CN116271796A - 一种双摇杆单手操控手柄 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双摇杆单手操控手柄，属于手柄控制器领域。本发明的双摇杆单手操控手柄，包括手柄主体和若干功能键，手柄主体具有相邻、且不共面的第一操控面和第二操控面，第一操控面上具有拇指操控区，拇指操控区内具有由拇指控制的第一摇杆，第二操控面上具有四指操控区，四指操控区内具有由非拇指控制的第二摇杆。本发明单手即可灵活方便地对两个摇杆进行操作，且摇杆的操作位于不同的操控面上，能够直观对应水平面和垂直面上的空间操控，更加符合多维操作习惯，操作起来简单直观，尤其适用于游戏控制、VR/AR场景交互以及无人机和航模遥控等领域；并且通过对手柄主体的形状和各个功能键的分布优化设计，实现了单手操控手柄的多功能和多用途。

Description

一种双摇杆单手操控手柄

技术领域

本发明涉及一种手柄控制器，更具体地说，涉及一种可用于游戏控制、VR/AR交互和无人机遥控等场景的双摇杆单手操控手柄。

背景技术

手柄是一种常见的输入设备，常用于游戏控制、VR/AR场景交互以及无人机、航模遥控等领域。在很多应用场景中需要通过手柄进行多维度的控制，例如在游戏控制场景中，既有游戏场景角度的旋转控制，也有角色方向的移动控制；在VR/AR三维虚拟场景中，既有虚拟空间的旋转控制，也有方向的控制；在无人机操纵场景中，既有无人机的旋转和高度控制，也有无人机飞行方向的控制。因此，在多维度操控场景中，通常需要采用两个摇杆进行不同维度的控制。

常见的双摇杆手柄都是双手控制手柄，一般在使用时双手握住手柄，利用双手的拇指控制两个摇杆。例如中国专利号ZL201922312436.5公开的“一种AR成像技术用游戏手柄”、中国专利申请号202110347275.2公开的“一种新型无人机手柄及其使用方法”、以及中国专利申请号202111546426.3公开的“游戏手柄”等，这些双摇杆手柄都需要双手进行操作。另外，由于双摇杆手柄的两个摇杆一般都在同一个操控面上，在同一个操控面上既有水平方向的运动控制，也有垂直方向的运动控制，这需要使用者反复练习来适应这种空间的变化控制，并熟练掌握两个摇杆的控制功能，操作起来具有一定难度。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的一个目的在于克服现有双摇杆手柄存在的上述不足，提供一种双摇杆单手操控手柄，采用本发明的技术方案，在手柄主体上具有两个相邻且呈一定夹角设置的操控面，两个操控面上各具有一个摇杆，两个摇杆分别由拇指和其他四指控制，单手即可灵活方便地对两个摇杆进行操作，并且摇杆的操作位于不同的操控面上，更加符合多维操作习惯，易于适应三维立体空间上的操作，操作起来更加简单直观，尤其适用于游戏控制、VR/AR场景交互以及无人机和航模遥控等领域；

本发明的另一个目的在于提供一种多功能单手操控手柄，通过对手柄主体的形状和各个功能键的分布位置优化设计，形成了位于不同位面上的拇指操控区和四指操控区，使得单手各个手指能够控制更多的功能键，进一步丰富了手柄功能性，并且方便根据需要对相应功能键进行拓展或改变功能键形式，实现了单手操控手柄的多功能和多用途。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种双摇杆单手操控手柄，包括手柄主体和分布在手柄主体上的若干功能键，所述手柄主体具有相邻、且不共面的第一操控面和第二操控面，所述第一操控面和第二操控面之间具有夹角α，所述第一操控面上具有拇指操控区，所述拇指操控区内具有由拇指控制的第一摇杆，所述第二操控面上具有四指操控区，所述四指操控区内具有由非拇指控制的第二摇杆。

