CN100339805C - 一种计算机互动输入装置 - Google Patents

Abstract

一种计算机互动输入装置，包括一个方便手持的筒腔状的外壳，和安装在其上的多个控制按钮和滚轮。内部装有以单片机为核心的控制电路板，除外壳上的按钮等，还有姿态传感器模块和加速度传感器模块也连接到单片机上。单片机的通讯信号通过接口电路和传输通道与外部计算机连接，连接时可以采用无线或有线的方式。单手或双手(或双人)同时手持本装置所做的上下挥动等各种动作，配合外部计算机的互动娱乐程序可以根据这些动作进行娱乐互动，增强使用者与娱乐程序的互动程度。本发明需要上肢的大幅动作进行操作，有利于使用者的身体锻炼和提高体验真实度，且造价较低，可以广泛地应用于计算机娱乐、虚拟现实输入、互动健身等。

Description

一种计算机互动输入装置

技术领域

本发明涉及一种计算机互动输入装置。

技术背景

传统的计算机互动娱乐的输入设备主要有以下几种：

已有的计算机标准配置的键盘和鼠标，只能应对普通的游戏；由于家用电视游戏机取得了巨大的成功，所以一些计算机硬件生产商生产了可以在计算机上使用的类似电视游戏机的游戏手柄。这种游戏手柄是一个手持输入板上有若干个按钮和方向控制器，使用者通过控制手柄进行互动娱乐操作；还有，专用游戏控制器，例如飞行模拟摇杆、模拟赛车方向盘等只能使用于对应的游戏；另有虚拟手套、虚拟3D头盔等则限于价格昂贵，不适合普及使用。

传统的互动娱乐输入装置使用时仅限于手指、手腕活动，身体相对静止，不但缺乏真实感，而且使用者或操控者的颈椎、腰部、手腕等部位长时间的僵持，对健康也较为不利。而且对于特殊的互动娱乐比如模拟击剑、拳击以及模拟钓鱼等计算机程序，现有产品输入方式，难于感受互动娱乐想要表达的虚拟现实的境界。

发明内容

本发明的目的是为弥补现有技术的不足，提供一种灵活多用的计算机互动输入装置，以便将使用者各种手臂动作和姿态以及使用者按动按钮等的控制信息输入外部计算机的装置。

本发明的另一个目的是增加在模拟击剑、拳击、钓鱼等互动娱乐程序的人机互动时的真实感，同时也在使用中锻炼了身体。

本发明包括含程序的单片机及与该单片机相连的接口电路、方向控制器以及控制器按钮、扳机按钮和相应的电源，并经由传输通道与外部计算机连接，其特征是它还包括与单片机相连的姿态传感器模块和滚轮，且固定在方便手持的筒腔状外壳中。

考虑到增加操控者的动作的测量精度，上述单片机的输入端又电连接一只加速度传感器模块。

上述的传输通道可以采用无线的传输接口，例如蓝牙接口或其他无线电接口等。

考虑到降低成本，上述的传输通道可以采用带有插头的电缆线与外部计算机连接。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1，本发明的总体结构示意图。

图2，本发明的带有电缆线外观示意图。

图3，本发明的模块化的电路图。

其中，1.外壳   2.扳机按钮   3.方向控制器   4.按钮   5.滚轮   6.插孔7.电池仓盖   8.孔   9.电缆线   10.插头   11.单片机   12.姿态传感器模块13.加速度传感器模块   14.电源   15.接口电路   16.传输通道

具体实施方式

如图1、图3，本发明包括含程序的单片机11及与该单片机11相连的接口电路15、方向控制器3以及控制器按钮4、扳机按钮2和相应的电源14，并经由传输通道16与外部计算机连接，其特征是它还包括与单片机11相连的姿态传感器模块12和滚轮5，且固定在方便手持的筒腔状外壳1中。

