CN101882808A - 基于移动计算装置的用户接口的能量采集 - Google Patents

基于移动计算装置的用户接口的能量采集 Download PDF

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Abstract

本发明名称为“基于移动计算装置的用户接口的能量采集”。本发明的实施例涉及具有周围能量采集能力的移动计算装置。在由用户手动操作时，本发明的实施例将应用到装置的控制器上的用户的手的一部分的动力运动转换成电能。该能量能用于对装置供电，或者对装置的电池充电。本发明的实施例包括布置在外壳中的电力存储装置、附连到外壳以显示多个用户交互接口的显示器屏幕以及可手动操作的输入控制器，该控制器可与接口交互，并且耦合到外壳中的能量变换器以在操作时对电力存储装置充电。

Description

基于移动计算装置的用户接口的能量采集
技术领域
本发明的实施例涉及移动电子装置的领域。更具体地说，本发明的实施例涉及能够在手动操作时生成电力的移动电子装置。
背景技术
现代移动计算装置包括范围广泛的能力，例如电子邮件、在因特网冲浪、多媒体内容的下载和播放以及游戏。此类应用一般要求更高级的逻辑装置。因此，此类应用一般导致更多的功率消耗并要求更多的存储器。
研究和开发的许多努力致力于增加用于移动计算装置的可再充电电池的寿命和性能。然而，几乎没有努力致力于采集周围能量并引导所采集的能量对移动计算装置的电池充电。市场上存在提供用于移动电子装置的电池的再充电的已知工具。例如，存在能够通过将太阳能转换为电能来对电子装置的电池再充电的装置。还存在要求用户重复激活像yoyo的机制来生成和存储电能以用于对电子装置充电的装置。所述装置一般不便于与移动计算装置一起携带。这些充电装置的使用可受到限制。例如，足够强度的太阳能可能不是始终可用的。
发明内容
本发明提供一种移动计算设备，包括：电力存储装置，布置在外壳中以对所述设备供电；显示器屏幕，附连到所述外壳以显示多个用户交互接口；以及可手动操作的输入控制器，可与所述接口交互，并且耦合到所述外壳中的能量变换器以在操作时对所述电力存储装置充电。
本发明还提供一种移动装置中的能量采集系统，包括：可再充电电池，布置在所述装置的外壳中；至少一个可手动接触的接口控制器，使用用户的动力运动与所述装置交互，所述控制器至少包括可轴向旋转的轮；以及能量变换器，耦合到所述控制器，能够将所述动力运动转化成所述电池中正在存储的电能。
本发明还提供一种移动装置中的能量采集系统，包括：可再充电电池，布置在所述装置的外壳中；显示器屏幕，附连到所述外壳以显示由所述装置执行的应用的多个用户交互接口；至少一个可轴向旋转的轮，耦合到所述外壳，所述轮可由用户的手动动力运动来手动旋转以与所述接口交互；以及能量变换器，与所述轮对齐以将所述轮在旋转时的动力运动转换为在所述电池中充电和正在存储的电能。
附图说明
在附图的图中，本发明的实施例以示例而非限制的方式来示出，附图中，相似的引用指示类似的要素。
图1是根据本发明的一实施例的具有轮型控制器的移动计算装置的透视图。
图2是根据本发明的一实施例的移动计算装置的能量变换器的透视图。
图3是根据本发明的一实施例的具有正在通过用户的拇指来操作的轮型控制器的移动计算装置的透视图。
图4是根据本发明的另一个实施例的移动计算装置的顶视图。
图5是根据本发明的一实施例的耦合到移动计算装置的能量变换器的带的侧视图。
图6是具有连接到多个滚动轮的带并且正在用户的手掌中被握住的移动计算装置的一实施例的透视图。
图7是根据本发明的另一个实施例的具有输入控制器的移动计算装置的透视图。
图8是根据本发明的一实施例的耦合到能量变换器的输入控制器的侧视图。
图9是根据本发明的一实施例的移动计算装置的压电发电机的侧视图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及具有周围能量采集能力的移动计算装置。在由用户手动操作时，本发明的实施例将应用到装置的控制器上的用户的手的一部分的动力运动转换成电能。该能量能用于对装置供电，或者对装置的电池充电。本发明的实施例包括布置在外壳中的电力存储装置、附连到外壳以显示多个用户交互接口的显示器屏幕以及可手动操作的输入控制器，该控制器可与接口交互，并且耦合到外壳中的能量变换器以在操作时对电力存储装置充电。