更进一步地，所述夹角α等于或接近于90°，所述第一操控面为平面或曲面，所述第二操控面为平面或曲面。

更进一步地，所述四指操控区至少包括食指操控区，所述第二摇杆设置在食指操控区内，并由食指控制。

更进一步地，所述拇指操控区与食指操控区之间还设有位于拇指和食指指缝之间的第一左右拨动键。

更进一步地，所述四指操控区还包括中指操控区和无名指操控区，所述中指操控区内具有中指控制键，所述无名指操控区内具有无名指控制键，所述中指操控区和无名指操控区之间还设有位于中指和无名指指缝之间的第二左右拨动键，所述中指控制键和无名指控制键中至少包括一个位于手指指尖位置的前后拨动键。

更进一步地，所述中指控制键和无名指控制键中还包括至少一个滚轮控制键。

更进一步地，所述手柄主体上还设有位于掌心位置的掌托，所述食指操控区与中指操控区之间还设有位于食指和中指指缝之间的指托。

更进一步地，所述四指操控区还包括小指操控区，所述小指操控区内具有小指控制键；所述拇指操控区内还具有除第一摇杆外的拇指控制键，所述食指操控区内还具有除第二摇杆外的食指控制键，且拇指控制键和食指控制键中至少具有一个十字方向键。

更进一步地，还包括用于佩戴在身体上或固定在外物上的手柄安装附件，所述手柄主体安装在手柄安装附件上。

更进一步地，该双摇杆单手操控手柄应用于游戏控制、VR/AR场景交互或无人机和航模遥控。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种双摇杆单手操控手柄，其包括手柄主体和分布在手柄主体上的若干功能键，手柄主体具有相邻、且不共面的第一操控面和第二操控面，第一操控面和第二操控面之间具有夹角α，第一操控面上具有拇指操控区，拇指操控区内具有由拇指控制的第一摇杆，第二操控面上具有四指操控区，四指操控区内具有由非拇指控制的第二摇杆，单手即可灵活方便地对两个摇杆进行操作，并且摇杆的操作位于不同的操控面上，能够直观对应水平面和垂直面上的空间操控，更加符合多维操作习惯，易于适应三维立体空间上的操作，操作起来更加简单直观，尤其适用于游戏控制、VR/AR场景交互以及无人机和航模遥控等领域；

(2)本发明的一种双摇杆单手操控手柄，其夹角α等于或接近于90°，第一操控面为平面或曲面，第二操控面为平面或曲面，第一操控面和第二操控面与拇指及其他四指的贴合度更好，更加适于单手拇指及其他四指的操作；

(3)本发明的一种双摇杆单手操控手柄，其四指操控区至少包括食指操控区，第二摇杆设置在食指操控区内，并由食指控制，由拇指和食指控制两个摇杆，充分利用了人的手指灵活性，使得摇杆的操作更加精细，遥控控制更加稳定；

(4)本发明的一种双摇杆单手操控手柄，其拇指操控区与食指操控区之间还设有位于拇指和食指指缝之间的第一左右拨动键，四指操控区还包括中指操控区和无名指操控区，中指操控区内具有中指控制键，无名指操控区内具有无名指控制键，中指操控区和无名指操控区之间还设有位于中指和无名指指缝之间的第二左右拨动键，中指控制键和无名指控制键中至少包括一个位于手指指尖位置的前后拨动键，采用上述功能键布局，充分利用了指缝对功能键进行拨动，与其他形式的按键相比，拨动键更方便单手操作；

(5)本发明的一种双摇杆单手操控手柄，其中指控制键和无名指控制键中还包括至少一个滚轮控制键，拇指控制键和食指控制键中至少具有一个十字方向键，进一步丰富了手柄功能键的结构形式，以方便常用功能的控制；

(6)本发明的一种双摇杆单手操控手柄，其手柄主体上还设有位于掌心位置的掌托，食指操控区与中指操控区之间还设有位于食指和中指指缝之间的指托，掌托更加利于手部的支撑，使手部操作更加贴合舒适，指托便于快速定位各个手指的操作位置，方便单手盲操；

