CN112068715A - 手持式晶体交互设备、晶体交互系统及方法 - Google Patents
手持式晶体交互设备、晶体交互系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112068715A CN112068715A CN202010886644.0A CN202010886644A CN112068715A CN 112068715 A CN112068715 A CN 112068715A CN 202010886644 A CN202010886644 A CN 202010886644A CN 112068715 A CN112068715 A CN 112068715A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure sensing
- ball
- pressure
- sensing ball
- crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 230000003993 interaction Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 67
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 67
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 15
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 abstract 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 210000004247 hand Anatomy 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
- G06F3/0383—Signal control means within the pointing device
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Abstract
一种手持式晶体交互设备、交互系统及方法，包括：控制器、与控制器连接的压感球，压感球的内腔包括分隔设置的气压腔与放置腔，气压腔为受力形变而改变腔内压力的弹性腔，放置腔中设置有微电子机械系统及数据处理单元，气压腔中设置有检测气压变化的气压传感器，压感球的球体上还设置有与控制器通信连接并通过映射以锁定晶体中的相应位置的锁定控制开关；上述手持式晶体交互设备、晶体交互系统及方法通过一个手持式晶体交互设备，将虚拟空间中的微观晶体结构与手持的球体进行映射，让使用者直观的、和真实事件一致的方式与微观晶体结构进行交互，尤其是在对晶体结构进行复杂调整时，可以让使用者更专注于调整的结果而不是过程。
Description
技术领域
本发明涉及交互设备，特别涉及一种手持式晶体交互设备、晶体交互系统及方法。
背景技术
当前晶体研究的人机交互技术主要是通过电脑、平板电脑或手机的显示器展示3维立体图，并支持用鼠标、键盘和触摸屏进行旋转、缩放、移动、改变颜色、关闭和显示某些属性等操作。
在对晶体进行交互操作的时候，只能依靠鼠标点击按钮进行操作，这种交互方式不能让用户像操作真实世界物体的方式操作晶体结构，导致交互的直观性不够，学习难度比较大。
对于一些复杂的操作，比如同时调整晶体内的两个不同分子的位置或朝向，使用者只能用鼠标分别调整，或是通过编写一大段代码来实现这样的交互，非常的不直观，而且效率很低。
发明内容
基于此，有必要提供一种可提高交互性的手持式晶体交互设备。
同时，提供一种可提高交互性的晶体交互系统。
另提供一种可提高交互性的晶体交互方法。
一种手持式晶体交互设备，包括：控制器、与所述控制器连接的压感球，所述控制器中设置有与所述压感球通信连接的第一通信模块，压感球的内腔包括：分隔设置的气压腔与放置腔，所述气压腔为受力发生形变而改变腔内压力的弹性腔，所述放置腔中设置有微电子机械系统及与所述微电子机械系统通信并将接收处理后的数据传输给控制器的数据处理单元，所述气压腔中设置有检测该气压腔的气压变化以识别是否握住压感球或握球力度、并与所述数据处理单元通信连接的气压传感器，所述压感球的球体上还设置有与控制器通信连接并通过映射以锁定晶体中的相应位置的锁定控制开关。
在优选的实施例中，所述放置腔为刚性腔，所述微电子机械系统包括：检测压感球线性位移和旋转角度的六轴惯性传感器，所述控制器包括：主控单元、与所述主控单元连接的存储器、进行供电的电源模块、及与所述主控单元连接并受控以与外部设备通信连接以将数据上传的第二通信模块；所述压感球与控制器通过固定带连接并在固定带中内置通信线进行通信，所述锁定控制开关默认为长关状态、接收到按压超过设定时间为长开状态以控制对晶体中的位置进行锁定，若再按下超过设定时间则回到长关状态，若接收到按压未达到设定锁定时间则控制进行快速点击指令操作。
一种晶体交互系统，包括：
分子切换模块：若接收第一压感球的快速点击指令控制在晶胞和构成晶体的不同分子之间进行切换；
原子切换模块：若接收第二压感球的快速点击指令控制在分子内的不同原子之间进行切换，或在晶胞内的不同顶点之间切换；
