一种新型可用于电脑输入的多自由度信号输入装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种可用于电脑输入的多自由度信号输入装置。包括有：ａ）可在某一平面内平移的移动体（３４）；ｂ）一个可与移动体集成的输入元件Ａ；ｃ）检测移动体的位移信号作为定位控制信号的检测元件Ｂ；ｄ）输入端与检测元件连接、输出端与电脑连接的信号处理装置４６；ｅ）移动体不受其它外力时将移动体从位移后的位置返回到原点位置的复位元件Ｃ。本发明专利技术还可包括有可绕某一点转动的转动体Ｄ及检测转动体转动的检测元件Ｆ，本发明专利技术可以提供多达六个自由度的输入信号，而且只需用手指便可完成全部操作。其尺寸小，符合人体工程学原理，易于操控，可提供手掌支撑和手感反馈，长期操作不易疲劳；可以在不切换手指的情况下同时进行“指向”和“点击”的操作。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种可用于电脑输入的多自由度信号输入装置，特别是一种用手指操作的多自由度信号速控电脑输入装置，属于电脑输入装置的创新技术。
技术介绍
定位设备是现代图形用户界面电脑系统中广泛采用的输入设备。定位设备将操作员的输入动作转换成电子控制信号。操作员的输入动作可以有多种形式，例如移动的距离，力量的大小，或者作用时间的长短等等。定位设备的输出信号可以分成两大类“定位信号”和“非定位信号”，其对应于通常鼠标操作的“指向”和“点击”。定位信号(“指向”)用来控制受控目标(如光标或者机器人)的位置，非定位信号(“点击”)则用来选择或者改变受控目标的属性。常见的定位设备有鼠标器和指点杆(指针杆)。图1显示了一个常见的用鼠标器作为定位设备的计算机系统。定位信号由移动鼠标器22产生。该信号用来控制屏幕14上的光标16的位置。与此同时，非定位信号由点击按钮24产生。该信号可用于选择屏幕上的图标或菜单中的选项。图1中小写x，y，z轴表示的坐标系18叫做“输入空间”。大写X，Y，Z轴表示的坐标系20叫做“输出空间”。图中，定位设备(鼠标器22)操作于输入空间之中。而受控目标(光标16)则是在输出空间(屏幕14)移动。从某种意义上讲，鼠标器是光标在另一空间的行为代理，就是说鼠标器在输入空间18的移动对应地被反映到光标在输出空间20的移动中。当用二维显示设备(如一般的屏幕)来表现三维目标的移动时，目标沿Z轴的移动一般可以用放大或缩小目标在Z轴的投影来表现。对受控目标而言，共有六个自由度可以由定位设备输入的信号来控制。其中三个自由度是目标沿X，Y，Z轴的平移，另外三个自由度是目标沿X，Y，Z轴的旋转。每一个自由度需要定位设备提供一路控制信号，而这些控制信号的强弱则反映了操作者输入的强度。举例来说，输入的强度可以是鼠标器移动的距离或者是手压在操纵杆上的压力。就定位控制信号对某一自由度的控制方式而言，定位设备又可分为“位控”和“速控”两种。位控定位设备用信号的强弱来控制目标在该自由度的位移，而速控定位设备用信号的强弱来控制目标在该自由度的速度。无论是位控定位设备还是速控定位设备，输入输出的转换可以是线性的，也可以是非线性的。常见的位控定位设备有鼠标器。鼠标器必须在平坦的桌面上操作，因而不适于与便携电脑集成。另外，当移动光标通过较长屏幕距离时，有时不得不反复地滑动鼠标，这样容易造成手的疲劳。常见的速控定位设备有指点杆。和鼠标器相比，指点杆底部安装在固定的基础上，占的地方比较小，可以装在便携电脑上。移动光标通过较长距离时，指点杆控制光标在某一方向的移动速度而不是距离，不需要反复地滑动。但是，指点杆操作起来也有缺点。指点杆的操作部份是一个小棍，由于小棍的顶端一般很小，由手指来操作时，手指不易控制它。同时，当手指操作小棍时，手掌没有支撑，容易造成疲劳。再有小棍的顶端很小，不可能加装按钮。为了产生非定位信号，按钮必须安装在别的地方。这样意味着手指必须在按钮和小棍之间来回切换才能完成定位信号和非定位信号的输入。为了解决上述问题，美国专利号为6,121,954中公开了一种改进的速控指点器，该指点器在指点杆的底端装有一个传感器。该传感器对于杆在z轴的移动产生感应信号，该感应信号可以用来模拟按钮的选择信号，因而该指点器能同时完成定位信号和非定位信号的输入而无需额外加装按钮。然而，由于一个指点杆只能触发一个z轴的传感器，该指点器只能模拟一个按钮。换句话说，该指点器不适用于需要多个按钮输入的系统，也无法区分左键与右键。