一種空間操作式鼠標(biāo)的制作方法
【專利摘要】一種空間操作式鼠標(biāo)，涉及一種鼠標(biāo)。本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)鼠標(biāo)需要依附操作載體進(jìn)行使用，并且在使用過程中限制了使用者在操作鼠標(biāo)時的姿態(tài)，導(dǎo)致影響使用者的身體健康的問題。本發(fā)明所述的一種空間操作式鼠標(biāo)，在使用時，能夠以各種方式持握在手中、或者佩戴在食指上，鼠標(biāo)內(nèi)部的姿態(tài)采集模塊采集鼠標(biāo)位移，通過數(shù)據(jù)處理直接發(fā)送至PC機(jī)中，不需要借助任何操作載體，人機(jī)交互自然，可以做手勢控制鍵盤，不受約束；并且本發(fā)明所述的一種空間操作式鼠標(biāo)采用軟件低通濾波原理，定位精準(zhǔn)、對位速度快，融合了軌跡球鼠標(biāo)和光學(xué)鼠標(biāo)的優(yōu)勢。使用本發(fā)明所述的鼠標(biāo)進(jìn)行操作，不限制使用者的姿態(tài)，進(jìn)而有效避免了由于長期使用而導(dǎo)致的頸椎疾病的問題。
【專利說明】一種空間操作式鼠標(biāo)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鼠標(biāo)。
【背景技術(shù)】
[0002]鼠標(biāo)是一種很常用的電腦輸入設(shè)備，它可以對當(dāng)前屏幕上的游標(biāo)進(jìn)行定位，并通過按鍵和滾輪裝置對游標(biāo)所經(jīng)過位置的屏幕元素進(jìn)行操作。傳統(tǒng)鼠標(biāo)按其工作原理的不同可以分為機(jī)械鼠標(biāo)和光電鼠標(biāo)。
[0003]機(jī)械鼠標(biāo)主要由滾球、輥柱和光柵信號傳感器組成。當(dāng)你拖動鼠標(biāo)時，帶動滾球轉(zhuǎn)動，滾球又帶動輥柱轉(zhuǎn)動，裝在輥柱端部的光柵信號傳感器產(chǎn)生的光電脈沖信號反映出鼠標(biāo)器在垂直和水平方向的位移變化，再通過電腦程序的處理和轉(zhuǎn)換來控制屏幕上光標(biāo)箭頭的移動。但由于它采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，定位精度難如人意，加上頻頻接觸的電刷和譯碼輪磨損得較為厲害，直接影響了機(jī)械鼠標(biāo)的使用壽命。
[0004]光電鼠標(biāo)器是通過檢測鼠標(biāo)器的位移，將位移信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，再通過程序的處理和轉(zhuǎn)換來控制屏幕上的鼠標(biāo)箭頭的移動。光電鼠標(biāo)用光電傳感器代替了滾球。但是這類光學(xué)鼠標(biāo)無法在某些顏色表面正常工作，原因是光學(xué)引擎通過拍攝圖像并比較差異來實(shí)現(xiàn)光標(biāo)定位，而要拍攝圖像就要求感應(yīng)器可捕捉到一定光強(qiáng)、均勻漫反射的反射光。然而，多數(shù)感應(yīng)器只能對一些特定波長的色光才能形成感應(yīng)，對其他波段的色光就無能為力。倘若鼠標(biāo)墊表面恰好可以將感應(yīng)器能夠感應(yīng)到的色光大量吸收，導(dǎo)致反射回去的色光強(qiáng)度不足，感應(yīng)器無法作出有效感應(yīng)，自然就不可能計(jì)算出光標(biāo)的具體位置了。因此這類鼠標(biāo)需要特制的、帶有條紋或點(diǎn)狀圖案的墊板配合使用。
[0005]綜上所述，傳統(tǒng)鼠標(biāo)始終要以桌面、墊板等操作載體為依托，才能夠?qū)崿F(xiàn)鼠標(biāo)的正常使用。但是具醫(yī)學(xué)界研究表明長期伏案使用鼠標(biāo)容易造成頸椎疾病的發(fā)生，而且人機(jī)之間的交互并不自然。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)鼠標(biāo)需要依附操作載體進(jìn)行使用，并且在使用過程中限制了使用者在操作鼠標(biāo)時的姿態(tài)，導(dǎo)致影響使用者的身體健康的問題，本申請?zhí)峁┮环N空間操作式鼠標(biāo)。
[0007]—種空間操作式鼠標(biāo)，它包括:軌跡球、霍爾傳感器組、鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、外殼和彈性底殼；
[0008]霍爾傳感器組用于采集軌跡球的磁場信號，霍爾傳感器組的信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端，鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊用于采集鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的加速度和鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的角速度，鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊的DMP信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端；
[0009]鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊包括:加速度傳感器和陀螺儀；
[0010]加速度傳感器用于采集鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的加速度，陀螺儀用于采集鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的角速度；[0011]加速度傳感器的信號輸出端和陀螺儀的信號輸出端同時作為鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊的信號輸出端；
[0012]所述數(shù)據(jù)處理模塊中嵌入有軟件實(shí)現(xiàn)的單元，所述單元包括:
[0013]采集霍爾傳感器組發(fā)送的脈沖數(shù)據(jù)和鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊發(fā)送的DMP數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)米集單兀；
[0014]利用卡爾曼濾波算法對DMP數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算，獲得穩(wěn)定的鼠標(biāo)姿態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)處理單元；