锁定模块：若接收到第一压感球与第二压感球中任一压感球的保持指令，控制映射锁定对应原子或晶胞内对应顶点；
位置变化模块：控制将当前压感球的空间位置和姿态映射到对应的原子或顶点，接收到该压感球的移动或转动指令控制改变对应原子或顶点的位置、姿态；
解除锁定模块：若接收到该压感球的解除锁定指令，则控制解除对晶体内的原子或晶胞内对应顶点的操作。
在优选的实施例中，还包括:检测模块：检测第一压感球或第二压感球是否动作，检测第一压感球或第二压感球的位置，根据第一压感球或第二压感球的位置进行映射。
在优选的实施例中，还包括:
分子旋转模块：若接收到任一压感球对相应映射原子的锁定指令，锁定相应的原子，若接收到该压感球的转动指令，则控制根据该压感球的转动以锁定的原子为中心同步转动；
分子移动模块：若接收到任一压感球对相应映射原子的锁定指令，锁定相应的原子，若接收到该压感球的移动指令，则控制根据该压感球的移动对对应分子移动相应的位移。
在优选的实施例中，还包括：柔性角改变模块：若接收到第一压感球、第二压感球分别映射对应单键两端的原子的锁定指令，若接收到压感球旋转指令，控制改变分子的柔性角度。
在优选的实施例中，还包括：分子相对位置改变模块：若接收到第一压感球、第二压感球映射分别对两个分子中任意原子的锁定指令，控制锁定相应的原子，若接收到第一压感球、第二压感球改变相对位置指令，则控制改变晶体中两个分子的相对位置。
在优选的实施例中，还包括：分子相对朝向改变模块：若接收到第一压感球、第二压感球映射分别对两个分子中任意原子的锁定指令，控制锁定相应的原子，若接收到压感球旋转指令，则控制改变晶体中两分子的相对朝向。
在优选的实施例中，还包括：晶胞边长改变模块：若接收到第一压感球、第二压感球分别映射到晶胞的一条边长的两个顶点的锁定指令，控制锁定相应的晶胞顶点，若接收到压感球改变相对位置指令，则控制改变对应晶胞边长的长度；
改变晶胞角度模块：若接收到第一压感球、第二压感球分别映射到晶胞的一个面上的两个不相邻顶点锁定指令，控制锁定晶胞相应顶点，若接收到改变压感球的相对位置，控制改变晶胞对应顶点之间顶点距离以改变顶点所在两条边的夹角度数。
一种晶体交互方法，包括：
分子切换：接收第一压感球的快速点击指令控制在晶胞和构成晶体的不同分子之间进行切换；
原子切换：接收第二压感球的快速点击指令控制在分子内的不同原子之间进行切换，或在晶胞内的不同顶点之间切换；
锁定：接收到第一压感球与第二压感球中任一压感球的保持指令，控制映射锁定对应原子或晶胞内对应顶点；
位置变化：控制将当前压感球的空间位置和姿态映射到对应的原子或顶点，接收到该压感球的移动或转动指令控制改变对应原子或顶点的位置、姿态；
解除锁定：若接收到该压感球的解除锁定指令，则控制解除对晶体内的原子或晶胞内对应顶点的操作。
在优选的实施例中，还包括：检测：检测第一压感球或第二压感球是否动作，检测第一压感球或第二压感球的位置，根据第一压感球或第二压感球的位置进行映射；
在优选的实施例中，还包括：分子旋转：若接收到任一压感球对相应映射原子的锁定指令，映射锁定相应的原子，若接收到该压感球的转动指令，则控制根据该压感球的转动以锁定的原子为中心同步转动；
分子移动：若接收到任一压感球的对相应映射原子的锁定指令，映射锁定相应的原子，若接收到该压感球的移动指令，则控制根据该压感球的移动对对应分子移动相应的位移。
上述手持式晶体交互设备、晶体交互系统及方法通过一个手持式晶体交互设备，将虚拟空间中的微观晶体结构与手持的球体进行映射。这样就可以让使用者直观的、和真实事件一致的方式与微观晶体结构进行交互。尤其是在对晶体结构进行复杂调整的时候，这样的交互方式可以让使用者更专注于调整的结果而不是过程；根据手持式晶体交互设备的压感球位置与虚拟晶体进行映射，映射到虚拟晶体的相应位置，如相应的原子位置或晶胞的顶点位置，从而对应进行位置操作；压感球的球体上还设置有锁定控制开关，锁定控制开关与控制器通信连接并通过映射锁定晶体中的位置，从而对晶体中的原子或晶胞顶点进行位置锁定，以进行后续操作。
附图说明
图1为本发明一实施例的手持式晶体交互设备固定在手中进行操作的部分结构示意图；
图2为发明一实施例的手持式晶体交互设备固定在手中的另一视角的部分结构示意图；
图3为本发明一优选实施例的压感球的部分结构示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明一实施例的手持式晶体交互设备100：控制器20、与控制器20连接的压感球40。
进一步，本实施例的压感球40包括：分隔设置的气压腔42与放置腔44。
本实施例的气压腔42为受力发生形变而改变腔内压力的弹性腔。优选的，本实施例的气压腔由弹性橡胶材料制成。
进一步，本实施例的气压腔42中设置有检测该气压腔42的气压变化以识别是否握住压感球或握球力度、并与数据处理单元通信连接的气压传感器46。
本实施例的放置腔44为刚性腔。本实施例的放置腔44中设置有微电子机械系统、及与微电子机械系统通信并将接收处理后的数据传输给控制器的数据处理单元。
进一步，本实施例的压感球40的球体上还设置有：与控制器20通信连接、并通过映射锁定以锁定虚拟晶体中的位置的锁定控制开关48。锁定控制开关48默认为长关状态、接收到按压超过设定时间为长开状态以控制对晶体中的位置进行锁定，若再按下超过设定时间则回到长关状态，若接收到按压未达到设定锁定时间则控制进行快速点击指令操作。
