CN203799336U - 一种基于移动平面的键盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于移动平面的键盘，包括一个键盘基板、至少一个移动平面和若干按键；所述移动平面通过米字型滑轨安装在键盘基板上，并在米字型滑轨的约束下实现上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个方位的移动；所述若干按键固定安装在所述移动平面上，用于在所述移动平面处于不同方位时，对应输出不同字符。本实用新型设计的键盘不仅能全部输入目前键盘所有需要的各种字母和符号，而且能有效减少键盘按键数量、缩小键盘体积和提高打字效率，同时设计实现了键盘/鼠标合二为一，其设计原理能应用狭小控制板上的键盘设计及虚拟键盘设计。

Description

一种基于移动平面的键盘

技术领域

本实用新型涉及键盘输入技术领域，特别是涉及一种基于移动平面的键盘。

背景技术

随着科技发展，各种智能设备及产品(计算机、手机、数控设备等)广泛应用现实生活中。这些智能设备和产品，需要通过可靠高效的人机交互设备输入指令。而发明于17世纪的键盘，因为可靠和高效率，始终在计算机输入设备中占据不可替代的地位。尤其是20世纪40年代计算机发明以来，键盘作为一种主要的计算机输入设备，被广泛应用。但是，目前的键盘存在按键数量多、影响输入效率、体积无法缩小等明显缺陷。

以目前的101、104标准计算机键盘为例，键盘主要输入的是大小写英文字符、阿拉伯数字、控制符号等等。为实现这些字符的输入，目前的键盘均参照17世纪发明的打字机键盘的方式，将按键按照一定方式平面排列在键盘基板上。由于键盘按键是平面排列的，需要排列如此多按键，需要的面积也必然很大，这导致目前键盘的长期存在并无法解决的三个问题：

一、严重影响打字效率，打字效率已经到极限。

由于目前键盘按键数量多，人在输入时，大多数人先要眼睛找到字母按键，然后手指悬空在键盘上下左右运动找到按键后才能按下打字，除非是经过专业培训才能使用“盲打”。这样的输入方式，手的运动范围很大，即使是经过专业训练，打字速度已经到极限。

二、手长期悬空打字导致肌肉疲劳和损伤。

另外，由于手悬空在键盘上操作，用键盘输入时手腕的疲劳一直是难以解决的问题，有些专业打字员因长期打字导致手部疾病发生。虽然目前有“人体工程键盘”等方法减少手腕疲劳等方法，但实质上没有减少键盘按键数量以及平面排列的方式，手悬空运动的方式没有改变，解决问题有限。

三、键盘体积无法缩小，携带不方便。

由于目前很多人机交互式电子设备都可以通过技术进步做到体积减少，但由于字母和符号的主要设备——键盘体积大，一直无法小型化。特别是笔记本电脑、穿戴式计算机、手持平板电脑等面世以来，键盘成了这些便携设备主要的“瓶颈”。另外，现在的汽车、飞机、家用电器越来越多地采用计算机作为控制设备，在狭小的汽车、飞机驾驶面板上以及家用电器控制面板上去安排100多个字符按键显然是不可能。

专利CN202975981U提出了一种面移式键盘，虽减少了按键数量，但其每个按键只能布置3个不同的字符，若要满足能输入QWERTY键盘的所有字符，仍需要32个按键，需占据较大的键盘体积，且输入字符时，仍涉及的Num Lock和Symbol Lock等切换键，加大了字符输入难度，影响打字效率。另外，该面移式键盘的按键仅能随移动平面在上下方向移动，不适合鼠标的多方向移动需求，因此无法将鼠标功能融合到键盘上，需要另外插接鼠标。

针对上述问题，本实用新型提出了一种新的基于移动平面的键盘及应用该键盘的输入方法。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于移动平面的键盘，用于解决常用键盘的按键过多、操作不便、需插接鼠标等技术问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于移动平面的键盘，包括一个键盘基板、至少一个移动平面和若干按键；

所述移动平面通过米字型滑轨安装在键盘基板上，并在米字型滑轨的约束下实现上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个方位的移动；

