CN109375790A - 空中鼠标及空中鼠标控制系统 - Google Patents

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文发慧
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Abstract

本发明涉及一种空中鼠标及空中鼠标控制系统，该空中鼠标包括壳体、安装于壳体内的控制电路板、安装于控制电路板上的姿态传感器、语音采集模块及无线收发处理模块，壳体上设有佩戴部。姿态传感器用于采集用户头部动作变化产生的运动信息，语音采集模块用于采集用户的语音信息，无线收发处理模块用于根据运动信息、语音信息产生相关联的控制信号并发送给已配对的智能终端设备。该空中鼠标及空中鼠标控制系统可以解放双手使用，可以帮助无臂残疾人轻松地实现上网冲浪、浏览各种文本、观看视频等基本电脑操作，使用方便。

Description

空中鼠标及空中鼠标控制系统
技术领域
本发明涉及鼠标技术领域，特别是涉及一种空中鼠标及空中鼠标控制系统。
背景技术
计算机及其他智能设备装置在全球范围内的不断普及，鼠标已成为最常用和最频繁操作输入设备之一，其以快捷、准确、直观的屏幕定位和控制能力，方便了用户与计算机之间的人机交流，增强了系统的功能。但是，平板电脑、投影仪、智能化数字机顶盒、智能游戏机等便携式设备的流行，传统的光电鼠标需要在二维平面操作的特性已经满足不了移动办公、移动生活娱乐对3D空间操控的需要。随着交互新技术的发展和用户对鼠标操作要求的提高，改进人机交流方式的空中鼠标可以在空中通过直接晃动的方式实现基本操作及翻页等功能，受到广大消费者的青睐。空中鼠标是一种可以通过在三维空间中自由移动来完成鼠标指针定位功能的智能输入设备，它在实现传统鼠标功能的同时摆脱了对平面操作的依赖，因此空中鼠标有着很好的市场前景。但目前市面上的空中鼠标只有手指穿戴式和手持式两种，对那些因各种原因导致双手操作不便，甚至截肢失去双手的特殊人群来说无法使用手指穿戴式空中鼠标或手持式空中鼠标。
发明内容
基于此，有必要针对双手操作不便使用现有鼠标存在的问题，提供一种可以解放双手、使用方便的空中鼠标及空中鼠标控制系统。
一种空中鼠标，包括：壳体、安装于所述壳体内的控制电路板、安装于所述控制电路板上的姿态传感器、语音采集模块及无线收发处理模块；所述壳体上设有佩戴部；所述姿态传感器用于采集用户头部动作变化产生的运动信息；所述语音采集模块用于采集用户的语音信息；所述无线收发处理模块用于根据所述运动信息、语音信息产生相关联的控制信号并发送给已配对的智能终端设备。
上述空中鼠标，包括壳体、安装于壳体内的控制电路板、安装于控制电路板上的姿态传感器、语音采集模块及无线收发处理模块。使用时，无线收发处理模块与上位机进行无线配对，通过姿态传感器来采集用户头部动作变化产生运动信息传输给上位机生成鼠标指针游走指令，用户可以根据需要控制鼠标指针的游走方向和位置。同时，语音采集模块可以采集用户的语音信息并通过无线收发处理模块传输给上位机实现鼠标左中右键功能及简单文字输入功能。这样只要佩戴该空中鼠标就可以使正常人解放双手，不需要借助双手就可以实现普通模拟鼠标功能和简单的文字输入，可以帮助无臂残疾人轻松地实现上网冲浪、浏览各种文本、观看视频等基本电脑操作，使用方便。
在其中一个实施例中，所述语音采集模块包括安装于所述控制电路板上的麦克风和语音处理芯片。
在其中一个实施例中，还包括位于所述壳体内且与所述控制电路板电连接的蓄电池及外接插座。
在其中一个实施例中，还包括安装于所述控制电路板上的电源开关，所述电源开关与所述蓄电池电连接。
在其中一个实施例中，还包括安装于所述控制电路板上的电池管理器，所述电池管理器与所述外接插座、蓄电池电连接。
在其中一个实施例中，还包括安装于所述控制电路板上的指示灯，所述壳体上设有与所述指示灯相对的透光孔。
在其中一个实施例中，所述壳体上安装有导光罩，所述导光罩与所述指示灯抵接。
一种空中鼠标控制系统，包括：
智能终端设备，用于接收空中鼠标传输的控制信号；
空中鼠标，包括姿态传感器、语音采集模块、无线收发处理模块；
所述姿态传感器用于采集用户头部动作变化产生的运动信息；
所述语音采集模块用于采集用户的语音信息；
所述无线收发处理模块用于根据所述运动信息、语音信息产生相关联的控制信号并发送给已配对的智能终端设备。
