RU132582U1 - Трехмерный манипулятор - мышь - Google Patents

Abstract

Трехмерный манипулятор - мышь, содержащий корпус с управляющими элементами, соединенными с микропроцессором или компьютером с помощью шин и средств передачи данных, отличающийся тем, что в качестве управляющих элементов используются три двухкоординатных миниджойстика, причем один из них расположен в центральной передней части корпуса между клавишами мыши, а два других расположены на левой и правой вертикальных площадках корпуса в зоне доступа большого пальца и мизинца.

Description

Изобретение относится к устройствам управления объектами, в частности, к устройствам управления объектами, отображаемыми на дисплее компьютера, используемыми в мобильных телефонных аппаратах, бытовых и технологических устройствах, компьютерных манипуляторах. Изобретение может быть использовано для ввода, обработки и вывода данных путем управления объектами любых устройств визуального отображения текстовой и графической информации, а также для управления роботизированными объектами, летательными и подводными аппаратами, управления объектами в компьютерных симуляторах и при трехмерном проектировании.

В настоящее время существует множество устройств обработки и управления информацией (US 4546347, 08.10.1985, US 4751380, 14.06.1988, JP 54-126426, 01.10.1979, EP 0081348 A2, 15.06.1983, EP 0146843 A2, 03.07.1985 и пр.), принцип работы которых основан на том, что курсор устройства, отображаемый на дисплее, связывают электронным способом с механическим сенсором (в простейшем случае шариком, снабженным системой датчиков), а затем перемещают рукой это устройство относительно анализируемой неподвижной поверхности. Существуют и такие изотонические устройства, как трекболы, трекпойнты, тачпады и пр.

Эти устройства позволяют управлять объектами на плоскости, т.е. управление объектами осуществляется за счет обрабатываемых сигналов только по двум координатам (например, X и Y).

Одним из существенных недостатков этих устройств является невозможность одновременного управления по третьей координате (например, Z), т.е. невозможность полноценного управления объектами в пространстве.

Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототипом) является трехмерный микроджойстик, описанный в заявке RU 2301439 C1, 25.10.2005. Трехмерный микроджойстик содержит корпус с управляющей рукояткой, которая соединена с упругим элементом, на поверхности которого расположены тензорезисторы, соединенные с микропроцессором с помощью шин и средств передачи данных. Упругий элемент трехмерного микроджойстика выполнен в форме полого конуса, сужающегося кверху. Конусовидная форма упругого элемента способствует свободному разложению вектора силы, приложенной к управляющей рукоятке трехмерного микроджойстика, на три проекции на координатные оси X, Y и Z за счет размещения тензорезисторов на внешней и внутренней поверхностях конуса таким образом, что они регистрируют комбинации его деформаций в трех плоскостях при различной нагрузке. Тензорезисторы на упругом элементе расположены радиально от центра.

Одним из недостатков прототипа является относительное неудобство управления, так как одной ручкой приходится управлять объектом сразу по трем координатам, что приводит к возникновению ошибок управления.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание простого и, вместе с тем, полноценного трехмерного манипулятора, позволяющего управлять объектом с шестью степенями свободы.

Предложен трехмерный манипулятор-мышь, содержащий корпус с тремя миниджойстиками, соединенными с микропроцессором с помощью шин и средств передачи данных.

Основные отличия заявляемого объекта заключаются в следующем:

- использование трех двухкоординатных миниджойстиков, один из которых расположен в центральной передней части корпуса между клавишами мыши, а два других расположены на левой и правой вертикальных площадках корпуса в зоне доступа большого пальца и мизинца.

- использование двухкоординатных миниджойстиков, обладающих двумя степенями свободы, которые при совместном использовании способны выдавать сигналы управления объектами в трехмерном пространстве с шестью степенями свободы.

- использование оригинальной формы манипулятора, представляющую собой плоское основание со встроенным оптическим сенсором и полусферическую опорную поверхность для кисти руки, выполненную таким образом, чтобы концы фаланг большого, пальца и мизинца находились в области расположения двух горизонтально расположенных боковых миниджойстиков, а указательный, средний и безымянный палец в зоне досягаемости центрального миниджойстика.

- использование двух встроенных клавиш, расположенных слева и справа от центрального миниджойстика.

Предлагаемый трехмерный манипулятор-мышь позволяет управлять перемещением объектов в пространстве, а также управлять вращением объектов вокруг трех взаимно перпендикулярных осей координат.

Для управления перемещением и вращением объекта прикладывают силовое воздействие к управляющим рукояткам миниджойстиков трехмерного манипулятора путем нажатия пальцами руки в направлении требуемого перемещения или вращения объекта и прекращают силовое воздействие при необходимости его остановки.

Описание предлагаемого трехмерного манипулятора поясняется фигурами 1, 2 и 3.

На фигурах 1 и 2 цифрами обозначены:

1 - корпус

2 - миниджойстик центральный

3 - миниджойстик левый

4 - миниджойстик правый

5 - клавиша левая

6 - клавиша правая

7 - опорная поверхность манипулятора

8 - нижняя поверхность манипулятора

9 - оптический сенсор

10 - шарик миниджойстика

На фигурах 1 и 2 показан трехмерный манипулятор на корпусе 1 которого выполненного в форме, удобной для расположения руки оператора, размещены три миниджойстика 2, 3 и 4.

На фигуре 3 показана нижняя поверхность манипулятора 8, на которой расположен оптический сенсор 9.

Удобство в работе с трехмерным манипулятором определяется, во-первых, тем, что он представляет собой легко умещающееся в ладони изделие, а во-вторых, тем, что в процессе работы его управляющие рукоятки обращены к манипулирующим пальцам руки оператора, располагающейся поверх корпуса трехмерного манипулятора.

Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.

Удерживая трехмерный манипулятор-мышь за корпус 1 в руке, нажимают пальцами руки на управляющие рукоятки миниджойстиков 2, 3 и 4 в нужном направлении. Микропроцессор (на фигурах не показан), вычисляет угол приложения силы по формулам, заложенным в его памяти, определяет приращения и перемещает или вращает объект, пока нажат тот или иной миниджойстик.

Скорость перемещения или вращения объекта изменяют путем изменения величины приложенного усилия на управляющую рукоятку миниджойстиков 2, 3 и 4. Каждый миниджойстик способен вырабатывать сигналы управления по двум координатам. Поэтому три джойстика способны управлять объектом с 6-ю степенями свободы - осуществлять перемещение по трем координатам и осуществлять вращение объекта вокруг трех осей 3-х мерной системы координат. Распределение функций каждого джойстика осуществляется программным путем в соответствие с задачами стоящими перед оператором.

Наличие оптического сенсора на нижней поверхности манипулятора позволяет использовать его в качестве компьютерной мыши, при этом миниджойстики могут выполнять функции дополнительных кнопок мыши.

Переключение режимов работы трехмерного манипулятора осуществляется программным путем.

Технический результат

Предлагаемое изобретение позволяет удобно управлять перемещением объекта в пространстве по трем координатам и одновременно управлять вращением объекта в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

Устройство может найти применение при управлении разнообразными виртуальными и реальными объектами, а также при трехмерном проектировании, а в дальнейшем, при работе с трехмерными операционными системами.

Claims (1)

1. Трехмерный манипулятор - мышь, содержащий корпус с управляющими элементами, соединенными с микропроцессором или компьютером с помощью шин и средств передачи данных, отличающийся тем, что в качестве управляющих элементов используются три двухкоординатных миниджойстика, причем один из них расположен в центральной передней части корпуса между клавишами мыши, а два других расположены на левой и правой вертикальных площадках корпуса в зоне доступа большого пальца и мизинца.

   

Images