[0015]將穩(wěn)定的鼠標(biāo)姿態(tài)參數(shù)和脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行打包并發(fā)送至PC機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送單元；
[0016]所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元的信號輸出端作為數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸出端；
[0017]一種空間操作式鼠標(biāo)與PC機(jī)之間實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)交互；
[0018]外殼表面開有軌跡球孔和按鈕孔，所述軌跡球嵌在該軌跡球孔內(nèi)，鼠標(biāo)的左右鍵嵌在按鈕孔內(nèi)，所述霍爾傳感器組、鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊均位于外殼內(nèi)部；
[0019]外殼固定在彈性底殼上，彈性底殼的底部開有截面呈弧形的凹槽。
[0020]本發(fā)明所述的一種空間操作式鼠標(biāo)，在使用時，能夠以各種方式持握在手中、或者佩戴在食指上，鼠標(biāo)內(nèi)部的姿態(tài)采集模塊采集鼠標(biāo)位移，通過數(shù)據(jù)處理直接發(fā)送至PC機(jī)中，不需要借助任何操作載體，人機(jī)交互自然，可以做手勢控制鍵盤，不受約束；并且本發(fā)明所述的一種空間操作式鼠標(biāo)采用軟件低通濾波原理，定位精準(zhǔn)、對位速度快，融合了軌跡球鼠標(biāo)和光學(xué)鼠標(biāo)的優(yōu)勢。
[0021]使用本發(fā)明所述的鼠標(biāo)進(jìn)行操作，不限制使用者的姿態(tài)，可以采用站姿、坐姿等各種姿態(tài)，進(jìn)而有效避免了由于長期使用而導(dǎo)致的頸椎疾病的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為一種空間操作式鼠標(biāo)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為一種空間操作式鼠標(biāo)的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為一種空間操作式鼠標(biāo)的左視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]【具體實(shí)施方式】一:參照圖1、圖2和圖3具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種空間操作式鼠標(biāo)，它包括:軌跡球1、霍爾傳感器組2、鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊3、數(shù)據(jù)處理模塊4、外殼6和彈性底殼7 ;
[0026]霍爾傳感器組2用于采集軌跡球I的磁場信號，霍爾傳感器組2的信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊4的信號輸入端，鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊3用于采集鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的加速度和鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的角速度，鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊3的DMP信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊4的信號輸入端；
[0027]鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊3包括:加速度傳感器3-1和陀螺儀3-2 ；
[0028]加速度傳感器3-1用于采集鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的加速度，陀螺儀3-2用于采集鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的角速度；
[0029]加速度傳感器3-1的信號輸出端和陀螺儀3-2的信號輸出端同時作為鼠標(biāo)姿態(tài)米集模塊3的信號輸出端；[0030]所述數(shù)據(jù)處理模塊4中嵌入有軟件實(shí)現(xiàn)的單元，所述單元包括:
[0031]采集霍爾傳感器組2發(fā)送的脈沖數(shù)據(jù)和鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊3發(fā)送的DMP數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)米集單兀4-1 ；
[0032]利用卡爾曼濾波算法對DMP數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算，獲得穩(wěn)定的鼠標(biāo)姿態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)處理單元4-2 ；
[0033]將穩(wěn)定的鼠標(biāo)姿態(tài)參數(shù)和脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行打包并發(fā)送至PC機(jī)5的數(shù)據(jù)發(fā)送單元4-3 ；
[0034]所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元4-3的信號輸出端作為數(shù)據(jù)處理模塊4的信號輸出端； [0035]一種空間操作式鼠標(biāo)與PC機(jī)5之間實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)交互；
[0036]外殼6表面開有軌跡球孔和按鈕孔，所述軌跡球I嵌在該軌跡球孔內(nèi)，鼠標(biāo)的左右鍵嵌在按鈕孔內(nèi)，所述霍爾傳感器組2、鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊3和數(shù)據(jù)處理模塊4均位于外殼6內(nèi)部；
[0037]外殼6固定在彈性底殼7上，彈性底殼7的底部開有截面呈弧形的凹槽。