所述若干按键固定安装在所述移动平面上，用于在相应按键通过移动平面运动到不同位置，并按下该按键后，对应输出不同的字符。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种基于移动平面的键盘，该键盘不仅能全部输入目前键盘所有需要的各种字母和符号，而且能有效减少键盘按键数量、缩小键盘体积，尤其是还能在输入主要的字母和符号时，手指基本固定在按键上不移动，从而提高打字效率。同时，其设计原理也可以广泛应用在汽车、飞机以及各种家电、自控设备产品上，使在狭小控制板上能布置很少的按键，但又能实现所有字符的输入，甚至在平板电脑的虚拟键盘上采用本实用新型原理，也可以解决虚拟键盘遮盖大半个屏幕的问题。此外，本实用新型移动平面由于有8个方位的运动可能，还可以将传统鼠标功能融合到键盘上，从而实现鼠标和键盘合一。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述键盘设有两个移动平面，对称地布置在所述键盘基板的左右两边。

进一步，所述两个移动平面上均固定安装有按伸展的五指形状分布的五个按键，且各按键的排列方式与QWERTY键盘的排列方式相适应，用于实现QWERTY键盘中所有通用字母、数字、符号和控制符的输入。

进一步，所述键盘基板上还设置有回车键和大小写切换键。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过按键移动的不同位置区分，使多个字符共用一个按键，从而使原来QWERTY键盘多行排列的字符按键，变成一行排列，减少了键盘按键数量，缩小了键盘体积。通过合理的键位安排，整个发明也兼顾了传统的键盘输入习惯，利于推广应用。

进一步，所述两个移动平面上均根据按键的位置和手掌的形状设置有掌托。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置掌托，解决了传统键盘手腕悬空的疲劳问题，从而提高打字效率。

进一步，所述移动平面上安装有定位柱，且所述定位柱在所述米字型滑轨上定位滑动，用于使所述移动平面在米字型滑轨的约束下实现上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个方位的移动。

进一步，所述移动平面为八角形，八角形各边按其所处方位分别代表上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个位置，且所述键盘基板上设置有用于安装该移动平面的八角形凹槽，所述八角形凹槽的八个边上均安装有一个带有回位弹簧的位置识别行程开关。

进一步，所述键盘基板上还设有显示装置，其连接所有位置识别行程开关，用于显示在所述移动平面处于不同方位时，各按键对应的输入字符。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过定位柱和回位弹簧，使手的运动控制在在一个很小的范围内，并能清晰感觉移动平面所处的不同位置，同时设置了显示装置来提示输入字符，解决了因手指始终在按键上，遮盖了按键，造成的输入不便问题。

进一步，任一所述的米字型滑轨上安装有八对鼠标定位光电管，分别用于识别鼠标操作模式中上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个方向的鼠标运动轨迹。

进一步，所述键盘基板上还设有键盘/鼠标切换键，用于实现键盘操作模式和鼠标操作模式的切换。

进一步，所述移动平面上中的任意两个按键，分别作为鼠标左键和鼠标右键，用于在按键通过移动平面运动到不同位置，并按下相应按键后，对应显示不同方向的鼠标运动轨迹。

采用上述进一步方案的有益效果是：使键盘具备鼠标功能，进一步减少计算机外接设备，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型所述基于移动平面的键盘的结构示意图；

图2为本实用新型所述基于移动平面的键盘的电路原理图；

图3为本实用新型实施例中应用所述基于移动平面的键盘的输入方法示意图；

图4为本实用新型所述基于移动平面的键盘的工作示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、键盘基板，2-1、左手移动平面，2-2、右手移动平面，3-1、左米字型滑轨，3-2、右米字型滑轨，4-1、左定位柱，4-2、右定位柱，5-1、左掌托，5-2、右掌托，6-1、左手显示装置，6-2、右手显示装置，7、大小写切换键，8、回车键，9、鼠标/键盘切换键，10、鼠标定位光电管，LK1-LK5、左手复合按键，RK1-RK5、右手复合按键，LS1-LS8、左手位置识别行程开关，RS1-RS8、右手位置识别行程开关。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实施例提出了一种基于移动平面的键盘，包括一个键盘基板1、至少一个移动平面和若干按键；所述移动平面通过米字型滑轨安装在键盘基板上，并在米字型滑轨的约束下实现上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个方位的移动；所述若干按键固定安装在所述移动平面上，用于在相应按键通过移动平面运动到不同位置，并按下该按键后，对应输出不同的字符。