微电子机械系统包括：检测压感球线性位移和旋转角度的六轴惯性传感器。微电子机械系统（MEMS）的六轴惯性传感器主要由三个轴加速度传感器及三个轴的陀螺仪组成。可以精确的对物理运动包括线性位移和角度旋转做出反应，并将这种反应转换成电信号，通过电子电路进行放大和处理。当使用者移动压感球的时候，传感器会向控制器实时反馈移动的方向、位移和转动角度。
进一步，本实施例的压感球40与控制器20通过固定带60连接并在固定带中内置通信线进行通信。
本实施例的控制器20中设置有与压感球40通信连接的第一通信模块。优选的，本实施例的第一通信模块采用USB模块。
进一步，本实施例的控制器20还包括：主控单元、与主控单元连接的存储器、进行供电的电源模块、及与主控单元连接并受控以与外部设备通信连接以将数据上传的第二通信模块。优选的，第二通信模块采用蓝牙模块以与外界或外部设备进行无线通信。电源模块可以采用电池进行实现。
控制器20实时将压感球40的数据信号通过蓝牙模块给交互软件系统。同时，存储器会储存压感球40数据，供研发调试用。
本发明一实施例的手持式晶体交互设备100包括：第一晶体交互设备、第二交互设备。可以分别通过左右手进行控制。
每个手持式晶体交互设备分别由一个控制器20和一个压感球40构成。控制器20和压感球40之间有固定带60相连接。在固定带60中有基于USB协议的通信线路连接压感球40和控制器20的系统。右手设备与左手设备在外观上是一致的。第一晶体交互设备、第二交互设备只为区别说明，不做限制之用。第一晶体交互设备既可以通过左手进行操作，也可以通过右手进行操作。第二晶体交互设备既可以通过左手进行操作，也可以通过右手进行操作。
本实施例的压感球40由弹性橡胶材料制成，将球内腔体分为两部分，一个是气压腔42，一个是放置腔44。气压腔42是一个空腔，里面填充空气，当使用者用不同力度握住交互球的时候，会改变气压腔42内的压力。气压腔42内壁上有一个气压传感器46，当气压腔42内压力改变时，气压传感器46会实时获取气压改变的数据，从而识别使用者是否握住了压感球40，以及感知使用者握球的实际力度。
放置腔44是一个刚性的腔体，该腔体在使用者握球时不会发生形变。放置腔44内置微电子机械系统和数据处理单元如数据处理芯片。气压传感器46也通过线路与数据处理单元相连。数据处理单元通过USB协议将各传感器的数据发送给控制器20。
压感球40内置微电子机械系统（MEMS）的六轴惯性传感器，六轴惯性传感器主要由三个轴加速度传感器及三个轴的陀螺仪组成。MEMS惯性传感器可以精确的对物理运动包括线性位移和角度旋转做出反应，并将这种反应转换成电信号，通过电子电路进行放大和处理。当使用者移动压感球40的时候，六轴惯性传感器会向控制器20实时反馈移动的方向、位移和转动角度。
压感球40上的锁定控制开关48，开关支持3种状态：长关、长开、保持。锁定控制开关48默认是长关状态，使用者通过按下锁定控制开关48超过设定时间如超过0.7秒并松开，使锁定控制开关48处于长开状态，如果再次按下超过设定时间如超过0.7秒并松开，锁定控制开关48回到长关状态。在任何状态下，使用者可以通过持续按住锁定控制开关48，让其处于保持状态。这时如果松开锁定控制开关48，锁定控制开关48将回到之前的状态。锁定控制开关48还支持快速点击操作，快速按下锁定控制开关48并松开，按压锁定控制开关48持续时间未达到设定时间如持续时间小于0.7秒，锁定控制开关48的状态不会改变，同时会向控制器20发送一个快速点击操作的信号。
每个压感球40可以映射锁定到晶体中的每个原子（同一时刻只能映射锁定到其中的一个）。也可以映射锁定到晶胞的顶点。当使用者双手都佩戴交互球的时候，就可以通过映射锁定到其中两个原子或顶点，然后通过旋转和改变交互球的位置来实时与虚拟晶体交互。
使用者握住压感球40时，球内的气压会改变，越用力，球内的气压越大。压感球40依靠内部的气压传感器46感知气压变化的程度。
气压传感器46利用MEMS技术在单晶硅片上加工出真空腔体和惠斯登电桥，惠斯登电桥桥臂两端的输出电压与施加的压力成正比，经过温度补偿和校准后具有体积小，精度高，响应速度快，不受温度变化影响的特点。输出方式可为模拟电压输出和数字信号输出两种。
在使用前，将压感球40静置，校准非握球时的标准气压。当使用者用不同力度握球时，气压传感器46会将实时的气压转换成电信号，系统通过判断当前气压与标准气压的变化值，来得到握球的相对力度变化。
检测是否握住压感球40，以及握球力度是为了防止在非使用的情况下的误操作。如当压感球40开启的时候放在桌子上，球的滚动可能会导致误操作。加入了握球和握球力度检测后，就可以设定一个力度阀值，检测的力度（气压）低于这个阀值时，压感球40的移动或旋转不会起作用。这样就避免了误操作的问题。因为不同使用者的握力不同，使用者可以在系统中调节这个阀值，以适应不同的使用情况。
本发明一实施例的晶体交互系统，包括：
检测模块：检测第一压感球或第二压感球是否动作，检测第一压感球或第二压感球的位置，根据第一压感球或第二压感球的位置进行映射。
分子切换模块：若接收第一压感球的快速点击指令控制在晶胞和构成晶体的不同分子之间进行切换；
原子切换模块：若接收第二压感球的快速点击指令控制在分子内的不同原子之间进行切换，或在晶胞内的不同顶点之间切换；