图1是根据本发明的一实施例的具有轮型控制器的移动计算装置的透视图。移动计算装置100能够是任何电池供电的移动电子装置，例如个人数字助理(PDA)、移动因特网装置(MID)、移动电话、智能电话以及便携式游戏装置。移动计算装置100包括外壳120、显示器110、键盘130、输入控制器140、能量变换器(未示出)以及电力存储装置(未示出)。外壳120提供在其内例如电力存储装置、显示器屏幕110、键盘130和输入控制器140的电子组件能组装、电连接、紧固在一起并被物理保护以免受外力的罩。电力存储装置能够是任何类型的已知可再充电电池。
显示器110可以是液晶显示器(LCD)或能够投射计算软件的可视或图形内容的任何其它显示装置。显示器屏幕110也可以是能够检测用户的一个手指(或多个手指)或手或例如记录笔的钝性物体(passiveobject)的接触的触摸屏。显示器屏幕110适合于显示计算软件的各种用户交互接口。用户交互接口可包括图形用户接口图标或任何可视窗口小部件，如菜单栏、滚动条、指针和光标。用户可与用户交互接口交互，例如，通过经键盘130提供输入，以在显示器屏幕110上键入用于电子邮件和字处理程序应用的文本。用户也可通过经控制器140操纵显示器屏幕110上显示的指针或光标以将指针或光标定位在显示器屏幕110上的不同位置来与用户交互接口交互。用户也可滚动显示内容的页面，例如，在使用控制器140浏览网页期间。在游戏应用中，用户可在图形游戏环境中，操纵一个或多个可视物体的动作。
移动计算装置100包括作为输入工具的输入控制器140。输入控制器140是可手动操作的控制器，可与在显示器屏幕110上投射的用户交互接口交互。输入控制器140可以是通常设计成控制web浏览应用的音量或指针的控制器。输入控制器140能通过用户的手或手指来操作。输入控制器140可位于移动计算装置100上便于用户来操作的任何位置。输入控制器140耦合到外壳120中布置的能量变换器以对电力存储装置充电。图1的右侧部分是根据本发明的一实施例的输入控制器140的分解透视图。对于一实施例，输入控制器140是部分嵌入在外壳120中的可轴向旋转的滚动轮140。轮140的第一部分封入外壳120内，而轮140的剩余部分突出到外壳120之外，使得剩余部分对于用户是可接触的以手动操作轮140。滚动轮140包括附连到外壳120的枢轴170，使得当滑动滚动轮140的部分时，滚动轮140轴向旋转。轮140的环形部分包括多个齿180以在操作时提供轮140与用户的手指之间的接触摩擦。
对于一实施例，能量变换器是电磁发电机。图2是根据一实施例的移动计算装置100的能量变换器的透视图。能量变换器包括布置在电磁场中的导体200。导体200可以是围绕轮140缠绕的多个电传导导线。传导导线可安装在轮140内或者在轮140的表面上。电磁场由布置在轮140的两端上和外壳120内的至少一对固定永磁体150、160来提供。与轮140相邻的磁体150、160的每个相应端相对于彼此具有相反的磁极以形成电磁场。当手动操作滚动轮140时，轮140的机械旋转使导体在电磁场内移位，并且生成电。电在轮140的动能转换为电能时生成。生成的电可被引导到移动计算装置100的电池以用于充电或存储。
输入控制器140可通过用户的手指来操作，例如，当移动计算装置100被握住或躺在用户的手掌上时通过用户的拇指来操作。输入控制器140也可通过使用用户的手掌的部分来操作。图3是根据本发明的一实施例的移动计算装置的透视图，该装置具有正通过用户的拇指来操作的轮型控制器。移动计算装置100躺在用户的手掌300上。控制器140正在被用户的拇指310压住。用户通过滚动控制器140来手动操作控制器140。本发明的实施例提供：控制器140耦合到能量变换器。控制器140的旋转动力运动在手动操作时被转换成电能。
图4是根据本发明的另一个实施例的移动计算装置的顶视图。移动计算装置100包括布置在外壳120内的多个滚动轮140。滚动轮140可布置在移动计算装置100的边缘。带400沿移动计算装置100的边缘来布置，并且耦合到多个滚动轮140。当带400横向移位时，带400又旋转滚动轮140。带400可由例如橡胶的任何耐用材料来制成。图5是根据一实施例的耦合到能量变换器的带的侧视图。多个滚动轮140的每个包括围绕滚动轮140的表面缠绕的或者布置在滚动轮140内的导体200。多个滚动轮140的每个布置在一对固定永磁体210、220之间。磁体210、220的每个磁体具有与滚动轮140相邻的相反磁极以生成电磁场。每个滚动轮140还包括用于与带400耦合的多个齿180。