如上面关于第一实施方式的手势传感器106所描述的，对于手势传感器106的描述也适用于手势传感器206。然而，在该实施方式中，手势传感器206位于有绳水壶200的手柄214上或嵌入手柄214中，而不是如无绳水壶100的情况那样在基座中。

在第二实施方式中，不像第一实施方式那样将音频/视觉输出部108定位在基座110中，而是将音频/视觉输出部208定位在手柄214上或嵌入手柄214中。以上对第一实施方式的音频/视觉输出部108的描述也适用于第二实施方式。

因此，除了第二实施方式的有绳水壶200不具有基座并且有绳水壶200的手势传感器206和音频/视觉输出部208位于手柄214上或嵌入手柄214中之外，如图2A-2B所示的第二实施方式的有绳水壶200与第一实施方式的无绳水壶100大致相同。

要理解的是，第一实施方式和第二实施方式不是限制性的，并且本发明包括在水壶手柄中结合了手势传感器和音频/视觉输出部中的一个或多个的无绳水壶。

图3示意性地图示了根据本发明的第三实施方式的人手手势可控制的即时热水分配器300。与加热静水的水壶不同，即时热水分配器300加热流过导管的水或液体。水的流速和被加热的水的体积是可控的。如上所述，这种用于加热流动液体的装置被称为“流动加热器”。

图3的即时热水分配器300包括容纳待加热的水的罐302。导管或管道324将水从罐302输送到分配出口326，分配出口326这里示出为在诸如杯子350的手持容器上方。泵322位于罐302和导管324的分配出口326之间。泵322构造为能够(i)停止或开始罐302和分配出口326之间的水的流动；和/或(ii)增加或降低罐302和分配出口326之间的导管324内的水的流速。

加热元件304设置成与导管324良好热接触。在从电源(未示出)供应电力时，加热元件304可以加热在导管324内流动的水。在使用中，人类用户可以指定要加热的水的体积和他期望水被加热到的温度。

即时热水分配器300包括微控制器单元(MCU)320，其配置为控制泵322。MCU 320可以通过控制泵322来控制在出口326处分配到杯子350中的液体的体积。具体地，MCU 320可以控制泵322以开始水的流动。当已经分配了期望量的水时，MCU 320控制泵322以停止水的流动。

为了改变水被加热到的温度，MCU 320可以控制泵322，以设定导管324中的水的流速。水在导管324中流动得越快，则水在加热元件304附近花费的时间越少。因此，越快的流动意味着水被加热的时间更少，从而降低水被加热到的温度。相反，水在导管324中流动得越慢，水在加热元件304附近花费的时间越长。因此，越慢的流动意味着水被加热的时间更多，从而增加水被加热到的温度。

MCU 320还可以控制提供给加热元件304的功率，以调节导管324中的水被加热到的温度。为此，MCU 320可以接通或断开至加热元件304的功率，或者可以减小或增加提供给加热元件304的电压，以降低或增加其被加热到的温度。

即时热水分配器300进一步包括用于感测人手手势的手势传感器306。在上面已经描述的图4A-4F中图示了这种手势的一些示例。手势传感器306以与上面关于图1A-1D和图2A-2B描述的手势传感器106或206相同的方式工作。

如在第一实施方式和第二实施方式中那样，第三实施方式的手势传感器306能够对所感测的手势进行分类。每种类型的手势可以与唯一的命令相关联。作为示例，第一命令可以是增加期望热水的量的命令，第二命令可以是减少期望热水的量的命令。手的向上运动可以对应于第一命令，而手的向下运动可以对应于第二命令。

其中器具是水壶的实施方式可以没有用于设定待加热的热水的量的命令。这是因为，在水壶中，通常由人类用户将水倒入水壶容器中来手动控制被加热的水的体积。

继续本示例，如果人类接近即时热水分配器300并向上挥动他的手，则手势传感器306将手势分类为手的向上运动。然后，手势传感器306将适当的信号发送到MCU 320，该信号表示所感测的手势的类别。然后，MCU 320确定与向上运动的手势相关联的命令是增加期望水量。然后，MCU 320控制泵322和加热元件304，使得期望量的水以期望温度分配到杯子350中。

因此，例如，手势可以对应于以下命令：(i)将杯子350填满到边缘(MCU 320可以被编程为用大约300ml水填充典型的杯子)(ii)开始分配水或(iii)停止分配水。如果做出填满杯子的手势，则单个手势可以使即时热水分配器300将杯子填满到边缘。如果做出开始分配的手势，则需要做出不同的手势以使即时热水分配器300停止分配。

如在先前的实施方式中，对手势传感器可以感测和分类的手势类型的数量没有限制，并且对于MCU可以执行的与每个手势类型相关联的命令类型的数量没有限制。

即时热水分配器300也可以具有LCD显示器308，其可以例如显示当前的期望水温和当前的实际水温，如在先前的实施方式中那样，或者其可以显示期望的分配体积或操作状态。通常，即时热水分配器300可以配备有任何数量的音频/视觉输出部件(诸如，例如，扬声器)，以与人类用户通信。

