CN106020509A - 一种脚控式鼠标及其操作方法 - Google Patents

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韩宗昌
吴翔
唐金科
张悦
刘亚儒
于友朋
张永杰
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Abstract

本发明公开了一种脚控式鼠标及其操作方法。该脚控式鼠标包括左右两个相互独立的、能各向倾斜且能自动回位的踏板,踏板空腔内分别安置有倾角传感器，用于实时感知踏板倾角变化。单片机系统通过I^2C总线与倾角传感器连接，倾角数据由单片机编程获取，通过无线发射电路端发送给接收电路端，实现信号的转换。该发明的脚控式鼠标的操作方法为：用右脚操作右踏板使其向某方向摇动倾斜，控制光标向踏板相应倾斜方向移动；用左脚操作左踏板使其向左或向右摇动倾斜并达到角度阈值实现鼠标左右键操作；用左脚操作左踏板使其向前或向后倾斜并达到阈值实现页面移动；用左右脚配合操作左右踏板，控制目标选定。该脚控式鼠标结构简单，达到了手脚并用的作用。

Description

一种脚控式鼠标及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种脚控式鼠标及其操作方法,具体涉及一种通过左右两只相互独立的、能在限定范围内各向摇动倾斜的踏板的踩踏动作来实现鼠标功能的装置及其操作方法。
背景技术
随着社会的进步与发展，网络已经成为人类日常生活的必需品。鼠标的功能及操作方法对工作者来说至关重要，因此，市面上出现了种类繁多，形式多样的鼠标。
到目前为止，大多数鼠标都是为上肢健全的人而设计制造的手控式鼠标，即通过右手的操作实现鼠标的功能。操作者既要用手操作鼠标，又要用手控制键盘，长时间的往复机械运动，会让我们的手指连带着肌肉、神经、韧带处于不间歇的疲劳状态，腕管神经会受到损伤或压迫，若操作时间过长，会导致腕关节背屈、韧带增生，双手出现刺痛感、麻痹感、无力感等症状。同时，工作者坐在电脑面前进行操作时，下肢通常处于无作业闲置状态，这样不仅大大降低了工作效率，下肢还会因长期保持同样的姿势而产生疲劳感。
为解决手部残疾者不能操控鼠标的问题，已经出现了几种不同类型的脚控式鼠标,如2011年2月16日公开的CN201010557634专利，现有的脚控式鼠标大多是将普通鼠标变形，各部件安装在踏板式结构中，通过脚趾按压踏板代替常规鼠标手指的按压操作，或者通过脚掌和脚后跟的踩踏动作来实现鼠标点击操作。然而，这些研究还存在着一些不足：
(1)操作鼠标时，需要将鼠标固定在脚上，这让操作者做一些必要的活动 变得十分困难，必须有解下鼠标、穿戴鼠标的两个过程，从而限制了脚的操作范围和灵活性。
(2)脚趾的力度难以控制且灵活性受限，脚部动作过于复杂，导致鼠标操作的方便性受限。
发明内容
发明目的：
为了克服现有技术中存在的不足,弥补手控式鼠标的局限性，提高鼠标的灵敏度，增加娱乐保健功能，本发明提供了一种脚控式鼠标及其操作方法。通过双脚在左右两只独立的踏板上的踩踏动作，来实现鼠标的各项功能。
技术方案:
为实现上述目的,本发明的一种脚控式鼠标,如图1所示，包括底座、踏板和控制电路，其特征在于：所述的底座(1)上部安置有一个踏板功能切换开关(13)，底座(1)内安置有单片机系统(6)；所述的踏板(3)和(7)相互独立、能在限定范围内各向倾斜，该两只踏板由支撑结构支撑且能自动回位，两只踏板空腔内分别安置有倾角传感器(4)和(8)。
本发明的脚控式鼠标的电路结构，其特征在于：所述的两只倾角传感器(4)和(8)为MEMS双轴或多轴倾角传感器，用于实时感知踏板倾角变化；所述单片机系统(6)通过I^2C总线与两只倾角传感器连接(4)和(8)，具体实现过程为：首先单片机通过编程获取到左右两个传感器的倾角数据，然后单片机通过预先设定的阈值分别判断左右倾角数据是否为有效数据，若为有效数据，则再通过编程将其转化为光标的位置信息，接着把光标的位置信息打包成鼠标数据帧，然后再将鼠标数据帧通过与单片机串口相连的无线发射电路端发送给与 PC机的USB口连接的接收电路端。