[0038]在實(shí)際應(yīng)用中，由于通過單一的陀螺儀計(jì)算角度時，陀螺儀會受到積分時間間隔的影響，使陀螺儀獲得的角度數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，因此時間過長陀螺儀的數(shù)據(jù)會產(chǎn)生漂移，于是本實(shí)施方式中采用加速度傳感器同時對鼠標(biāo)的姿態(tài)進(jìn)行采集，加速度傳感器與陀螺儀共同確定鼠標(biāo)的角度變化。具體實(shí)現(xiàn)過程如下:
[0039]陀螺儀采集鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的角速度ω，則鼠標(biāo)初始角度Θ i就能夠表示為:
[0040]Θ ^t) = f codt
[0041]加速度傳感器采集鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的加速度值gl，則根據(jù)該加速度值gl就能夠獲得鼠標(biāo)的傾斜角θ2，
【權(quán)利要求】
1.一種空間操作式鼠標(biāo)，其特征在于，它包括:軌跡球(I)、霍爾傳感器組(2)、鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊(3)、數(shù)據(jù)處理模塊(4)、外殼(6)和彈性底殼(7)； 霍爾傳感器組(2)用于采集軌跡球(I)的磁場信號，霍爾傳感器組(2)的信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊(4)的信號輸入端，鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊(3)用于采集鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的加速度和鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的角速度，鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊(3)的DMP信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊(4)的信號輸入端； 鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊(3)包括:加速度傳感器(3-1)和陀螺儀(3-2)； 加速度傳感器(3-1)用于采集鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的加速度，陀螺儀(3-2)用于采集鼠標(biāo)運(yùn)動過程中的角速度； 加速度傳感器(3-1)的信號輸出端和陀螺儀(3-2)的信號輸出端同時作為鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊⑶的信號輸出端； 所述數(shù)據(jù)處理模塊(4)中嵌入有軟件實(shí)現(xiàn)的單元，所述單元包括: 采集霍爾傳感器組(2)發(fā)送的脈沖數(shù)據(jù)和鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊(3)發(fā)送的DMP數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)米集單兀(4-1)； 利用卡爾曼濾波算法對DMP數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算，獲得穩(wěn)定的鼠標(biāo)姿態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)處理單元(4-2)； 將穩(wěn)定的鼠標(biāo)姿態(tài)參數(shù)和脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行打包并發(fā)送至PC機(jī)(5)的數(shù)據(jù)發(fā)送單元(4-3)； 所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元(4-3)的信號輸出端作為數(shù)據(jù)處理模塊(4)的信號輸出端； 一種空間操作式鼠標(biāo)與PC機(jī)(5)之間實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)交互； 外殼(6)表面開有軌跡球孔和按鈕孔，所述軌跡球(I)嵌在該軌跡球孔內(nèi)，鼠標(biāo)的左右鍵嵌在按鈕孔內(nèi)，所述霍爾傳感器組(2)、鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊(3)和數(shù)據(jù)處理模塊(4)均位于外殼(6)內(nèi)部； 外殼出)固定在彈性底殼(7)上，彈性底殼(7)的底部開有截面呈弧形的凹槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間操作式鼠標(biāo)，其特征在于，所述一種空間操作式鼠標(biāo)與PC機(jī)之間采用數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)接收模塊實(shí)現(xiàn)無線信號傳輸，數(shù)據(jù)發(fā)送模塊的信號輸入端連接數(shù)據(jù)處理模塊(4)的信號輸出端，數(shù)據(jù)接收模塊位于PC機(jī)(5)中，數(shù)據(jù)接收模塊的信號輸出端連接PC機(jī)(5)中CPU的鼠標(biāo)信號輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間操作式鼠標(biāo)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)接收模塊均為NRF24L01芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種空間操作式鼠標(biāo)，其特征在于，數(shù)據(jù)處理模塊(4)為Mega32U4 芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空間操作式鼠標(biāo)，其特征在于，鼠標(biāo)姿態(tài)采集模塊(3)為MP6050芯片，該芯片上集成有陀螺儀和加速度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種空間操作式鼠標(biāo)，其特征在于，霍爾傳感器組(2)包括六個霍爾傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種空間操作式鼠標(biāo),其特征在于,彈性底殼(7)的材料為娃膠。
【文檔編號】G06F3/0346GK103955297SQ201410213578
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】張偉超, 楊赫, 倪秀蒙, 鄭鵬, 馬有為, 梁宇 申請人:哈爾濱理工大學(xué)