(7)本发明的一种双摇杆单手操控手柄，其通过对手柄主体的形状和各个功能键的分布位置优化设计，形成了位于不同位面上的拇指操控区和四指操控区，使得单手各个手指能够控制更多的功能键，进一步丰富了手柄功能性，并且方便根据需要对相应功能键进行拓展或改变功能键形式，实现了单手操控手柄的多功能和多用途；

(8)本发明的一种双摇杆单手操控手柄，其还包括用于佩戴在身体上或固定在外物上的手柄安装附件，手柄主体安装在手柄安装附件上，能够方便地佩戴在腰间、手臂以及安装在桌面、扶手、床面等台面或边角上使用，使用灵活方便。

附图说明

图1为本发明的一种双摇杆单手操控手柄的第一角度立体结构示意图；

图2为本发明的一种双摇杆单手操控手柄的后侧结构示意图；

图3为本发明的一种双摇杆单手操控手柄的第二角度立体结构示意图；

图4为本发明的一种双摇杆单手操控手柄的第三角度立体结构示意图；

图5为本发明的一种双摇杆单手操控手柄的第四角度立体结构示意图；

图6为本发明的一种双摇杆单手操控手柄的第一操控面的功能键分布示意图；

图7为本发明的一种双摇杆单手操控手柄的第二操控面的功能键分布示意图；

图8为本发明的一种双摇杆单手操控手柄的单手操作状态示意图；

图9为本发明的一种双摇杆单手操控手柄的右手操作较佳角度示意图。

示意图中的标号说明：

1、手柄主体；1-1、第一操控面；1-2、第二操控面；1-3、掌托；1-4、指托；1-5、安装面；2、拇指操控区；2-1、第一摇杆；2-2、第二拇指控制键；2-3、第三拇指控制键；2-4、第四拇指控制键；2-5、第五拇指控制键；2-6、第六拇指控制键；3、食指操控区；3-1、第二摇杆；3-2、第二食指控制键；4、中指操控区；4-1、第一中指控制键；4-2、第二中指控制键；4-3、第三中指控制键；5、无名指操控区；5-1、第一无名指控制键；5-2、第二无名指控制键；5-3、第三无名指控制键；6、小指操控区；6-1、第一小指控制键；6-2、第二小指控制键；7、第一左右拨动键；8、第二左右拨动键；9、电源开关；10、接插槽；11、信号线。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

[实施例]

结合图1至图8所示，本实施例的一种双摇杆单手操控手柄，通过对手柄的形状和各个功能键的分布位置进行优化，使其能够单手进行控制，其包括手柄主体1和分布在手柄主体1上的若干功能键。更重要的是，在手柄主体1上设置了两个不同的操作位面，利用单手拇指和其他四指进行两个摇杆的单手控制。具体地，手柄主体1具有相邻、且不共面的第一操控面1-1和第二操控面1-2，第一操控面1-1和第二操控面1-2之间具有夹角α，该夹角α限定了两个操控面之间的操作方位关系，可根据人手的拇指和其他四指的生理结构和手指的活动范围进行设置，优选地，夹角α等于或接近于90°，使得第一操控面1-1和第二操控面1-2与拇指及其他四指的贴合度更好，更加适于单手拇指及其他四指的操作；第一操控面1-1上具有拇指操控区2，拇指操控区2内具有由拇指控制的第一摇杆2-1，第二操控面1-2上具有四指操控区，四指操控区内具有由非拇指控制的第二摇杆3-1。两个摇杆分别由拇指和其他四指控制，单手即可灵活方便地对两个摇杆进行操作，并且摇杆的操作位于不同的操控面上，能够直观对应水平面和垂直面上的空间操控，更加符合多维操作习惯，易于适应三维立体空间上的操作，操作起来更加简单直观。