本发明的脚控式鼠标的实现原理及操作方法如下：该脚控式鼠标的两个踏板通过安置在底部的双轴或多轴倾角传感器(4)和(8)以及单片机及其电路系统(6)，在程序操作下捕捉踏板倾角的变化，从而实现鼠标移动、滚轮及左右键点击等功能。右踏板上的双轴或多轴倾角传感器感知右踏板各向摇动的倾角变化，经单片机及其电路系统(6)处理换算后作为鼠标指针坐标的变化信号，用右脚操作右踏板使其向某方向摇动倾斜，控制光标向踏板相应的倾斜方向移动，光标移动行程与踏板倾角成正比，从而实现光标的移动功能；左踏板上的双轴或多轴倾角传感器感知踏板左右摇动的角度及次数，经单片机及其电路系统(6)处理后作为鼠标左右键、单双击的信号，当左踏板左右摇动到一定的角度范围内便可实现鼠标的点击，摇动一次即为鼠标单击一次，快速摇动两次即为鼠标双击一次，即用左脚操作左踏板使其向左摇动倾斜一次并达到角度阈值实现鼠标左单击，向右摇动一次并达到角度阈值实现鼠标右单击，向左快速摇动倾斜两次并都达到角度阈值实现左双击，从而实现鼠标的点击功能；左踏板上的双轴或多轴倾角传感器感知踏板的前后摇动时间，经单片机及其电路系统(6)处理后作为滚轮前后滚动的信号，即用左脚操作左踏板使其向前倾斜并达到阈值实现页面向上移动，向后倾斜并达到阈值实现页面向下移动，页面上下移动速度与踏板达到阈值后的持续时间成正比，同时，页面上下移动加速度与踏板倾角成正比，从而实现鼠标的滚轮功能；用左脚操作左踏板使其向左倾斜达到角度阈值并保持踏板倾斜不回位，用右脚操作右踏板使其向某方向摇动倾斜，控制目标选定，选定后，停止左脚操作，使左踏板回位；为方便不同习惯的操作者，按下踏板功能切换开关(13)，实现两只踏板(3)和(7)的功能切换。
有益效果：
本发明的一种脚控式鼠标及其操作方法与现有技术相比,具有以下优点：
1)本发明的脚控式鼠标与传统的鼠标相比，将原来的鼠标外壳用两只相互独立、能各向倾斜且能及时回位的脚踏板来代替。通过操作者对脚踏板的操作来控制鼠标光标的移动，具有操作便捷，灵敏度高的优点。
2)本发明的脚控式鼠标,构思巧妙,结构独特,外形简单易操作，不仅可以为上肢残障者操作电脑提供便利,还可以完全解放使用者的双手,使平时操作计算机时不运动的双脚工作起来,附加保健、娱乐功能，让使用电脑和身体保健有机结合在一起。
3)本发明的脚控式鼠标的两个脚踏板相互独立，功能可以互换，方便操作者根据自己的习惯操作，更加人性化，合理化。
附图说明
图1是脚控式鼠标的外观主视图；
图2是本发明的脚控式鼠标的顶杆单压弹簧式踏板的结构示意图；
图3是本发明的脚控式鼠标的单拉弹簧式踏板的结构示意图；
图4是本发明的脚控式鼠标的无底座弧面球支撑式踏板的结构示意图；
图5是本发明的脚控式鼠标的有底座弧面球支撑式踏板的结构示意图；
图6是本发明的脚控式鼠标的结构框图。
图中：
1-底座 2-弹簧 3-踏板 4-倾角传感器 5-杜邦线 6-单片机系统 7-踏板 8-倾角传感器 9-弹簧 10-顶杆 11-限位板 12-螺母 13-踏板功能切换开关 14-弧面支撑 15-配重
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，该脚控式鼠标包括一个底座(1)、弹簧(2)和(9)、两个踏板(3)和(7)、两只倾角传感器(4)和(8)、电路系统(5)、单片机系统(6)和一个踏板功能切换开关(13)，其中左右两只踏板(3)和(7)相互独立、能在限定范围内各向摇动倾斜，两只踏板由支撑结构支撑且能自动回位，其空腔内分别安置有倾角传感器(4)和(8)，底座(1)内安置有单片机系统(6)，底座上部安置有踏板功能切换开关(13)。
如图6所示，该脚控式鼠标的两只倾角传感器(4)和(8)为MEMS双轴或多轴倾角传感器，如ADXL345倾角传感器，用于实时感知踏板倾角变化；所述单片机系统(6)通过I^2C总线与两只倾角传感器(4)和(8)连接，倾角数据由单片机编程获取，单片机对其进行分析处理后打包成鼠标数据帧，然后由与单片机串口连接的无线发射电路端将鼠标数据帧发送给与PC机USB口连接的接收电路端。
本发明的脚控式鼠标踏板的外形结构，能够使踏板得到支撑，且能按下后自动回位，共有4个方案。方案一如图2所示：采用顶杆单压弹簧式踏板，它包括机架底座(1)、弹簧(2)、踏板(3)、倾角传感器(4)、顶杆(10)、限位板(11)和螺母(12)，踏板(3)和底座(1)通过顶杆(10)铰接连在一起，靠近顶杆(10)上部处安置有限位杆(11)，其可防止踏板过度摇动，顶杆外部安置有单压弹簧，使踏板能够及时回位。方案二如图3所示：采用单拉弹簧式踏板，它包括底座(1)、弹簧(2)和踏板(3)，踏板(3)和底座(1)通过单拉弹簧连接在一起，单拉弹簧的拉力实现踏板的回位。方案三如图4所示：采用无底座弧面球支撑式踏板，它包括踏板(3)、倾角传感器(4)、弧面支撑(14)和配重(15)，通过较低的配重(15)实现踏板的回位。方案四如图5所示：采用有底座弧面球支撑式踏板，它包括底座(1)、弹簧(2)、踏板(3)和弧面支 撑(14)，单压弹簧的压力实现踏板的回位。

