识别指向与力度的操纵系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种识别指向与力度的操纵系统，包括：操纵板及安装于操纵板一侧的至少一个压力传感单元，所述压力传感单元包括支撑操纵板的弹性元件及与弹性元件相配合的压力传感器，所述压力传感器设有感压膜，所述弹性元件的内部设有作用于感压膜的流体，所述操纵板在外界压力的作用下迫使弹性元件发生变形进而使流体的压强发生变化；所述压力传感器的感压膜感知上述压强的变化，以识别作用在操纵板上的外界压力。本实用新型专利技术通过弹性元件的变形及流体压强的变化，实现对外界压力的侦测，可靠性高且成本低。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

识别指向与力度的操纵系统
本技术涉及一种识别指向与力度的操纵系统，适用于人机操作界面，例如通 过将人手的某种位置和力的信息输入机器，从而实现控制机器的目的。
技术介绍
人机操作界面对多媒体应用的发展有重要的作用，直接影响用户的操作体验。早 期的人机界面只有键盘，键盘对基于命令行和文本界面的应用尚能适应，但对于图形操作 非常不便。1980年代鼠标在Mac上的应用大大促进了图形操作界面的发展，直到今天鼠 标和windows操作系统的配置占据了广大的多媒体应用市场。鼠标的问题在于体积较大， 不适合在较小的移动终端上使用(如手机，PDA和笔记本电脑等)；另外，操作鼠标时手 离开键盘较远并需要一个可供移动空间。1990年后，Ted Selker专利技术的基于陶瓷压阻效 应的指点杆(Tranckpoint)在IBMThinkpad系列笔记本电脑上得到了广泛的应用(其改 进型号可参美国专利5，867，808) ； 1994年后，George Ε. Gerpheide专利技术的电容式触摸板PowerBook系列笔记本电脑上率先获得了应用(其改进型号可参美国 专利6，222，528)。以上两项专利技术推进了笔记本多媒体人机操作界面的发展。进入移动多媒体时代，手持终端对人机界面输入系统的体积提出了更高的要求， 日本三箭公司专利技术了基于电容触摸原理的3D力传感器(国际申请PCT/JP2005/019943)， 该产品在Nokia手机上获得了广泛的应用。另外，Veganov提出基于MEMS应变传感器的操 纵杆系统(请参美国专利公开号US2009/0237275A1)。然而，随着技术的发展，人机操作界面的主要趋势是小型化、低成本及提供良好的 交互方式和用户体验，以适应增长迅速的消费电子和移动终端应用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种基于压力传感器且通过感知流体 压强的变化来识别指向与力度的操纵系统。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案一种识别指向与力度的操 纵系统，包括操纵板及安装于操纵板一侧的至少一个压力传感单元，所述压力传感单元 包括支撑操纵板的弹性元件及与弹性元件相配合的压力传感器，所述压力传感器设有感压 膜，所述弹性元件的内部设有作用于感压膜的流体，所述操纵板在外界压力的作用下迫使 弹性元件发生变形，进而使流体的压强发生变化以压迫感压膜。作为本技术的进一步改进，所述压力传感器位于弹性元件的内部。作为本技术的进一步改进，所述压力传感器包括压力传感器芯片及位于压力 传感器芯片外围的封装结构，所述感压膜设于压力传感器芯片上；所述弹性元件固定于封 装结构上，所述封装结构设有穿孔，并且弹性元件内部的流体通过穿孔直接作用在感压膜 上。作为本技术的进一步改进，所述压力传感单元位于操纵板的下侧，所述弹性4元件设有支撑操纵板的外表面。作为本技术的进一步改进，所述压力传感单元位于操纵板的下侧，所述弹性 元件为中空的波纹管，所述压力传感器安装于波纹管内，所述波纹管沿竖直方向延伸且具 有不同的直径。作为本技术的进一步改进，所述流体被密封在弹性元件及压力传感器内。作为本技术的进一步改进，所述操纵系统包括用以安装弹性元件及压力传感 器的支撑板。作为本技术的进一步改进，所述压力传感器倒装地安装于支撑板上，所述感 压膜直接正对着支撑板且感压膜与支撑板之间留有间隙。作为本技术的进一步改进，所述压力传感单元为多个且安装于操纵板的下方。作为本技术的进一步改进，所述操纵系统包括固定于支撑板上的限位块，所 述限位块包括位于操纵板的上方以限制操纵板向上运动的限位板。作为本技术的进一步改进，所述操纵板包括架设于弹性元件上的板体部及自 板体部延伸的操纵杆，所述限位板位于板体部的上方以限制操纵板向上运动；所述操纵杆 突出限位板以供外界压力驱动，使板体部倾斜而迫使弹性元件发生变形。作为本技术的进一步改进，所述操纵板包括突出板体部且与操纵杆相反设置 的延伸杆，所述延伸杆固定在支撑板上。作为本技术的进一步改进，所述操纵板包括突出板体部且与操纵杆相反设置 的延伸杆，所述延伸杆设有头部，所述支撑板设有收容头部的凹槽，并且头部可在凹槽内旋转。作为本技术的进一步改进，所述头部为球形，且所述头部与凹槽在竖直方向 上设有供头部移动的空隙。