因此，第三实施方式包括可以由人手手势控制的即时热水分配器300。

第一实施方式的无绳水壶100、第二实施方式的有绳水壶200和第三实施方式的即时热水分配器300仅仅是示例。本发明的器具可以是能够加热任何液体(例如可食用液体)的任何器具。

图5图示了根据本发明的实施方式的一般的手势控制的液体加热器具的结构。图6示出了借助于手势控制液体加热器具的一般方法的流程图。现在将一起描述这两个图。

液体加热器具500包括手势传感器502，手势传感器502包括动作传感器504和手势数据库506。液体加热器具500进一步包括连接到手势传感器502的输出部508的MCU 510，并且其中MCU 510包括命令数据库512。MCU 510配置为控制加热元件供电电路514和音频/视觉输出部516。

在使用中，手势传感器502借助于动作传感器504监测靠近于器具500的运动(图6的步骤602)。当感测到动作时(步骤604)，手势传感器502将所感测的动作与手势数据库506中所存储的手势的库进行比较(步骤606)。如果所感测的动作对应于预先记录的手势之一，则手势传感器502识别已经做出的特定手势(步骤608)。然后，手势传感器502向MCU输出对应于已识别的手势的信号。

MCU 510接收来自手势传感器502的信号，并将所识别的手势与命令数据库512中的命令库进行比较(步骤610)。如果所识别的手势对应于数据库中的命令之一，则MCU确认已经作出的特定命令(步骤612)。然后，MCU 510相应地控制加热元件供电电路514和/或音频/视觉输出部516(步骤614)。

因此，本领域技术人员将了解的是，本发明的实施方式提供了可以由人手手势控制的液体加热器具。本领域技术人员将了解的是，本文描述的具体实施方式仅仅是示例性的，并且可以设想本发明范围内的许多变型。

Claims (12)

1.一种手势控制的液体加热器具，包括：

手势传感器；

加热元件；

用于所述加热元件的供电电路；和

微控制器单元，所述微控制器单元设置成控制所述供电电路；

其中：

所述手势传感器配置为：

感测动作；

确定对应于所感测的动作的被识别的手势；和

向所述微控制器单元提供对应于所述被识别的手势的信号；

并且

所述微控制器单元配置为：

接收来自所述手势传感器的对应于所述被识别的手势的信号；

确认与所述被识别的手势相关联的命令；和

通过根据所述命令控制所述供电电路来调节供应给所述加热元件的电力。

2.根据权利要求1所述的器具，其中所述器具是水壶。

3.根据权利要求2所述的器具，其中所述水壶是无绳水壶，所述无绳水壶包括：

液体容器；和

能够与所述液体容器联接的基座；

其中所述基座可连接至外部电源；并且

所述手势传感器和/或所述微控制器单元位于所述基座中。

4.根据权利要求2或3所述的器具，其中所述水壶包括手柄，其中：

所述手势传感器和/或所述微控制器单元位于所述手柄中。

5.根据权利要求1所述的器具，其中所述器具是被加热液体分配器，所述被加热液体分配器包括泵和流动加热器，其中：

所述加热元件构造为加热由所述泵驱动通过所述流动加热器的流动液体，和

所述微控制器单元配置为控制所述泵以：(i)停止通过所述流动加热器的液体流动；和/或(ii)改变通过所述流动加热器的液体流速。

6.根据权利要求1至3和5中任一项所述的器具，其中所述命令是以下中的一个或多个：

增加液体的期望温度；

降低液体的期望温度；和

将液体的温度维持在期望水平。

7.根据权利要求5所述的器具，其中所述命令包括设定待由所述流动加热器加热的液体的期望体积。

8.根据权利要求1至3和5中任一项所述的器具，其中所述手势传感器配置为感测由一个或多个人手可执行的以下手势中的一个或多个：

向上运动；

向下运动；

向左运动；

向右运动；和

以弧形形状运动。

9.根据权利要求1至3和5中任一项所述的器具，其中：

所述手势传感器包括动作传感器和手势数据库，并且所述手势传感器配置为通过将所感测的动作与所述手势数据库中所存储的手势进行比较来确定所述被识别的手势；和

所述微控制器单元包括命令数据库，并且所述微控制器单元配置为借助于所述命令数据库来确认所述命令，每个所存储的手势与所述命令数据库中的至少一个所存储的命令相关联。

10.根据权利要求1至3和5中任一项所述的器具，进一步包括用于所述液体加热器具的音频/视觉输出部，以向用户提供信息。

11.根据权利要求10所述的器具，其中所述音频/视觉输出部包括用于显示以下中的一个或多个的液晶显示器：

液体的期望温度；

液体的实际温度；和

待加热的液体的期望体积。

12.一种用于液体加热器具的手势控制的方法，所述方法包括：

感测靠近于所述液体加热器具的动作；

确定对应于所感测的动作的被识别的手势；

确认与所述被识别的手势相关联的命令；和

根据所述命令调节对所述液体加热器具的加热元件的电力供应。

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