带400包括多个齿500，齿500适合于与滚动轮140的齿180啮合，使得当带400横向移位(例如，在如箭头510所指示的方向中)时，滚动轮140轴向旋转。滚动轮140的旋转又旋转围绕滚动轮140缠绕的导体200。导体200的动作在由磁体210、220形成的电磁场中生成电。图6是具有连接到多个滚动轮的带并且正在用户的手掌300中被握住的移动计算装置100的一实施例的透视图。滚动轮140可通过靠着带400来滑动用户的手掌300的部分而旋转，并且导致电被生成。用户也可使用手的更大部分，例如，通过使用双手来滑动带400。通过使用双手来滑动带400，用户实质上将更多的动能应用到移动计算装置100的能量变换器，并且因此生成更多的电。
能够由能量变换器生成的能量的量是用户执行的工作的量的函数。用户执行的工作的量是滚动轮140的旋转速度和滚动轮140的僵固度(rigidity)的函数。滚动轮140能设计成对用户旋转施加更高水平的阻力以生成每旋转更高的能量的量。相反，滚动轮140也能设计成更不僵固以生成每旋转更低的能量的量。因此，滚动轮140能设计成具有适合于不同情形或计算软件的自适应僵固。滚动轮140的僵固度能设计成适合在显示器屏幕110上显示的用户交互接口。例如，在因特网浏览器应用中，滚动轮140可配置成更不僵固，使得用户可轻松旋转滚动轮140。类似地，在其中要求显示器屏幕110上显示的可视物体的易反应的和迅速的操纵的游戏应用中，滚动轮140可配置成具更不僵固。当移动计算装置100的电池的电力存储在低水平并且要求紧急充电时，滚动轮140可配置成具更僵固，使得滚动轮140的每旋转能生成更高水平的能量。对于一实施例，滚动轮140的僵固度的配置可以是自动的，例如，取决于移动计算装置100正在运行的软件应用的类型。对于另一个实施例，滚动轮140的僵固度可由用户手动配置，例如，通过机械按钮来配置。已知控制滚动轮140的僵固度的各种方法。例如，可控制围绕滚动轮140缠绕的有效导线(active wire)的数量以达到滚动轮140的最佳僵固度。
输入控制器140可在各种实施例中采取不同的形式。对于一实施例，输入控制器140是耦合到滚动轮的滑动板。图7是根据另一个实施例的具有输入控制器的移动计算装置的透视图。根据一实施例，输入控制器140是布置在移动计算装置100的表面上的滑动板700。一个或多个滑动板700可与显示器屏幕110相邻布置，或者布置在对于用户的手或手指可方便接触的任何其它位置。滑动板700布置在板导轨710内，使得滑动板710能双向移位(如图7中箭头720所指示的)。
滑动板700耦合到能量变换器以将滑动板的动力运动转换为电。图8是根据本发明的一实施例的耦合到能量变换器的输入控制器的侧视图。滑动板700耦合到位于滑动板700一侧下方的滚动轮140。滑动板包括多个齿810，齿810适合于与滚动轮140的多个180啮合。滚动轮140包括布置在滚动轮140上的导体200。对于一实施例，导体200包括围绕滚动轮140缠绕的多个传导导线。滚动轮140布置在一对固定永磁体210、220之间。磁体210、220形成电磁场。当用户的手指310在方向820中将滑动板700滑动到新位置700′时，又使滚动轮140旋转。滚动轮的旋转使导体200在电磁场中移位，并且生成电。
除电磁发电机外，用于移动计算装置100的能量生成的其它实施例包括使用压电发电机技术。对于一实施例，基于压电的能量变换器可替代图3、4和7中所示的基于电磁发电机的滚动轮140。图9是根据一实施例的移动计算装置的压电发电机的侧视图。移动计算装置100包括具有多个突出构件920的滚动轮140。滚动轮140耦合到发电机机体900。发电机机体900包括多个压电构件910。压电构件910可由本领域中已知的能够在对其应用机械应力时生成电的任何压电材料来制成。对于一实施例，压电构件910由MEMS悬臂(MEMScantilever)来制成。压电构件910配置成使得当滚动轮140旋转时，突出构件920将靠着压电构件910掠过并使压电构件910振动。当压电构件910振动时将生成电。
本发明的实施例提供了能够采集用户的动能的移动计算装置。生成的电能用于对电池再充电，并延长装置的电池寿命。实施例还提供了输入控制器和能量变换器的不同配置和形式。
在上述说明书中，对本发明的特定实施例进行了参考。然而，将明白，在不脱离本发明的更广泛精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和更改。因此，说明书和附图要在说明性而不是限制意义中来看待。