作为本技术的进一步改进，所述操纵系统包括覆盖在压力传感器上的绝缘 胶，所述绝缘胶位于弹性元件的内部，流体位于弹性元件与绝缘胶之间，所述压力传感器的 感压膜能够隔着绝缘胶而感知流体压强的变化。作为本技术的进一步改进，所述压力传感器能够识别外界压力的三维指向与 力度。作为本技术的进一步改进，所述流体为气体、胶或者液体。作为本技术的进一步改进，所述流体为空气。相较于现有技术，本技术通过弹性元件的变形及流体压强的变化实现对外界 压力的侦测，是一种不同于现有技术的新型解决方案；另外，通过在弹性元件的内部设置流 体，使用者可以获得较好的手感。附图说明图1是本技术识别指向与力度的操纵系统于第一实施方式的部分立体示意 图，其中，若干压力传感单元安装于操纵板的下侧。图2是图1所示的识别指向与力度的操纵系统的俯视图。图3是图1所示的压力传感单元及操纵板安装于支撑板及限位块内的剖面示意图，并显示出手指在操纵板上的移动方向。图4是图1所示的压力传感单元的立体示意图。图5是图4所示的压力传感单元的剖面示意图。图6是图5所示的压力传感单元于第一种变化方式的剖面示意图。图7是图4所示的压力传感单元于第二种变化方式的立体示意图。图8是图7所示的压力传感单元的剖面示意图。图9是图4所示的压力传感单元于第三种变化方式的立体示意图。图10是图9所示的压力传感单元的剖面示意图。图11是本技术识别指向与力度的操纵系统于第二实施方式的部分立体示意 图，其中，若干压力传感单元安装于操纵板的下侧。图12是图11所示的识别指向与力度的操纵系统的剖面示意图，并显示出操纵板 在手指触碰下的两种位置。图13是图12所示的识别指向与力度的操纵系统的于另一种变化方式的剖面示意 图，并显示出操纵板在手指触碰下的两种位置。图14是本技术识别指向与力度的操纵系统于第三实施方式的部分立体示意 图，其中，若干压力传感单元安装于操纵板的下侧。图15是图14所示的识别指向与力度的操纵系统的俯视图。图16是图14所示的识别指向与力度的操纵系统的剖面示意图，并显示出操纵板 在手指触碰下的两种位置。具体实施方式第一实施方式请参照图1及图3所示，本技术识别指向与力度的操纵系统100包括平板状 的支撑板1、安装于支撑板1上的若干压力传感单元2、位于压力传感单元2上的操纵板3、 及固定于支撑板1上且用以向上限制操纵板3移动的限位块4。请配合参阅图2、图4及图 5，每一个压力传感单元2包括中空半球形的弹性元件21及位于弹性元件21内部的压力传 感器22。所述弹性元件21的内部设有流体(在本实施方式中为空气，当然也可以为其它 气体、胶或者液体)，所述流体包围压力传感器22。所述压力传感器22包括压力传感器芯 片23及位于压力传感器芯片23外围且用以保护压力传感器芯片23的封装结构24。请参 图4及图5所示，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种识别指向与力度的操纵系统，包括：操纵板及安装于操纵板一侧的至少一个压力传感单元，所述压力传感单元包括支撑操纵板的弹性元件及与弹性元件相配合的压力传感器，所述压力传感器设有感压膜，其特征在于：所述弹性元件的内部设有作用于感压膜的流体，所述操纵板在外界压力的作用下迫使弹性元件发生变形，进而使流体的压强发生变化以压迫感压膜。

【技术特征摘要】
一种识别指向与力度的操纵系统，包括操纵板及安装于操纵板一侧的至少一个压力传感单元，所述压力传感单元包括支撑操纵板的弹性元件及与弹性元件相配合的压力传感器，所述压力传感器设有感压膜，其特征在于所述弹性元件的内部设有作用于感压膜的流体，所述操纵板在外界压力的作用下迫使弹性元件发生变形，进而使流体的压强发生变化以压迫感压膜。2.如权利要求1所述的操纵系统，其特征在于所述压力传感器位于弹性元件的内部。3.如权利要求1所述的操纵系统，其特征在于所述压力传感器包括压力传感器芯片 及位于压力传感器芯片外围的封装结构，所述感压膜设于压力传感器芯片上；所述弹性元 件固定于封装结构上，所述封装结构设有穿孔，并且弹性元件内部的流体通过穿孔直接作 用在感压膜上。4.如权利要求1所述的操纵系统，其特征在于所述压力传感单元位于操纵板的下侧， 所述弹性元件设有支撑操纵板的外表面。5.如权利要求1所述的操纵系统，其特征在于所述压力传感单元位于操纵板的下侧， 所述弹性元件为中空的波纹管，所述压力传感器安装于波纹管内，所述波纹管沿竖直方向 延伸且具有不同的直径。6.如权利要求1所述的操纵系统，其特征在于所述流体被密封在弹性元件及压力传 感器内。7.如权利要求1所述的操纵系统，其特征在于所述操纵系统包括用以安装弹性元件 及压力传感器的支撑板。8.如权利要求7所述的操纵系统，其特征在于所述压力传感器倒装地安装于支撑板 上，所述感压膜直接正对着支撑板且感压膜与支撑板之间留有间隙。9.如权利要求7所述的操纵系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅嘉欣，李刚，杨宏愿，
申请(专利权)人：苏州敏芯微电子技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]