在硬件设计上，本实施例的基于移动平面的键盘还有以下改进。如图1所示，本实施例设有两个移动平面，对称地布置在所述键盘基板的左右两边，分别为左手移动平面2-1和右手移动平面2-2，相应的米字型滑轨也分为左米字型滑轨3-1和右米字型滑轨3-2，且两个移动平面上分别安装有能在米字型滑轨上定位滑动的左定位柱4-1和右定位柱4-2，这两个定位柱用于使所述移动平面在相应米字型滑轨的约束下实现上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个方位的移动。所述两个移动平面上均固定安装有按伸展的五指形状分布的五个按键，左手移动平面的五个按键LK1至LK5合称为左手复合按键，右手移动平面的五个按键RK1至RK5合称为右手复合按键，对应按键的位置和手掌的形状分别设置有左掌托5-1和右掌托5-2。

左手移动平面和右手移动平面的结构与工作原理完全一致，下面以左手移动平面为例进行详细说明。

所述移动平面为八角形，八角形各边按其所处方位分别代表上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个位置，且所述键盘基板上设置有用于安装该移动平面的八角形凹槽，所述八角形凹槽的八个边上均安装有一个带有回位弹簧的位置识别行程开关，如图1所示，LS1至LS8为左移动平面的八个左手位置识别行程开关，RS1至RS8为右移动平面的八个右手位置识别行程开关。为了显示当所述移动平面处于不同方位时，各按键对应的输入字符，所述键盘基板上还设有左手显示装置6-1和右手显示装置6-2，其连接相应位置识别行程开关，用于提示按键输入字符。

由于位置识别行程开关自带回位弹簧，可以起到回中弹簧作用，8个位置识别行程开关在无外力施加下，使左手移动平面处于“中”的位置，此时按下左手复合按键后，可以分别输入5个不同的字符。当左手按在左掌托上时，推动左手移动平面向“上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上、右斜下”任意8个方向移动时，对应方向上的左手位置识别行程开关其中有一个必然接通，此时再按压左手复合按键后，其输入到键盘芯片的电压，由于位置识别行程开关的接通，电路发生变化，电压也随着变化，键盘电路可以输出另外不同于“中”位置的另外5个不同字符。另外，键盘基板上还设置有两个常用的固定键，即大小写切换键7(CapsLK键)和回车键8(Enter键)。

本实施例中，所述键盘基板上还设有键盘/鼠标切换键9，用于实现键盘操作模式和鼠标操作模式的切换。鼠标操作模式下的工作原理为：任一所述的米字型滑轨上安装有八对鼠标定位光电管10，分别用于识别鼠标操作模式中上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个方向的鼠标运动轨迹；从左手复合按键或右手复合按键选择两个按键分别作为鼠标左键和鼠标右键，用于在按键通过移动平面运动到不同位置，并按下相应按键后，对应显示不同方向的鼠标运动轨迹；当移动平面带动相应定位柱移动到不同方位时，某一方向上的鼠标定位光电管被遮挡，按下按键后通过键盘芯片能识别该位置，给出鼠标的运动定位。另外，也可以选择三个按键，分别作为鼠标的左、中、右按键，实现键盘/鼠标合二为一。