锁定模块：若接收到第一压感球与第二压感球中任一压感球的保持指令，控制映射锁定对应原子或晶胞内对应顶点；
位置变化模块：控制将当前压感球的空间位置和姿态映射到对应的原子或顶点，接收到该压感球的移动或转动指令控制改变对应原子或顶点的位置、姿态；
解除锁定模块：若接收到该压感球的解除锁定指令，则控制解除对晶体内的原子或晶胞内对应顶点的操作。
使用者可以通过左手操作压感球40的锁定控制开关48进行快速点击操作，在晶胞和构成晶体的不同分子之间切换。
使用者可以通过右手操作压感球40的锁定控制开关48进行快速点击操作，在分子内的不同原子之间切换，或在晶胞内不同顶点之间切换。
当切换到需要选择的原子或晶胞的某个顶点时，可以通过持续按下任意一个压感球40的锁定控制开关48设置为保持状态，从而将这个压感球40与对应原子或晶胞的顶点锁定。这时，当前压感球40的空间位置和姿态将映射到对应的原子或晶胞的顶点，使用者可以通过移动或旋转压感球40，直接改变对应原子或晶胞的顶点的位置及姿态。由于分子内的原子受到物理和化学原理的约束，一部分原子之间的距离和角度会保持不变，所以通过压感球40移动或旋转一个原子时，这个原子所在分子内的其他原子将按照物理和化学原理相应的移动或旋转。
如果需要解除锁定，使用者可以将锁定控制开关48松开，这时移动或旋转交互球将不会对晶体内的原子或顶点有影响。
锁定状态和非锁定状态切换，通过压感球40上的锁定控制开关48来实现。交互上用锁定控制开关48实现状态切换有很多种方法。可以采用一直按下开关，是锁定状态；如果松开开关，是非锁定状态。当然也可采用其他方式进行实现。
进一步，本实施例的晶体交互系统还包括：分子旋转模块：若接收到任一压感球的相应映射原子的锁定指令，映射锁定相应的原子，若接收到该压感球的转动指令，则控制根据该压感球的转动以锁定的原子为中心同步转动。
使用者通过映射锁定操作，将任意一个压感球40与需要旋转的分子中落在旋转轴上的原子映射锁定。然后使用者通过转动手腕，改变压感球40的空间姿态，对应的分子将以锁定的原子为中心同步旋转。
进一步，本实施例的晶体交互系统还包括：分子移动模块：若接收到任一压感球40相应映射原子的锁定指令，控制锁定相应的原子，若接收到该压感球的移动指令，则控制根据该压感球的移动对对应分子移动相应的位移。
操作时，使用者通过映射锁定操作，将任意一个压感球40与需要移动的分子中任意原子映射锁定，然后使用者可以移动压感球40的空间位置，对应的分子将会实时移动相同的位移。
进一步，本实施例的晶体交互系统还包括：柔性角改变模块：若接收到第一压感球、第二压感球分别映射到对应单键两端的原子的锁定指令，若接收到压感球旋转指令，控制改变分子的柔性角度。
当分子内两个原子由单键相连时，单键两边的分子基团可以绕单键旋转，形成不同的分子立体构象，单键两边的分子基团形成的二面角也称该分子的一个柔性角。
操作时，使用者可以通过映射锁定操作，分别将左右两个压感球40与需要改变柔性角的单键两端的原子映射锁定。然后使用者可以通过旋转压感球40，改变分子的柔性角度。
进一步，本实施例的晶体交互系统还包括：分子相对位置改变模块：若接收到第一压感球、第二压感球映射分别对两个分子中任意原子的锁定指令，控制锁定相应的原子，若接收到第一压感球、第二压感球改变相对位置指令，则控制改变晶体中两个分子的相对位置。
操作时，使用者可以通过映射锁定操作，分别将左右两个压感球40与需要改变的两个分子中任意的一个原子映射锁定。然后使用者可以通过改变压感球40的相对位置，来改变晶体中两个分子的相对位置。
进一步，本实施例的晶体交互系统还包括：分子相对朝向改变模块：若接收到第一压感球、第二压感球映射分别对两个分子中任意原子的锁定指令，控制锁定相应的原子，若接收到压感球旋转指令，则控制改变晶体中两分子的相对朝向。
操作时，使用者可以通过映射锁定操作，分别将左右两个压感球40与需要改变的两个分子中任意的一个原子映射锁定。然后使用者可以通过分别旋转压感球40，来改变晶体中两个分子的相对朝向。
进一步，本实施例的晶体交互系统还包括：晶胞边长改变模块：若接收到第一压感球、第二压感球分别映射到晶胞的一条边长的两个顶点的锁定指令，控制锁定相应的晶胞顶点，若接收到压感球改变相对位置指令，则控制改变对应晶胞边长的长度。
操作时，使用者可以通过映射锁定操作，将左右两个压感球40与需要调整的晶胞的一条边长的两个顶点映射锁定。然后使用者可以通过改变压感球40的相对位置，来改变对应晶胞边长的长度。
进一步，本实施例的晶体交互系统还包括：改变晶胞角度模块：若接收到第一压感球、第二压感球分别映射到晶胞的一个面上的两个不相邻顶点锁定指令，控制锁定晶胞相应顶点，若接收到改变压感球的相对位置，控制改变晶胞对应顶点之间顶点距离以改变顶点所在两条边的夹角度数。
操作时，使用者可以通过映射锁定操作，将左右两个压感球40与需要调整的晶胞的一个面上的两个不相邻顶点映射锁定。然后使用者可以通过改变压感球40的相对位置，来改变对应顶点之间的距离，从而改变顶点所在两条边夹角的度数。
一种晶体交互方法，其特征在于，包括：
检测：检测第一压感球或第二压感球是否动作，检测第一压感球或第二压感球的位置，根据第一压感球或第二压感球的位置进行映射；
分子切换：若接收第一压感球的快速点击指令控制在晶胞和构成晶体的不同分子之间进行切换；
原子切换：若接收第二压感球的快速点击指令控制在分子内的不同原子之间进行切换，或在晶胞内的不同顶点之间切换；