考虑到增加操控者的动作的测量精度，上述单片机11又电连接一只加速度传感器模块13。

上述的传输通道16可以采用无线的传输接口，例如蓝牙接口或无线电接口等。

考虑到降低成本，上述的传输通道16可以采用带有插头10的电缆线9与外部计算机连接，如图2所示。

考虑到左右双手同时使用方便，上述的外壳1有对应左手和右手的两种形式(图中只给出了方便右手持握的外壳的示例)。

本发明提供了一种全新的计算机互动输入装置，它包括一个特制成适合手抓握的筒腔状体的外壳1，和安装在其上的扳机状按钮2、八方向的方向控制器3、多个独立的按钮4和一个既可滚动又可按动的滚轮5，在装置底部还有插孔电池仓盖7和引线孔8。装置内部装有以单片机11为核心的控制电路板，外壳上的按钮4、扳机按钮2、滚轮5、方向控制器3均连接到单片机11上，还有姿态传感器模块12和加速度传感器模块13的输出端也连接到单片机11的输入端上。单片机11的输出信号通过接口电路15与外部计算机连接。电源14给整个设备供电。图1和图2分别为本发明采用的无线和有线两种方式的图示。

所述的外壳1的形状是适合手抓握的手柄式，扳机按钮2在上前方，适合食指操作，上部还有若干个功能按钮4，还有可以输入八个方向的方向控制器3；另有一个类似滚轮鼠标上应用的滚轮5，有滚动和按下两种功能。

所述的单片机11采用市售的单片机，也可以采用市售的带有数据处理功能的专用芯片，例如某些市售的游戏手柄专用处理芯片(也属于单片机的一种)。

所述的姿态传感器模块12和加速度传感器模块13选用市售的标准功能模块，可将本装置的运动和姿态传输至单片机11，也就是将使用者手握本发明所进行的各种动作传输至单片机11，图3给出了各部件和模块与单片机的电连接关系。

所述的接口电路15将需要传送至外部计算机的数据转换，并通过蓝牙、无线电等无线传输方式或者通过USB、串行口等有线的方式与外部计算机连接。如果是无线方式，则可不需要引线和插头；有线方式，则不需要电池仓和电池仓盖7，本发明由带插头10连接的电缆线9获得供电和信号传输。单片机11也可通过接口电路15接收程序更新文件，也就是软件升级。

所述的电源14是一个市售的电源控制模块，对于无线类型此模块将干电池或可充电池的能源进行稳压，供给电路使用；对于有电缆线的类型，此模块将由电缆14传输而来的电能稳压、滤波，供给电路使用。

单手或双手同时手持本发明所做的各种动作，例如上下挥动、左右挥舞、前后刺等动作和以上的组合动作，配合外部计算机的互动娱乐程序可以根据这些动作进行娱乐互动，例如可以用于模拟击剑、模拟拳击、模拟乐器、模拟钓鱼等游戏或互动程序。

本发明可增强使用者与娱乐程序的互动程度，与鼠标、键盘、游戏手柄等输入方式和操作感受均有不同，本发明需要上臂的挥动和指腕的操作进行操控，有利于使用者的身体锻炼和提高体验真实度。另外多个本发明可以同时双手或双人使用，并且造价较低，适合推广。

Claims (6)

1.一种计算机互动输入装置，包括含程序的单片机(11)及与该单片机(11)相连的接口电路(15)、方向控制器(3)以及控制器按钮(4)、扳机按钮(2)和电源(14)，并经由传输通道(16)与外部计算机连接，其特征是它在方便手持的筒腔状外壳(1)中，固定有与单片机(11)相连的姿态传感器模块(12)和滚轮(5)，单片机(11)将所获取的数据处理后经传输通道(16)传送至外部计算机。

2.如权利要求1所述的计算机互动输入装置，其特征是上述单片机(11)又电连接一只加速度传感器模块(13)。

3.如权利要求1所述的计算机互动输入装置，其特征是上述传输通道(16)采用无线电传输接口与外部计算机连接。

4.如权利要求1所述的计算机互动输入装置，其特征是上述传输通道(16)采用带有插头(10)的电缆线(9)与外部计算机连接。

5.如权利要求1所述的计算机互动输入装置，其特征是所述的单片机(11)是带有数据处理功能的游戏手柄专用处理芯片。

6.如权利要求1所述的计算机互动输入装置，其特征是所述的单片机(11)可通过接口电路(15)接收程序更新文件，进行软件升级。

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