在其中一个实施例中，所述语音采集模块包括采集单元、分析单元、压缩单元及传输单元；所述采集单元采集语音信息得到模数转换数据；所述分析单元根据所述模数转换数据进行判断，当所述模数转换数据大于预设长度时返回所述采集单元重新采集语音信息，当所述模数转换数据小于预设长度时将所述模数转换数据传输给所述压缩单元进行压缩；所述传输单元将压缩后的所述模数转换数据传输给所述无线收发处理模块。
在其中一个实施例中，所述无线收发处理模块包括接收单元、信息处理单元及发送单元；所述接收单元接收运动信息、语音信息；所述信息处理单元对运动信息、语音信息进行处理得到控制信号；所述发送单元将所述控制信号发送给智能终端设备。
附图说明
图1为本发明一实施例空中鼠标的示意图；
图2为图1所示空中鼠标另一视角的示意图；
图3为图1所示空中鼠标的分解示意图；
图4为图1所示空中鼠标的另一分解示意图；
图5为本发明空中鼠标控制系统的示意图；
图6为图5所示空中鼠标控制系统中姿态传感器的示意图；
图7为图5所示空中鼠标控制系统中语音采集模块的示意图；
图8为图5所示空中鼠标控制系统中语音采集模块另一实施例的示意图；
图9为图5所示空中鼠标控制系统中语音采集模块又一实施例的示意图；
图10为图5所示空中鼠标控制系统中无线收发处理模块的示意图；
图11为图5所示空中鼠标控制系统中无线收发处理模块另一实施例的示意图。
附图标注说明：
100-空中鼠标，20-壳体，21-佩戴部，22-插头口，23-语音孔，24-透光孔，25-电源开关槽孔，26-配对键槽孔，27-下盖，28-上盖，271-卡接槽，281-卡扣，30-控制电路板，40-姿态传感器，50-语音采集模块，51-麦克风，52-语音处理芯片，60-无线收发处理模块，61-配对按键，70-蓄电池，71-外接插座，72-电池管理器，73-电源开关，74-指示灯，80-导光罩，81-导光柱。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，例如“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不是旨在于限制本发明。
请参照图1至图4，为本发明的空中鼠标100，该空中鼠标100包括壳体20、安装于壳体20内且相互连接的控制电路板30、安装于控制电路板30上的姿态传感器40、语音采集模块50及无线收发处理模块60。其中姿态传感器40用于采集用户头部动作变化产生的运动信息，语音采集模块50用于采集用户的语音信息，无线收发处理模块60用于根据运动信息、语音信息产生相关联的控制信号并发给给已配对的智能终端设备。
所述壳体20上设有佩戴部21，佩戴部21呈弧形设置位于壳体20的一端上，整个壳体20呈“J”字型设置，使用时，空中鼠标100通过佩戴部21挂在耳朵上即可。在其他实施例中，壳体20可以通过别的部件来替换佩戴部从而实现佩戴，比如使用与壳体20连接的头罩，或者与壳体20连接的眼镜框架等。进一步地，壳体20上插头口22、语音孔23、透光孔24、电源开关槽孔25及配对键槽孔26，其中插头口22位于壳体20的一侧，语音孔23位于壳体20远离佩戴部21的端部上，透光孔24、电源开关槽孔25及配对键槽孔26位于壳体20的一侧面上，透光孔24的数量为四个。进一步地，壳体20包括下盖27、活动安装于下盖27上的上盖28，其中下盖27的边缘上设有若干个卡扣槽271，上盖28的边缘上设有若干个卡扣281，卡扣281与卡扣槽271适配安装下盖27与上盖28通过卡扣槽271、卡扣281实现快速安装。
所述姿态传感器40包括三轴加速传感器模块和三轴陀螺仪传感器模块，三轴加速传感器模块实时获取空中鼠标运动时的加速度，三轴陀螺仪传感器模块实时获取空中鼠标运动时角速度，通过融合加速度、角速度获取空中鼠标的位置姿态。其中，三轴陀螺仪传感器模块的基本原理是运用物体高速旋转时，强大的角动量使旋转轴一直稳定指向一个方向的性质。当运动方向与转轴指向不一致时，会产生相应的偏角，再根据偏角与运动的关系，得到目前运动物体的运动轨迹和位置，从而实现定位的功能。三轴加速传感器模块是惯性与力的结合，通过实时采集运动物体加速度信号，通过二阶积分的方式得到运动的轨迹以实现定位。