Claims (3)

1.一种脚控式鼠标,包括底座、踏板和控制电路，其特征在于：所述的底座(1)上部安置有一个踏板功能切换开关(13)，底座(1)内安置有单片机系统(6)；所述的踏板(3)和(7)相互独立、能在限定范围内各向倾斜，该两只踏板由支撑结构支撑且能自动回位，两只踏板空腔内分别安置有倾角传感器(4)和(8)。
2.根据权利要求1所述的脚控鼠标，其特征在于：所述的两只倾角传感器(4)和(8)为MEMS双轴或多轴倾角传感器，用于实时感知踏板倾角变化；所述单片机系统(6)通过I^2C总线与两只倾角传感器(4)和(8)连接，倾角数据由单片机编程获取，单片机对其进行分析处理后打包成鼠标数据帧，然后由与单片机串口连接的无线发射电路端将鼠标数据帧发送给与PC机USB口连接的接收电路端。
3.一种脚控式鼠标的操作方法，其特征在于：左右两只脚各自踩踏在脚控式鼠标的左右踏板(3)和(7)上，用右脚操作右踏板使其向某方向摇动倾斜，控制光标向踏板相应的倾斜方向移动，光标移动行程与踏板倾角成正比；用左脚操作左踏板使其向左摇动倾斜一次并达到角度阈值实现鼠标左单击，向右摇动一次并达到角度阈值实现鼠标右单击，向左快速摇动倾斜两次并两次都达到角度阈值实现左双击；用左脚操作左踏板使其向前倾斜并达到阈值实现页面向上移动，向后倾斜并达到阈值实现页面向下移动，页面上下移动速度与踏板达到阈值后的持续时间成正比，同时，页面上下移动加速度与踏板倾角成正比；用左脚操作左踏板使其向左倾斜达到角度阈值并保持踏板倾斜不回位，用右脚操作右踏板使其向某方向摇动倾斜，控制目标选定，选定后停止左脚操作，使左踏板回位；按下踏板功能切换开关(13)，实现两只踏板(3)和(7)的功能切换。
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