美国专利号为6,326,948中公开了另一种有z轴传感器的指点器，该专利建议把由z轴传感器产生的信号来控制目标在Z轴的移动。但其专利中的z轴传感器只能对手指向下压起反应，而不能对手指向上提起反应。这样，操作员只能控制目标往Z轴的一个方向上移动。美国专利号为6,246,391中公开了另一种速控输入装置。该装置是一个小球通过弹簧挂在一个框架上。操作员在输入空间中转动或移动小球来控制目标在输出空间的运动。该装置的体积相当大，并且需要较大的空间来操作，因而不适合集成于便携电脑中。该装置提到可以在小球上装上按钮，从而让操作员能同时完成定位信号和非定位信号的输入。然而，操作员必须用几个手指捏住球，另几个手指来按按钮，才能让操作员能同时完成定位信号和非定位信号的输入。换句话说，该装置不能用同一手指同时进行定位和按钮的操作，因而不够有效。另一方面，该装置的设计缺乏人体工程学考虑，比如说操作时手一直悬空而没有倚靠，容易造成疲劳。还有一个美国专利申请号为2002/0,039,093中公开的输入装置，该装置实质上是将一个鼠标器安在指点杆上。与美国专利号为6,246,391中公开的速控输入装置相似，由于缺乏特殊的结构设计，用同一手指同时进行定位和按钮的操作将十分困难。另外，该装置只能控制目标在两个自由度的移动。综上所述，一般的定位设备只能提供两个自由度的控制信号，也不能方便有效地用手指同时进行“指向”和“点击”的操作。现有的提供多个自由度的控制信号的设备一般很复杂，制作成本很高。其中一些用起来也不很方便。如美国专利号为4,811,608中公开的就是一个复杂的多自由度定位设备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺点而提供一种可以提供多达六个自由度的输入信号，而且只需用手指便可完成全部操作的新型可用于电脑输入的多自由度信号输入装置。本专利技术尺寸小，符合人体工程学原理，易于操控，可提供手掌支撑和手感反馈，长期操作不易疲劳；可以在不切换手指的情况下同时进行“指向”和“点击”的操作。本专利技术设计巧妙，结构简单，操作方便，制造成本低廉。本专利技术的可用于电脑输入的多自由度信号输入装置，其结构示意图如附图所示，包括有a)可在某一平面内平移的移动体(34)；b)至少一个与移动体集成的输入元件A；c)检测移动体的位移信号作为定位控制信号的检测元件B；d)输入端与检测元件连接、输出端与电脑连接的信号处理装置46；e)移动体不受其它外力时将移动体从位移后的位置返回到原点位置的复位元件C。本专利技术的可用于电脑输入的多自由度信号输入装置，上述a)移动体(34)置于不动的基体(32)上；b)复位元件C连接在移动体(34)与基体(32)之间；c)检测元件B位于移动体(34)与基体(32)之间；d)信号处理装置(46)装在基体(32)的底部，信号处理装置(46)的输入端分别与输入元件A和检测元件B连接，输出端通过输出电缆(36)与电脑信号处理单元连接。上述输入元件A可为按钮、滚轮、压敏元件、触控板、微型轨迹球或微型指点杆；上述复位元件C可为复位弹簧(48)、也可为弹性杆、橡皮筋、弹性充填料，或是磁性材料；上述检测元件B包括有压敏传感器(38)和橡皮边(44)，或检测元件B为触控板。上述输入元件A是按钮(52)，且按钮(52)的上方有可供手指同时移动移动体和操作开关按钮的操控机构。上述操控机构可为防滑的橡皮层(76)，也可为按钮盖(26)，按钮盖(26)的顶端分别设有一个大小可由手指尖嵌入的凹槽(28)。上述移动体(34)与基体(32)之间设有可减小摩擦力的减摩结构E；移动体(34)做成块状。上述移动体(34)还可绕某一与其平移平面垂直的轴线转动。上述检测元件B还可包括有检测移动体转动的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型的可用于电脑输入的多自由度信号输入装置，其特征在于包括有： ａ）可在某一平面内平移的移动体（３４）； ｂ）至少一个与移动体集成的输入元件Ａ； ｃ）检测移动体的位移信号作为定位控制信号的检测元件Ｂ； ｄ）输入端与检测元件连接、输出端与电脑连接的信号处理装置４６； ｅ）移动体不受其它外力时将移动体从位移后的位置返回到原点位置的复位元件Ｃ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈长城，
申请(专利权)人：陈长城，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]