锁定：接收到第一压感球与第二压感球中任一压感球的保持指令，控制映射锁定对应原子或晶胞内对应顶点；
位置变化：控制将当前压感球的空间位置和姿态映射到对应的原子或顶点，接收到该压感球的移动或转动指令控制改变对应原子或顶点的位置、姿态；
解除锁定：若接收到该压感球的解除锁定指令，则控制解除对晶体内的原子或晶胞内对应顶点的操作。
使用者可以通过左手操作压感球40的锁定控制开关48的快速点击操作在晶胞和构成晶体的不同分子之间切换。
使用者可以通过右手操作压感球40的锁定控制开关48的快速点击操作在分子内的不同原子之间切换，或在晶胞内不同顶点之间切换。
当切换到需要选择的原子或顶点时，可以通过持续按下任意一个压感球40的锁定控制开关48设置为保持状态，从而将这个压感球40与对应原子或顶点锁定。这时，当前压感球40的空间位置和姿态将映射到对应的原子或顶点，使用者可以通过移动或旋转压感球40，直接改变对应原子或顶点的位置及姿态。由于分子内的原子受到物理和化学原理的约束，一部分原子之间的距离和角度会保持不变，所以通过压感球40移动或旋转一个原子时，这个原子所在分子内的其他原子将按照物理和化学原理相应的移动或旋转。
如果需要解除锁定，使用者可以将锁定控制开关48松开，这时移动或旋转锁定控制开关48将不会对晶体内的原子或顶点有影响。
锁定状态和非锁定状态切换，通过压感球40上的锁定控制开关48来实现。交互上用锁定控制开关48实现状态切换有很多种方法。可以采用一直按下开关，是锁定状态；如果松开开关，是非锁定状态。当然也可采用其他方式进行实现。
进一步，本实施例的晶体交互系统还包括：分子旋转模块：若接收到任一压感球的锁定指令，映射锁定相应的原子，若接收到该压感球的转动指令，则控制根据该压感球的转动以锁定的原子为中心同步转动。
进一步，本实施例的晶体交互系统还包括：分子旋转：若接收到任一压感球的相应映射原子的锁定指令，映射锁定相应的原子，若接收到该压感球的转动指令，则控制根据该压感球的转动以锁定的原子为中心同步转动。
使用者通过映射锁定操作，将任意一个压感球40与需要旋转的分子中落在旋转轴上的原子映射锁定。然后使用者通过转动手腕，改变压感球40的空间姿态，对应的分子将以锁定的原子为中心同步旋转。
进一步，本实施例的晶体交互系统还包括：分子移动：若接收到任一压感球40相应映射原子的锁定指令，控制锁定相应的原子，若接收到该压感球的移动指令，则控制根据该压感球的移动对对应分子移动相应的位移。
操作时，使用者通过映射锁定操作，将任意一个压感球40与需要移动的分子中任意原子映射锁定，然后使用者可以移动压感球40的空间位置，对应的分子将会实时移动相同的位移。
进一步，本实施例的晶体交互方法还包括：改变柔性角：若接收到第一压感球、第二压感球分别映射到对应单键两端的原子的锁定指令，若接收到压感球旋转指令，控制改变分子的柔性角度。
当分子内两个原子由单键相连时，单键两边的分子基团可以绕单键旋转，形成不同的分子立体构象，单键两边的分子基团形成的二面角也称该分子的一个柔性角。
操作时，使用者可以通过映射锁定操作，分别将左右两个压感球40与需要改变柔性角的单键两端的原子映射锁定。然后使用者可以通过旋转压感球40，改变分子的柔性角度。
进一步，本实施例的晶体交互方法还包括：改变分子相对位置：若接收到第一压感球、第二压感球映射分别对两个分子中任意原子的锁定指令，控制锁定相应的原子，若接收到第一压感球、第二压感球改变相对位置指令，则控制改变晶体中两个分子的相对位置。
操作时，使用者可以通过映射锁定操作，分别将左右两个压感球40与需要改变的两个分子中任意的一个原子映射锁定。然后使用者可以通过改变压感球40的相对位置，来改变晶体中两个分子的相对位置。
进一步，本实施例的晶体交互方法还包括：改变分子相对朝向：若接收到第一压感球、第二压感球映射分别对两个分子中任意原子的锁定指令，控制锁定相应的原子，若接收到压感球旋转指令，则控制改变晶体中两分子的相对朝向。
操作时，使用者可以通过映射锁定操作，分别将左右两个压感球40与需要改变的两个分子中任意的一个原子映射锁定。然后使用者可以通过分别旋转压感球40，来改变晶体中两个分子的相对朝向。
进一步，本实施例的晶体交互方法还包括：改变晶胞边长：若接收到第一压感球、第二压感球分别映射到晶胞的一条边长的两个顶点的锁定指令，控制锁定相应的晶胞顶点，若接收到压感球改变相对位置指令，则控制改变对应晶胞边长的长度。
操作时，使用者可以通过映射锁定操作，将左右两个压感球40与需要调整的晶胞的一条边长的两个顶点映射锁定。然后使用者可以通过改变压感球40的相对位置，来改变对应晶胞边长的长度。
进一步，本实施例的晶体交互方法还包括：改变晶胞角度：若接收到第一压感球、第二压感球分别映射到晶胞的一个面上的两个不相邻顶点锁定指令，控制锁定晶胞相应顶点，若接收到改变压感球的相对位置，控制改变晶胞对应顶点之间顶点距离以改变顶点所在两条边的夹角度数。
操作时，使用者可以通过映射锁定操作，将左右两个压感球40与需要调整的晶胞的一个面上的两个不相邻顶点映射锁定。然后使用者可以通过改变压感球40的相对位置，来改变对应顶点之间的距离，从而改变顶点所在两条边夹角的度数。
本发明通过一个手持式晶体交互设备100，将虚拟空间中的微观晶体结构与手持的球体进行映射。这样就可以让使用者直观的、和真实事件一致的方式与微观晶体结构进行交互。尤其是在对晶体结构进行复杂调整的时候，这样的交互方式可以让使用者更专注于调整的结果而不是过程。