Claims (20)

1.一种移动计算设备，包括：
电力存储装置，布置在外壳中以对所述设备供电；
显示器屏幕，附连到所述外壳以显示多个用户交互接口；以及
可手动操作的输入控制器，可与所述接口交互，并且耦合到所述外壳中的能量变换器以在操作时对所述电力存储装置充电。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述能量变换器将在操作时的所述控制器的动能转换为正在被引导到所述电力存储装置的电能。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述输入控制器包括部分嵌入在所述外壳中的可轴向旋转的轮。
4.如权利要求2所述的设备，其中所述设备包括布置在所述设备的角的多个轮，所述轮每个可滑动耦合到沿设备的一个或多个边缘布置的带。
5.如权利要求2所述的设备，其中所述轮耦合到布置在所述设备的表面上的可滑动板构件。
6.如权利要求2所述的设备，其中所述轮的僵固度适应所述用户交互接口。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述能量变换器包括布置在由至少一对固定磁体的相反极所提供的电磁场中的导体。
8.如权利要求4所述的设备，其中所述导体包括围绕所述轮缠绕的传导导线。
9.如权利要求3所述的设备，其中所述能量变换器包括多个压电构件，所述压电构件配置成当所述轮正在轴向旋转时由可固定连接到所述轮的多个突出构件来振动。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述压电构件包括微型机电系统(MEMS)类型悬臂。
11.如权利要求1所述的设备，其中所述用户交互接口每个包括由所述控制器可控制的图形用户接口的图形物体。
12.一种移动装置中的能量采集系统，包括：
可再充电电池，布置在所述装置的外壳中；
至少一个可手动接触的接口控制器，使用用户的动力运动与所述装置交互，所述控制器至少包括可轴向旋转的轮；以及
能量变换器，耦合到所述控制器，能够将所述动力运动转化成所述电池中正在存储的电能。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述能量变换器包括布置在所述轮上的传导导线，并且布置在至少第一与第二固定磁体之间，每个磁体具有与所述控制器直接相邻的第一端，所述第一磁体的第一端具有与所述第二磁体的第一端相反的磁极。
14.如权利要求12所述的系统，其中所述能量变换器包括多个压电构件，所述压电构件配置成当所述轮正在轴向旋转时由从所述轮延伸的多个突出构件来振动。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述压电构件包括微型机电系统(MEMS)类型悬臂。
16.如权利要求12所述的系统，其中所述轮的僵固度在旋转时适应于由所述移动装置执行的应用的多个用户交互接口。
17.如权利要求12所述的系统，其中所述轮耦合到布置在所述装置的表面上的可滑动板构件或沿所述装置的一个或多个边缘布置的带之一。
18.一种移动装置中的能量采集系统，包括：
可再充电电池，布置在所述装置的外壳中；
显示器屏幕，附连到所述外壳以显示由所述装置执行的应用的多个用户交互接口；
至少一个可轴向旋转的轮，耦合到所述外壳，所述轮可由用户的手动动力运动来手动旋转以与所述接口交互；以及
能量变换器，与所述轮对齐以将所述轮在旋转时的动力运动转换为在所述电池中充电和正在存储的电能。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述能量变换器包括围绕所述轮缠绕的传导导线，所述轮布置在第一与第二固定磁体之间，所述磁体的第一端与所述轮直接相邻并具有相反的磁极。
20.如权利要求18所述的系统，其中所述能量变换器包括多个压电悬臂，所述压电悬臂配置成当所述轮正在轴向旋转时由从所述轮延伸的多个突出构件来振动。
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