在本实施例中，第一操控面1-1为平面或曲面，第二操控面1-2为平面或曲面。为了保证与手指的自然弯曲相适应，第一操控面1-1和第二操控面1-2采用曲面更佳。需要指出的是，在操控面采用曲面时，上述夹角α为第一摇杆2-1处在第一操控面1-1位置上的切面与第二摇杆3-1处在第二操控面1-2位置上的切面之间的夹角。总之，充分利用拇指和其他四指在基本垂直的两个操控位面上的进行两个摇杆的操作，实现单手在多维空间内的手柄控制。

进一步地，四指操控区至少包括食指操控区3，第二摇杆3-1设置在食指操控区3内，并由食指控制。由拇指和食指控制两个摇杆，充分利用了人的拇指和食指灵活性，使得摇杆的操作更加精细，遥控控制更加稳定。

通过上述设计，解决了现有双摇杆手柄无法单手操作的问题，并且单手操作的两个摇杆位于不同的操控面上，能够直观对应水平面和垂直面上的空间操控，更加符合多维操作习惯，操作更加简单，尤其适用于游戏控制、VR/AR场景交互以及无人机和航模遥控等领域。

作为一款单手操控手柄，除了上述第一摇杆2-1和第二摇杆3-1的控制，还应具有其他功能键。为进一步丰富单手操控手柄的功能性，本实施例中还对手柄的各个功能键的分布位置进行了优化设计，以实现单手操控手柄的多功能和多用途。具体参照图1至图7所示，在拇指操控区2与食指操控区3之间还设有位于拇指和食指指缝之间的第一左右拨动键7，第一左右拨动键7可以利用拇指和食指的左右移动进行拨动控制。四指操控区还包括中指操控区4和无名指操控区5，中指操控区4内具有中指控制键，无名指操控区5内具有无名指控制键，中指操控区4和无名指操控区5之间还设有位于中指和无名指指缝之间的第二左右拨动键8，第二左右拨动键8可以利用中指和无名指的左右移动进行拨动控制；中指控制键和无名指控制键中至少包括一个位于手指指尖位置的前后拨动键，可以利用指尖进行前后拨动控制。采用上述功能键布局，充分利用了指缝对功能键进行拨动，与其他形式的按键相比，拨动键更方便单手操作。进一步地，中指控制键和无名指控制键中还包括至少一个滚轮控制键，进一步丰富了手柄功能键的结构形式，以方便常用功能的控制。四指操控区还包括小指操控区6，小指操控区6内具有小指控制键；拇指操控区2内还具有除第一摇杆2-1外的拇指控制键，食指操控区3内还具有除第二摇杆3-1外的食指控制键，且拇指控制键和食指控制键中至少具有一个十字方向键。

为了方便单手操控手柄的操作，在手柄主体1上还设有位于掌心位置的掌托1-3，掌托更加利于手部的支撑，使手部操作更加贴合舒适；食指操控区3与中指操控区4之间还设有位于食指和中指指缝之间的指托1-4，指托1-4便于快速定位各个手指的操作位置，方便单手盲操。实际操作时，手指在手柄上的位置参照图8所示，拇指位于第一操控面1-1上，其他四指位于第二操控面1-2上，其中食指位于食指操控区3，中指位于中指操控区4，指托1-4位于食指和中指的指缝之间；无名指位于无名指操控区5，小指位于小指操控区6。作为一种功能键分布实例，由于拇指的活动范围大，因此在拇指操控区2内可设置更多的功能键，例如在第一操控面1-1的拇指操控区2内还具有第二拇指控制键2-2、第三拇指控制键2-3、第四拇指控制键2-4、第五拇指控制键2-5和第六拇指控制键2-6，第二拇指控制键2-2可采用十字方向键，位于第一摇杆2-1的下方，其他拇指控制键可以根据需要设计成不同的按键形式。在食指操控区3内还具有第二食指控制键3-2，第二食指控制键3-2可采用十字方向键或其他按键形式，设置在第二摇杆3-1的后侧。中指操控区4内的中指控制键包括第一中指控制键4-1、第二中指控制键4-2和第三中指控制键4-3，第一中指控制键4-1可采用上述的前后拨动键，利用中指指尖前后拨动控制，同时该前后拨动键还可以具有按压触发功能，其余中指控制键可采用普通按键形式。无名指操控区5内的无名指控制键包括第一无名指控制键5-1、第二无名指控制键5-2和第三无名指控制键5-3，第一无名指控制键5-1可采用上述的滚轮控制键，利用无名指指尖前后滚动控制，其余无名指控制键可采用普通按键形式。小指操控区6内的小指控制键包括第一小指控制键6-1和第二小指控制键6-2，第一小指控制键6-1和第二小指控制键6-2可设置在第二操控面1-2的边缘，可采用按压控制键形式。上述控制键的结构形式和位置设置并非唯一实施方式，可以根据手柄的用途进行控制键结构形式和位置的调整。通过对手柄主体的形状和各个功能键的分布位置优化设计，形成了位于不同位面上的拇指操控区和四指操控区，使得单手各个手指能够控制更多的功能键，进一步丰富了手柄功能性，并且方便根据需要对相应功能键进行拓展或改变功能键形式，实现了单手操控手柄的多功能和多用途。