图2是基于移动平面的键盘的电路原理图，左手复合按键和右手复合按键分别和其识别电阻(R1、R2……R10)串联后再并联，形成10个不同阻值用以识别复合按键是哪一个被按下。左手位置识别行程开关和右手位置识别行程开关也分别先和识别电阻(R11、R12……R28)串联后再并联，也形成18个不同阻值判定行程开关哪一个被触发。按键组和行程开关组再串联，这样可以形成10*9＝90个不同阻值的电路回路，成为电阻矩阵。这里，所述移动平面滑动到预设位置时，会带动其连接的滑动变阻器或多触点开关，发送相应的信息至键盘芯片，单个按键被按压后触发的信号也会发送给键盘芯片，键盘芯片对根据预设的程序对接收的两组信号进行判别，就可以对应输出不同的90个字符。左手显示装置也因为不同位置的位置识别行程开关接通而显示当前位置5个左手复合按键代表的不同输入字符，便于输入。当鼠标/键盘切换键(Mouse/Key键)按下时，整个电路由于识别电阻R29、R30……等并接上去后，使整个电路回路发生较大的变化，因此键盘芯片将输入信号识别为鼠标模式。鼠标定位光电管随上下左右方位不同而被遮挡，分别串接不同识别电阻，键盘芯片通过特定Rom/Ram程序识别方位，输入计算机等设备用以鼠标定位。此时按压右手移动平面上的Rk2、Rk3、Rk4键，在鼠标模式下，键盘芯片处理为鼠标左、中、右按键输入到计算机等设备。

本实施例将原来平面排列的按键移动起来，利用手掌或手指推动按键上下左右移动，每个按键都有“上、中、下、左、右、左斜上、右斜上、左斜下、右斜下”九个相对移动位置，可以在一个按键上安排布置9个不同的字符，使9个字符共用复合使用一个按键。例如，某个按键在“中”位置时，按下后可以输入字符“B”；当将其推到“上”位置时，按下后可以输入字符“A”；当将其推到“下”位置时，按下后可以输入字符“C”。这样一来，目前QWERTY键盘平面排列的3排按键，就可以变成一排。理论上讲，大多数人有10个手指，因此安排10个可以上、中、下移动的按键，可以形成10*3＝30个不同位置，安排30个字符输入，这样就可以实现26个英文字符输入了。再通过左、右、斜上、斜下等不同位置区分，这10个按键就能实现所有常用字符的输入。为了在输入时确定按键的位置，需要在移动平面上安排回位弹簧，这样使手在推动移动平面移动时，可以清晰感觉到按键在“上、中、下”不同位置，方便输入。对于鼠标操作模式，由于移动平面有8个方位的运动可能，与键盘操作模式相同，可通过按键实现鼠标左、右键多方向的移动需求。

利用本实施例设计的基于移动平面的键盘，简化了传输的输入方法，如图3所示，本实施例采用该基于移动平面的键盘的输入方法，包括以下步骤：推动移动平面，使移动平面在米字型滑轨约束下实现上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个方位的移动；当相应按键随着移动平面运动到不同位置时，按下该按键，对应输出不同的字符。

该输入方法中，当需要鼠标输入时，按下键盘/鼠标切换键,再按下移动平面中作为鼠标左键和鼠标右键的按键，随移动平面所处位置，对应显示不同方向的鼠标运动轨迹。同理，按下大小写切换键(CapsLK键)和回车键(Enter键)时，输出不同的字符。

采用本实施例的基于移动平面的键盘输入字符时，手指始终在按键上，另外设置一个掌托用手掌去推按键移动，这样可以使得键盘输入时，不再去移动手指找按键，能极大提高字符输入效率，并且减轻手部疲劳。因为手指在输入时始终在按键上，这样很容易就让人习惯，不经过专业培训也能实现“盲打”。另外，由于手指始终在按键上，遮盖了按键，所以还要设置一个显示装置，用于提示输入字符，一种方式是通过软件显示在计算机屏幕上，另一种方式是通过硬件显示(如液晶显示条)在键盘表面其他位置。

为实现通过很少的按键输入现有101、104键盘所有字符的输入，需要对按键进行合理的编排。如图1所示，基于移动平面的键盘上即安排LK1、LK2、LK3、LK4、LK5、RK1、RK2、RK3、RK4、RK5共10个移动按键(对应人的左右手)以及两个固定按键CapsLK(大小写切换键),Enter(回车键)。本实用新型的打字按键编排方式如下：

一、基本英文字母打字键位编排

在键位排列上，由于“QWERTY”键盘按键的排列方式已经形成习惯，本实用新型并不打算改变原来键盘键位排列方式，其基本思路是将基础英文字母打字键位安排在“上、中、下”三个主要移动方向上，按键和移动平面的位置形成的小写英文字母键位表可以安排如表1：