以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
Claims (10)
1.一种手持式晶体交互设备，其特征在于，包括：控制器、与所述控制器连接的压感球，所述控制器中设置有与所述压感球通信连接的第一通信模块，压感球的内腔包括：分隔设置的气压腔与放置腔，所述气压腔为受力发生形变而改变腔内压力的弹性腔，所述放置腔中设置有微电子机械系统及与所述微电子机械系统通信并将接收处理后的数据传输给控制器的数据处理单元，所述气压腔中设置有检测该气压腔的气压变化以识别是否握住压感球或握球力度、并与所述数据处理单元通信连接的气压传感器，所述压感球的球体上还设置有与控制器通信连接并通过映射以锁定晶体中的相应位置的锁定控制开关。
2.根据权利要求1所述的手持式晶体交互设备，其特征在于，所述放置腔为刚性腔，所述微电子机械系统包括：检测压感球线性位移和旋转角度的六轴惯性传感器，所述控制器包括：主控单元、与所述主控单元连接的存储器、进行供电的电源模块、及与所述主控单元连接并受控以与外部设备通信连接以将数据上传的第二通信模块；所述压感球与控制器通过固定带连接并在固定带中内置通信线进行通信，所述锁定控制开关默认为长关状态、接收到按压超过设定时间为长开状态以控制对晶体中的位置进行锁定，若再按下超过设定时间则回到长关状态，若接收到按压未达到设定锁定时间则控制进行快速点击指令操作。
3.一种晶体交互系统，其特征在于，包括：
分子切换模块：接收第一压感球的快速点击指令控制在晶胞和构成晶体的不同分子之间进行切换；
原子切换模块：接收第二压感球的快速点击指令控制在分子内的不同原子之间进行切换，或在晶胞内的不同顶点之间切换；
锁定模块：接收到第一压感球与第二压感球中任一压感球的保持指令，控制映射锁定对应原子或晶胞内对应顶点；
位置变化模块：控制将当前压感球的空间位置和姿态映射到对应的原子或顶点，接收到该压感球的移动或转动指令控制改变对应原子或顶点的位置、姿态；
解除锁定模块：若接收到该压感球的解除锁定指令，则控制解除对晶体内的原子或晶胞内对应顶点的操作。
4.根据权利要求3所述的晶体交互系统，其特征在于，还包括: 检测模块：检测第一压感球或第二压感球是否动作，根据第一压感球或第二压感球的位置进行映射。
5.根据权利要求3所述的晶体交互系统，其特征在于，还包括:
分子旋转模块：若接收到任一压感球对相应映射原子的锁定指令，锁定相应的原子，若接收到该压感球的转动指令，则控制根据该压感球的转动以锁定的原子为中心同步转动；
分子移动模块：若接收到任一压感球对相应映射原子的锁定指令，锁定相应的原子，若接收到该压感球的移动指令，则控制根据该压感球的移动对对应分子移动相应的位移。
6.根据权利要求3所述的晶体交互系统，其特征在于，还包括：柔性角改变模块：若接收到第一压感球、第二压感球分别映射对应单键两端的原子的锁定指令，若接收到压感球旋转指令，控制改变分子的柔性角度。
7.根据权利要求3所述的晶体交互系统，其特征在于，还包括：
分子相对位置改变模块：若接收到第一压感球、第二压感球映射分别对两个分子中任意原子的锁定指令，控制锁定相应的原子，若接收到第一压感球、第二压感球改变相对位置指令，则控制改变晶体中两个分子的相对位置；
分子相对朝向改变模块：若接收到第一压感球、第二压感球映射分别对两个分子中任意原子的锁定指令，控制锁定相应的原子，若接收到压感球旋转指令，则控制改变晶体中两分子的相对朝向。
8.根据权利要求3至7任意一项所述的晶体交互系统，其特征在于，还包括：晶胞边长改变模块：若接收到第一压感球、第二压感球分别映射到晶胞的一条边长的两个顶点的锁定指令，控制锁定相应的晶胞顶点，若接收到压感球改变相对位置指令，则控制改变对应晶胞边长的长度；
改变晶胞角度模块：若接收到第一压感球、第二压感球分别映射到晶胞的一个面上的两个不相邻顶点锁定指令，控制锁定晶胞相应顶点，若接收到改变压感球的相对位置，控制改变晶胞对应顶点之间顶点距离以改变顶点所在两条边的夹角度数。
9.一种晶体交互方法，其特征在于，包括：
分子切换：接收第一压感球的快速点击指令控制在晶胞和构成晶体的不同分子之间进行切换；
原子切换：接收第二压感球的快速点击指令控制在分子内的不同原子之间进行切换，或在晶胞内的不同顶点之间切换；
锁定：接收到第一压感球与第二压感球中任一压感球的保持指令，控制映射锁定对应原子或晶胞内对应顶点；
位置变化：控制将当前压感球的空间位置和姿态映射到对应的原子或顶点，接收到该压感球的移动或转动指令控制改变对应原子或顶点的位置、姿态；
解除锁定：若接收到该压感球的解除锁定指令，则控制解除对晶体内的原子或晶胞内对应顶点的操作。
10.根据权利要求9所述的晶体交互系统，其特征在于，还包括：检测：检测第一压感球或第二压感球是否动作，根据第一压感球或第二压感球的位置进行映射；
另还包括：
分子旋转：若接收到任一压感球对相应映射原子的锁定指令，映射锁定相应的原子，若接收到该压感球的转动指令，则控制根据该压感球的转动以锁定的原子为中心同步转动；