本实施例的双摇杆单手操控手柄，其创新在于手柄上两个操控面的设计和各个功能键的布局，对于手柄中各个按键的具体电路结构均与现有技术相同，各个功能键实现的对应功能也是根据需要进行设定的，此部分不是本发明的创新所在，故对此不再展开说明。例如摇杆及其他功能键均可采用电位器输出控制信号，在手柄内部还可设置发光体、发音器、六轴陀螺仪和振动马达等。手柄可以采用锂电池充电或外接电源充电等形式，手柄的通信可采用蓝牙无线通信或USB等信号线11有线通信等。手柄上还可设置电源开关9等。

本实施例的双摇杆单手操控手柄，需要固定后进行操作，为此其还包括用于佩戴在身体上或固定在外物上的手柄安装附件，手柄主体1安装在手柄安装附件上，使手柄能够方便地佩戴在腰间、手臂以及安装在桌面、扶手、床面等台面或边角上使用，使用灵活方便。如图5所示，作为一种实施方式，在手柄主体1上设有安装面1-5，在安装面1-5上具有接插槽10，手柄主体1可通过接插槽10与手柄安装附件连接，在佩戴时，手柄安装附件可以是绑带，绑带通过插接件与接插槽10连接在一起，可以通过绑带将手柄佩戴在腰间或手臂上；在安装在台面上时，手柄安装附件可以是底座板，底座板通过其上的插扣与接插槽10连接在一起，可以放置在桌面或床面上使用，当然，也可以在底座板的底部或直接在安装面1-5上设置不干胶，粘贴固定在特定位置上使用；另外，手柄利用手柄安装附件还可以安装在台面、平面、边角等位置使用。当然，上述的手柄安装附件与手柄主体1的连接方式并不局限与上述的接插槽10，还可以采用其他现有连接方式，例如在佩戴时，可以在安装面1-5上设置供皮带或绑带穿过插孔，利用皮带或绑带进行佩戴使用。

此外，根据不同消费者的使用习惯，该双摇杆单手操控手柄可以具有左手手柄和右手手柄两种，左手手柄和右手手柄基本对称，可以左手操作，也可以右手操作。该双摇杆单手操控手柄可应用于游戏控制、VR/AR场景交互或无人机和航模遥控。除了第一摇杆2-1和第二摇杆3-1以外，手柄上的其他功能键可根据游戏控制、VR/AR场景交互或无人机和航模遥控等使用场景的不同进行调整。一般来说，第一摇杆2-1和第二摇杆3-1可用于三维空间的移动控制，以图9中右手手柄为例，在手柄安装后，第一操控面1-1可位于上部，第二操控面1-2位于侧面，此时手柄的角度与手的自然放置状态更为贴合，使手柄操作更加舒适，并且第一摇杆2-1位于上部可用于三维空间中水平方向的控制，第二摇杆3-1位于侧面可用于三维空间中垂直方向的控制。例如在游戏以及VR/AR场景交互中，第一摇杆2-1可用于水平方向的视角转动，第二摇杆3-1可用于垂直方向的视角转动；在无人机和航模遥控中，第一摇杆2-1可用于水平面上的移动方向控制，第二摇杆3-1可用于垂直面上的移动方向控制。