表1

由于上述基本英文字母键位安排和目前的“QWERTY”键盘是一致的，符合目前流行的键盘打字手法，仅仅是原来手悬空上下移动改成手掌上下移动，所以推广起来容易。另外，由于“，”、“.”、英文连字符“_”、Space(空格键)在字母输入时也经常使用，属于常用字母键，所以安排在英文字母基本键位表中。如图4所示，即为基于移动平面的键盘的原理图，当5个字符按键“ASDFG”向上移动后，由于位置变动了，就可以进行“QWERT”这5个字符的输入；当其处于“中”的位置时，就可以进行“ASDFG”这五个字符的输入；当其向下移动后，就可以进行“ZXCVB”的另外5个字符输入。

当大小写切换键(CapsLk键)处于闭合状态时，复合按键用于26个大写英文字母输入。大写英文字母键位安排如表2所示。

表2

二、数字及符号、控制符打字键位编排

数字、符号和计算机控制符的输入，安排在“左、右、斜上、斜下”等位置，具体如表3所示：

表3

上述键位安排，把现有键盘上所有字母、数字及符号完全编排完了，可以由10个复合按键实现输入。除此之外，回车键(Enter)是常用按键，则安排在键盘其他位置上。基于移动平面的键盘总计有12个按键，就能完全实现目前流行的计算机101键盘上所有功能，极大地减少了键盘面积。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于移动平面的键盘，其特征在于，包括一个键盘基板、至少一个移动平面和若干按键；

所述移动平面通过米字型滑轨安装在键盘基板上，并在米字型滑轨的约束下实现上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个方位的移动；

所述若干按键固定安装在所述移动平面上，用于在相应按键通过移动平面运动到不同位置，并按下该按键后，对应输出不同的字符。

2.根据权利要求1所述的基于移动平面的键盘，其特征在于，所述键盘设有两个移动平面，对称地布置在所述键盘基板的左右两边。

3.根据权利要求2所述的基于移动平面的键盘，其特征在于，所述两个移动平面上均固定安装有按伸展的五指形状分布的五个按键，且各按键的排列方式与QWERTY键盘的排列方式相适应，用于实现QWERTY键盘中所有通用字母、数字、符号和控制符的输入。

4.根据权利要求3所述的基于移动平面的键盘，其特征在于，所述键盘基板上还设置有回车键和大小写切换键。

5.根据权利要求3所述的基于移动平面的键盘，其特征在于，所述两个移动平面上均根据按键的位置和手掌的形状设置有掌托。

6.根据权利要求1所述的基于移动平面的键盘，其特征在于，所述各移动平面上安装有定位柱，且所述定位柱在所述米字型滑轨上定位滑动，用于使所述移动平面在米字型滑轨的约束下实现上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个方位的移动。

7.根据权利要求1所述的基于移动平面的键盘，其特征在于，所述移动平面为八角形，八角形各边按其所处方位分别代表上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个位置，且所述键盘基板上设置有用于安装该移动平面的八角形凹槽，所述八角形凹槽的八个边上均安装有一个带有回位弹簧的位置识别行程开关。

8.根据权利要求7所述的基于移动平面的键盘，其特征在于，所述键盘基板上还设有显示装置，其连接所有位置识别行程开关，用于显示在所述移动平面处于不同方位时，各按键对应的输入字符。

9.根据权利要求1至8中任一所述的基于移动平面的键盘，其特征在于，任一所述的米字型滑轨上安装有八对鼠标定位光电管，分别用于识别鼠标操作模式中上、下、左、右、左斜上、左斜下、右斜上和右斜下八个方向的鼠标运动轨迹。

10.根据权利要求9所述的基于移动平面的键盘，其特征在于，所述键盘基板上还设有键盘/鼠标切换键，用于实现键盘操作模式和鼠标操作模式的切换；所述移动平面上中的任意两个按键，分别作为鼠标左键和鼠标右键，用于在按键通过移动平面运动到不同位置，并按下相应按键后，对应显示不同方向的鼠标运动轨迹。