分子移动：若接收到任一压感球的对相应映射原子的锁定指令，映射锁定相应的原子，若接收到该压感球的移动指令，则控制根据该压感球的移动对对应分子移动相应的位移。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010886644.0A CN112068715A (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 手持式晶体交互设备、晶体交互系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010886644.0A CN112068715A (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 手持式晶体交互设备、晶体交互系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112068715A true CN112068715A (zh) | 2020-12-11 |
Family
ID=73659585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010886644.0A Pending CN112068715A (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 手持式晶体交互设备、晶体交互系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112068715A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008113719A (ja) * | 2006-11-01 | 2008-05-22 | Sony Computer Entertainment Inc | コントローラ装置 |
| CN104142823A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-11-12 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 一种输入设备及控制系统 |
| US20160363996A1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-12-15 | Facebook, Inc. | Hand-Held Controller with Pressure-Sensing Switch for Virtual-Reality Systems |
| US20180188850A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Jason Francesco Heath | Sensorized Spherical Input and Output Device, Systems, and Methods |
| WO2019203952A1 (en) * | 2018-04-17 | 2019-10-24 | Pearson Education, Inc. | Systems and methods for applications of augmented reality |
| CN110716685A (zh) * | 2018-07-11 | 2020-01-21 | 广东虚拟现实科技有限公司 | 图像显示方法、图像显示装置及其实体对象 |
| CN111192641A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-05-22 | 深圳晶泰科技有限公司 | 一种用于复杂web 3D场景下用户交互的系统和方法 |
-
2020
- 2020-08-28 CN CN202010886644.0A patent/CN112068715A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008113719A (ja) * | 2006-11-01 | 2008-05-22 | Sony Computer Entertainment Inc | コントローラ装置 |
| CN104142823A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-11-12 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 一种输入设备及控制系统 |
| US20160363996A1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-12-15 | Facebook, Inc. | Hand-Held Controller with Pressure-Sensing Switch for Virtual-Reality Systems |
| US20180188850A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Jason Francesco Heath | Sensorized Spherical Input and Output Device, Systems, and Methods |