本发明的一种双摇杆单手操控手柄，在手柄主体上具有两个相邻且呈一定夹角设置的操控面，两个操控面上各具有一个摇杆，两个摇杆分别由拇指和其他四指控制，单手即可灵活方便地对两个摇杆进行操作，并且摇杆的操作位于不同的操控面上，更加符合多维操作习惯，易于适应三维立体空间上的操作，操作起来更加简单直观，尤其适用于游戏控制、VR/AR场景交互以及无人机和航模遥控等领域。并且，通过对手柄主体的形状和各个功能键的分布位置优化设计，形成了位于不同位面上的拇指操控区和四指操控区，使得单手各个手指能够控制更多的功能键，进一步丰富了手柄功能性，并且方便根据需要对相应功能键进行拓展或改变功能键形式，实现了单手操控手柄的多功能和多用途。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双摇杆单手操控手柄，包括手柄主体(1)和分布在手柄主体(1)上的若干功能键，其特征在于：所述手柄主体(1)具有相邻、且不共面的第一操控面(1-1)和第二操控面(1-2)，所述第一操控面(1-1)和第二操控面(1-2)之间具有夹角α，所述第一操控面(1-1)上具有拇指操控区(2)，所述拇指操控区(2)内具有由拇指控制的第一摇杆(2-1)，所述第二操控面(1-2)上具有四指操控区，所述四指操控区内具有由非拇指控制的第二摇杆(3-1)。

2.根据权利要求1所述的双摇杆单手操控手柄，其特征在于：所述夹角α等于或接近于90°，所述第一操控面(1-1)为平面或曲面，所述第二操控面(1-2)为平面或曲面。

3.根据权利要求1所述的双摇杆单手操控手柄，其特征在于：所述四指操控区至少包括食指操控区(3)，所述第二摇杆(3-1)设置在食指操控区(3)内，并由食指控制。

4.根据权利要求3所述的双摇杆单手操控手柄，其特征在于：所述拇指操控区(2)与食指操控区(3)之间还设有位于拇指和食指指缝之间的第一左右拨动键(7)。

5.根据权利要求3所述的双摇杆单手操控手柄，其特征在于：所述四指操控区还包括中指操控区(4)和无名指操控区(5)，所述中指操控区(4)内具有中指控制键，所述无名指操控区(5)内具有无名指控制键，所述中指操控区(4)和无名指操控区(5)之间还设有位于中指和无名指指缝之间的第二左右拨动键(8)，所述中指控制键和无名指控制键中至少包括一个位于手指指尖位置的前后拨动键。

6.根据权利要求5所述的双摇杆单手操控手柄，其特征在于：所述中指控制键和无名指控制键中还包括至少一个滚轮控制键。

7.根据权利要求5所述的双摇杆单手操控手柄，其特征在于：所述手柄主体(1)上还设有位于掌心位置的掌托(1-3)，所述食指操控区(3)与中指操控区(4)之间还设有位于食指和中指指缝之间的指托(1-4)。

8.根据权利要求5所述的双摇杆单手操控手柄，其特征在于：所述四指操控区还包括小指操控区(6)，所述小指操控区(6)内具有小指控制键；所述拇指操控区(2)内还具有除第一摇杆(2-1)外的拇指控制键，所述食指操控区(3)内还具有除第二摇杆(3-1)外的食指控制键，且拇指控制键和食指控制键中至少具有一个十字方向键。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的双摇杆单手操控手柄，其特征在于：还包括用于佩戴在身体上或固定在外物上的手柄安装附件，所述手柄主体(1)安装在手柄安装附件上。

10.根据权利要求9所述的双摇杆单手操控手柄，其特征在于：该双摇杆单手操控手柄应用于游戏控制、VR/AR场景交互或无人机和航模遥控。

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