所述语音采集模块50包括安装于控制电路板30上的麦克风51和语音处理芯片52，麦克风51与语音孔23相对便于采集用户发出的语音信息，语音处理芯片52对麦克风51采集的语音信息进行分析处理。进一步地，控制电路板30上安装有配对按键61，配对按键61与无线收发处理模块60电连接，首次使用需要长安配对按键61数秒与上位机(计算机)建立通信连接(优选为蓝牙)方可使用。其中配对按键61伸出位于配对键槽孔26内且未超出壳体20的侧面位置，这样携带时就不容易误操作对配对按键61进行按压。
在其他一个实施例中，空中鼠标100还包括位于壳体20内且与控制电路板30电连接的蓄电池70及外接插座71，蓄电池70给各个电子元器件进行供电，可一个通过外接插座71给各个电子元器件供电或者给蓄电池70充电。通过蓄电池70的设置，空中鼠标100使用时不受外接电源位置固定带来的束缚，使用起来灵活多变。进一步地，还包括安装于控制电路板30上的电池管理器72，电池管理器72与外接插座71、蓄电池70电连接。进一步地，还包括安装于控制电路板30上的电源开关73，电源开关73与蓄电池70连接，其中电源开关73伸出位于电源开关槽孔25内且未超出壳体20的侧面位置，这样携带时就不容易误操作对电源开关73进行按压。进一步地，还包括安装于控制电路板30上的指示灯74，指示灯74的数量为四个且与透光孔24相对，指示灯74在电池管理器72的指示灯模块控制下用来显示蓄电池70的电量情况。蓄电池70电量过低时，外接插座71外接5V/0.5A的电源适配器，电池管理器72(电池管理ICFM5324)充电模块工作并对蓄电池70进行充电，常亮指示灯74显示当前电池电量，闪烁指示灯74表示充电状态,如第一、第二颗指示灯74常亮、第三颗指示灯74闪烁表示当前电池容量超过40％，正在充电将容量提升至60％。充电分3个阶段：低电流预充电→恒流充电→涓流充电，电量充满时4颗电量指示灯74常亮。当正常工作时，电池管理器72的升压放电模块将蓄电池70电压升压至5V,将电源开关73由关拨至开状态，LDO模块工作，固定输出3.3V电压给姿态传感器40、语音采集模块50及无线收发处理模块60供电工作。
在其他一个实施例中，壳体20上安装有导光罩80，导光罩80与指示灯74抵接，便于将指示灯74的灯光从壳体20导出。进一步地，导光罩80上设有四个导光柱81，导光柱81位于透光孔24内，指示灯74产生的灯光可以有效的从透光孔24中射出。
上述空中鼠标100，包括壳体20、安装于壳体20内的控制电路板30、安装于控制电路板30上的姿态传感器40、语音采集模块50及无线收发处理模块60。使用时，无线收发处理模块60与上位机(计算机)进行无线配对，通过姿态传感器40来采集用户头部动作变化产生运动信息传输给上位机生成鼠标指针游走指令，用户可以根据需要控制鼠标指针的游走方向和位置。同时，语音采集模块50可以采集用户的语音信息并通过无线收发处理模块60传输给上位机实现鼠标左中右键功能及简单文字输入功能。这样只要佩戴该空中鼠标100就可以使正常人解放双手，不需要借助双手就可以实现普通模拟鼠标功能和简单的文字输入，可以帮助无臂残疾人轻松地实现上网冲浪、浏览各种文本、观看视频等基本电脑操作，使用方便。
请参照图5至图11，本发明还提供了一种空中鼠标控制系统，包括：
智能终端设备，用于接收空中鼠标传输的控制信号；
空中鼠标，包括姿态传感器、语音采集模块、无线收发处理模块；
姿态传感器用于采集用户头部动作变化产生的运动信息；
语音采集模块用于采集用户的语音信息；
无线收发处理模块用于根据运动信息、语音信息产生相关联的控制信号并发送给已配对的智能终端设备。
智能终端设备上安装有与空中鼠标100配对的驱动程序和APP应用程序等。进一步地，智能终端设备包括通讯协议模块(如蓝牙、WIFI、ZigBee),通过通讯协议模块与智能家电产品(如智能空调、智能风扇、只能门窗、智能音响、智能LED)建立联系，从而使空中鼠标100对这些智能家电产品进行控制。
进一步地，空中鼠标还包括电池管理器，电池管理器包括充电模块、指示灯模块、升压模块及LDO模块。
再参照图6，所述姿态传感器包括三轴加速传感器模块和三轴陀螺仪传感器模块，三轴加速传感器模块实时获取空中鼠标运动时的加速度，三轴陀螺仪传感器模块实时获取空中鼠标运动时角速度，通过融合加速度、角速度获取空中鼠标的位置姿态。
再参照图7，所述语音采集模块包括采集单元、分析单元、压缩单元及传输单元。采集单元采集语音信息得到模数转换数据，分析单元根据所述模数转换数据进行判断，当模数转换数据大于预设长度时返回采集单元重新采集语音信息，当模数转换数据小于预设长度时将模数转换数据传输给压缩单元进行压缩；传输单元将压缩后的模数转换数据传输给所述无线收发处理模块。