| WO2019203952A1 (en) * | 2018-04-17 | 2019-10-24 | Pearson Education, Inc. | Systems and methods for applications of augmented reality |
| CN110716685A (zh) * | 2018-07-11 | 2020-01-21 | 广东虚拟现实科技有限公司 | 图像显示方法、图像显示装置及其实体对象 |
| CN111192641A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-05-22 | 深圳晶泰科技有限公司 | 一种用于复杂web 3D场景下用户交互的系统和方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10921904B2 (en) | Dynamically balanced multi-degrees-of-freedom hand controller | |
| US10520973B2 (en) | Dynamically balanced multi-degrees-of-freedom hand controller | |
| AU2013347935B2 (en) | Computing interface system | |
| EP2754014B1 (en) | Spherical three-dimensional controller | |
| CN103513894B (zh) | 显示设备、远程控制设备及其控制方法 | |
| WO2018081662A1 (en) | Dynamically balanced multi-degrees-of-freedom hand controller | |
| EP3234742A2 (en) | Methods and apparatus for high intuitive human-computer interface | |
| TW200910163A (en) | Interactive pointing device | |
| WO2008008230A2 (en) | A system for sensing yaw rate using a magnetic field sensor and portable electronic devices using the same | |
| CN106293103B (zh) | 基于惯性传感器的四轴飞行器手势控制装置和控制方法 | |
| WO2019084504A1 (en) | MULTI-DEGREE MANUAL CONTROL DEVICE WITH DYNAMIC BALANCING | |
| JPH08511111A (ja) | 姿勢検出の改良 | |
| JPH11513157A (ja) | バーチャル環境の対話式ナビゲーション装置 | |
| US20120139944A1 (en) | Information processing apparatus, information processing system, and information processing method | |
| US10114478B2 (en) | Control method, control apparatus, and program | |
| TW201118662A (en) | Trace-generating systems and methods thereof | |
| CN112068715A (zh) | 手持式晶体交互设备、晶体交互系统及方法 | |
| WO2022041108A1 (zh) | 手持式晶体交互设备、晶体交互系统及方法 | |
| US20180314330A1 (en) | Haptic device linked with augmented reality or virtual reality implementation device | |
| CN112068696A (zh) | Vr头盔、晶体交互系统及方法 | |
| US20070216650A1 (en) | Data Recording Device for Data Processing Units | |
| US10082885B2 (en) | Information input and output apparatus and information input and output method | |
| WO2022041110A1 (zh) | Vr头盔、晶体交互系统及方法 | |
| JP2010157106A (ja) | 入力装置、制御装置、ハンドヘルド装置、制御システム及び制御方法 | |
| US11662835B1 (en) | System and methods for controlling motion of a target object and providing discrete, directional tactile feedback |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |