RU2669084C2

RU2669084C2 - Coordinate input device

Info

Publication number: RU2669084C2
Application number: RU2016149008A
Authority: RU
Inventors: Алексей Евгеньевич Несмеев; Евгений Алексеевич Несмеев
Original assignee: Алексей Евгеньевич Несмеев; Евгений Алексеевич Несмеев
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-10-08
Also published as: RU2016149008A; RU2016149008A3

Abstract

FIELD: input devices.SUBSTANCE: invention relates to input devices. Device comprises the housing with the movable manipulator attached to it, which is equipped with the devices for input and transmission of information on the position of the monitoring devices.EFFECT: technical result is consists in increased accuracy of cursor control.1 cl, 3 dwg

Description

Устройство ввода координат (далее Устройство) - это устройство, состоящее из корпуса и механического манипулятора, преобразующего движение в управляющий сигнал. В частности, сигнал может быть использован для позиционирования курсора или прокрутки страниц. Устройство предназначено для работы с компьютерным оборудованием, а также, может применяться для управления пилотируемой и беспилотной техникой.A coordinate input device (hereinafter referred to as the Device) is a device consisting of a body and a mechanical manipulator that converts movement into a control signal. In particular, a waveform can be used to position the cursor or scroll pages. The device is designed to work with computer equipment, and can also be used to control manned and unmanned vehicles.

Устройство ввода координат представляет собой гибрид компьютерной мыши джойстика и клавиатуры. Известны многочисленные конструкции компьютерных мышей, компьютерных джойстиков, трекболов, например: «Computer mouse US 20120262375 A1», ((Intelligent boundless computer mouse system US 6295051 B1»), Joystick US 4870389 A, ((Combination mouse/trackball input device» US 5280276 A, ((Universal ergonomic computer mouse/trackball US 5648798 A».The coordinate input device is a hybrid of a computer mouse joystick and keyboard. Numerous designs of computer mice, computer joysticks, trackballs are known, for example: “Computer mouse US 20120262375 A1”, ((Intelligent boundless computer mouse system US 6295051 B1 ”), Joystick US 4870389 A, ((Combination mouse / trackball input device” US 5280276 A, ((Universal ergonomic computer mouse / trackball US 5648798 A ".

Однако, как показывает практика, все они обладают значительными недостатками. В частности, джойстики и трекболы отличаются недостаточной точностью управления курсором, а для работы компьютерные мыши необходима ровная поверхность, например стол.However, as practice shows, all of them have significant disadvantages. In particular, joysticks and trackballs are characterized by insufficient cursor control, and computer mice require a flat surface, such as a table.

Предлагаемое Устройство ввода координат лишено перечисленных недостатков присущим компьютерной мыши, джойстику и трекболу, т.к. является гибридом джойстика и компьютерной мыши и представлено фигурами:The proposed coordinate input device is devoid of the above disadvantages inherent in a computer mouse, joystick and trackball, because is a hybrid of a joystick and a computer mouse and is represented by the figures:

Фигура - 1: общий вид Устройства, где 1 - корпус, 2 - подвижный манипулятор, 3 - колесо прокрутки, 4 - программируемые клавиши управления, 5 - клавиша отключения светодиода, лазера или оптического датчика, 7 - эластичный гофрированный рукав, 17 - программируемые клавиши.Figure - 1: general view of the Device, where 1 is the body, 2 is the movable manipulator, 3 is the scroll wheel, 4 are the programmable control keys, 5 is the mute button for the LED, laser or optical sensor, 7 is the flexible corrugated sleeve, 17 are the programmable keys .

Фигура - 2 общий вид устройства, где 6 - программируемые клавишиFigure - 2 general view of the device, where 6 - programmable keys

Фигура - 3, вид Устройства в разрезе, где 8 - призма оптического датчика, 9 - оптический датчик, 10 - фотодиоды, 11 - светодиоды, 12 - акселерометр, 13 - гироскоп, 14 - сферическая опора, 15 - оболочка сферы, 16 - ось сферы. Кроме того, в полостях оболочки расположены аккумулятор или конденсатор, плата обработки информации и другие электронные компоненты (на рисунках не показаны).Figure - 3, a sectional view of the Device, where 8 is the prism of the optical sensor, 9 is the optical sensor, 10 is the photodiode, 11 is the LED, 12 is the accelerometer, 13 is the gyroscope, 14 is the spherical support, 15 is the shell of the sphere, 16 is the axis spheres. In addition, a battery or capacitor, an information processing board, and other electronic components (not shown in the figures) are located in the cavity of the shell.

Основным элементом устройства является подвижный манипулятор 2, оболочка сферы 15 которого может принимать бесконечное число углов наклона относительно оси сферы 16, а также может вращаться вокруг оси сферической опоры.The main element of the device is a movable arm 2, the shell of the sphere 15 of which can take an infinite number of tilt angles with respect to the axis of the sphere 16, and can also rotate around the axis of the spherical support.

Представленное Устройство ввода координат работает следующим образом.Presented Coordinate input device operates as follows.

Устройство устанавливается на ровную поверхность, например на стол. Пользователь кистью правой руки обхватывает подвижный манипулятор 2 (Фигура - 1), так, чтобы колесо прокрутки 3, находилось между указательным и безымянным пальцем. При этом, пользовать, передвигая оболочку сферы 15, относительно центра неподвижной сферической опоры 14, может управлять движением курсора по экрану монитора компьютера, а программируемыми клавишами 4, вводить команды, нажимая на них. При этом, оптический датчик 9, в паре с лазером или светодиодом создающими подсветку (не показаны), считывают информацию со сферической опоры 14, определяют положение курсора. Таким образом, сферическая опора 14, является видоизмененным столом. Также, в случае достижения предела поворота оболочки сферы 15 относительно сферической опоры 14, пользователь может нажатием на клавишу отключения светодиода, лазера или оптического датчика 5, прекратить подачу энергии к нему, лазеру или светодиоду, т.е., «ослепить» оптический датчик 9 (Фигура 3). После этого, передвинуть оболочку сферы 15, относительно сферической опоры 14, убрать палец с клавиши отключения датчика 5, после чего, курсор продолжит быть управляемым. Эта манипуляция соответствует поднятию со стола компьютерной мыши с целью ее переноса для продолжения работы, после того, когда она натыкается на предмет, лежащий на столе, или когда курсор достигает пределов рабочего стола монитора или игрового пространства.The device is installed on a flat surface, such as a table. The user with his right hand grasps the movable manipulator 2 (Figure - 1), so that the scroll wheel 3 is between the index and ring fingers. At the same time, using, moving the shell of the sphere 15, relative to the center of the fixed spherical support 14, it can control the cursor movement on the computer monitor screen, and programmable keys 4, enter commands by clicking on them. In this case, the optical sensor 9, paired with a laser or LED creating a backlight (not shown), read information from the spherical support 14, determine the position of the cursor. Thus, the spherical support 14, is a modified table. Also, if the limit of rotation of the shell of the sphere 15 relative to the spherical support 14 is reached, the user can press the shutdown key of the LED, laser or optical sensor 5 to stop supplying energy to it, the laser or LED, that is, to “blind” the optical sensor 9 (Figure 3). After that, move the shell of the sphere 15 relative to the spherical support 14, remove your finger from the shutdown button of the sensor 5, after which the cursor will continue to be controlled. This manipulation corresponds to raising a computer mouse from the table with the aim of transferring it to continue working after it bumps into an object lying on the table or when the cursor reaches the limits of the monitor’s desktop or game space.

Помимо этого, пользователь, в процессе работы или игры на компьютере, может воспользоваться программируемыми клавишами 6 (Фигура - 2). Они предназначены для некоторых жанров компьютерных игр. Для этого пользователю нужно повернуть подвижный манипулятор 2 приблизительно на 180 градусов, так, чтобы указательный, средний и безымянный пальцы руки пользователя могли свободно разместиться на этих клавишах.In addition, the user, in the process of working or playing on the computer, can use the programmable keys 6 (Figure - 2). They are intended for some genres of computer games. To do this, the user needs to turn the movable arm 2 approximately 180 degrees, so that the index, middle and ring fingers of the user's hand can freely fit on these keys.

Также на корпусе 1, тоже имеются программируемые клавиши 17 (Фигура 1), которыми пользователь может воспользоваться как компьютерной клавиатурой.Also on the housing 1, there are also programmable keys 17 (Figure 1), which the user can use as a computer keyboard.

Для работы подвижного манипулятора 2, он оснащается аккумулятором. Это не совсем удобно, т.к., пользователю придется для работы на устройстве, заряжать аккумулятор или менять батареи на подвижном манипуляторе 2. Для того, чтобы избежать этого, на нижней окружности оболочки сферы 15, под эластичным гофрированным рукавом 7, установлены фотодиоды 10 и светодиоды 11 (возможна установка лазеров), которые осуществляют беспроводную передачу энергии от корпуса 1, к электронным компонентам расположенных на подвижном манипуляторе. Это работает следующим образом: от корпуса 1, по проводу, на светодиоды 11, подается электрический ток под действием которого, светодиоды (или лазеры) 11 излучают свет, а фотодиоды 10, принимают его и генерируют электрическую энергию, которой заряжаются аккумулятор или конденсатор (не показаны), установленные на подвижном манипуляторе 2. При этом связь подвижного манипулятора 2 с компьютером осуществляется по радиоканалу или другим способом описанном ниже.For the operation of the movable arm 2, it is equipped with a battery. This is not very convenient, because, for the user to work on the device, they need to charge the battery or change the batteries on the movable arm 2. In order to avoid this, photodiodes 10 are installed on the lower circumference of the shell of the sphere 15, under the elastic corrugated sleeve 7, and LEDs 11 (the installation of lasers is possible), which carry out wireless energy transfer from the housing 1 to the electronic components located on the movable arm. This works as follows: from the case 1, by wire, to the LEDs 11, an electric current is supplied under the action of which, the LEDs (or lasers) 11 emit light, and the photodiodes 10 receive it and generate electric energy, which charges the battery or capacitor (not shown) mounted on the movable arm 2. In this case, the communication of the movable arm 2 with a computer is carried out via a radio channel or another method described below.

Помимо связи по радиоканалу, подвижный манипулятор 2 может связываться с корпусом 1 в оптическом диапазоне, т.е., рядом с фотодиодами 10 и светодиодами 11, располагаются принимающие и передающие светодиоды (не показаны). Светодиоды, установленные на оболочке сферы 15, передают кодированную информацию принимающим светодиодам, установленным на оси сферы 15, которые принимают сигнал и передают его на декодирующий блок, установленный в корпусе 1. Далее сигнал поступает на компьютер по радиоканалу или по кабелю.In addition to radio communication, the movable arm 2 can communicate with the housing 1 in the optical range, i.e., receiving and transmitting LEDs (not shown) are located next to the photodiodes 10 and the LEDs 11. The LEDs mounted on the shell of the sphere 15 transmit encoded information to the receiving LEDs mounted on the axis of the sphere 15, which receive the signal and transmit it to the decoding unit installed in the housing 1. Next, the signal is transmitted to the computer via a radio channel or cable.

Также на подвижном манипуляторе 2, могут быть установлен гироскоп и акселерометр. Гироскоп определяет угол наклона устройства относительно поверхности Земли, а акселерометр служит для определения ориентации устройства в пространстве, для отслеживания его перемещения. Эти датчики, работая с соответствующим программным обеспечением, могут выполнять функцию оптического датчика компьютерной мыши. При этом, пользователь, передвигая оболочку сферы 15, относительно сферической опоры 14, изменяет положение гироскопа 13 и акселерометра 12, тем самым каждый раз задавая им новые координаты относительно Земли и центра сферической опоры 14. Данные с датчиков анализируются электронной системой подвижного манипулятора 2 и передаются на компьютер или другое анализирующее устройство для вывода на экран монитора в виде курсора управляемого пользователем.Also on the movable arm 2, a gyroscope and an accelerometer can be installed. The gyroscope determines the angle of inclination of the device relative to the surface of the Earth, and the accelerometer serves to determine the orientation of the device in space, to track its movement. These sensors, working with the appropriate software, can serve as the optical sensor of a computer mouse. In this case, the user, moving the shell of the sphere 15, relative to the spherical support 14, changes the position of the gyroscope 13 and the accelerometer 12, thereby each time setting them new coordinates relative to the Earth and the center of the spherical support 14. The data from the sensors are analyzed by the electronic system of the movable manipulator 2 and transmitted to a computer or other analyzing device for displaying on a monitor screen in the form of a cursor controlled by the user.

Устройство может иметь другой внешний вид, а также может производиться в «леворуком» исполнении.The device may have a different appearance, and can also be made in the "left-handed" version.

Claims

The coordinate input device is designed to work with computer equipment, and can also be used to control manned and unmanned vehicles and is a case with programmable keys and a movable manipulator attached to it, on which the scroll wheel and a set of programmable keys are located, and is characterized in that it is movable the manipulator is a fixed sphere attached to the base, on which a movable shell is mounted, where the scroll wheel is located, we program keys, an optical sensor with an LED or laser, as well as a key to turn them off, a gyroscope, an accelerometer, a device for communicating with a computer via a radio channel, photodiodes, lasers or LEDs for transmitting light and generating electric energy, a battery or capacitor of electric energy, transmitting and receiving photodiodes for exchanging data with the device body in the light frequency range.