再参照8，所述语音采集模块还包括输入缓存单元和输出缓存单元，输入缓存单元对采集单元得到的模数转换数据进行存储便于分析单元提取，输出缓存单元将压缩单元压缩后的模数转换数据进行存储便于传输单元提取。
再参照图9，所述语音采集模块还包括语音停止判断单元，当传输单元在预设时间段内未收到模数转换数据则关闭采集单元，清空输入缓存单元、输出缓存单元的模数转换数据；当传输单元在预设时间内有收到模数转换数据则采集单元继续工作。预设时间段的长短可以根据实际需要设置，预设时间段可以为5-15分钟，优选为10分钟。
再参照图10，所述无线收发处理模块包括接收单元、信息处理单元及发送单元。接收单元接收运动信息、语音信息，信息处理单元对运动信息、语音信息进行处理得到控制信号，发送单元将所述控制信号发送给智能终端设备。
再参照图11，所述无线收发处理模块还包括数据发送判断单元，当接收单元在预设时间段内接收不到运动信息和/或语音信息则数据发送完毕，空中鼠标进入休眠模式；当接收单元在预设时间段内接收到运动信息和/或语音信息则发送单元继续工作。预设时间段的长短可以根据实际需要设置，预设时间段可以为5-15分钟，优选为10分钟，通过该设置可以减少空中鼠标连续工作时间，减少能耗的同时提高使用寿命。
通过上述空中鼠标控制系统，可以应用新型的传感器技术和语音通讯技术，可以帮忙哪些失去双手残疾人或演讲演艺艺术家轻松实现智能家电的开关操作；也可以实现普通鼠标模拟功能和简单文字输入，在办公领域当作简报笔，让做PPT演示人员不再需要坐在会议桌上摆弄电脑就可以遥控作业。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种空中鼠标，其特征在于，包括：壳体、安装于所述壳体内的控制电路板、安装于所述控制电路板上的姿态传感器、语音采集模块及无线收发处理模块；所述壳体上设有佩戴部；所述姿态传感器用于采集用户头部动作变化产生的运动信息；所述语音采集模块用于采集用户的语音信息；所述无线收发处理模块用于根据所述运动信息、语音信息产生相关联的控制信号并发送给已配对的智能终端设备。
2.根据权利要求1所述的空中鼠标，其特征在于，所述语音采集模块包括安装于所述控制电路板上的麦克风和语音处理芯片。
3.根据权利要求1所述的空中鼠标，其特征在于，还包括位于所述壳体内且与所述控制电路板电连接的蓄电池及外接插座。
4.根据权利要求3所述的空中鼠标，其特征在于，还包括安装于所述控制电路板上的电源开关，所述电源开关与所述蓄电池电连接。
5.根据权利要求3所述的空中鼠标，其特征在于，还包括安装于所述控制电路板上的电池管理器，所述电池管理器与所述外接插座、蓄电池电连接。
6.根据权利要求3所述的空中鼠标，其特征在于，还包括安装于所述控制电路板上的指示灯，所述壳体上设有与所述指示灯相对的透光孔。
7.根据权利要求6所述的空中鼠标，其特征在于，所述壳体上安装有导光罩，所述导光罩与所述指示灯抵接。
8.一种空中鼠标控制系统，其特征在于，包括：
智能终端设备，用于接收空中鼠标传输的控制信号；
空中鼠标，包括姿态传感器、语音采集模块、无线收发处理模块；
所述姿态传感器用于采集用户头部动作变化产生的运动信息；
所述语音采集模块用于采集用户的语音信息；
所述无线收发处理模块用于根据所述运动信息、语音信息产生相关联的控制信号并发送给已配对的智能终端设备。
9.根据权利要求8所述的空中鼠标控制系统，其特征在于，所述语音采集模块包括采集单元、分析单元、压缩单元及传输单元；所述采集单元采集语音信息得到模数转换数据；所述分析单元根据所述模数转换数据进行判断，当所述模数转换数据大于预设长度时返回所述采集单元重新采集语音信息，当所述模数转换数据小于预设长度时将所述模数转换数据传输给所述压缩单元进行压缩；所述传输单元将压缩后的所述模数转换数据传输给所述无线收发处理模块。
10.根据权利要求8所述的空中鼠标控制系统，其特征在于，所述无线收发处理模块包括接收单元、信息处理单元及发送单元；所述接收单元接收运动信息、语音信息；所述信息处理单元对运动信息、语音信息进行处理得到控制信号；所述发送单元将所述控制信号发送给智能终端设备。
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