RU87813U1

RU87813U1 - PERSONAL COMPUTER INFORMATION SYSTEM

Info

Publication number: RU87813U1
Application number: RU2009117761/22U
Authority: RU
Inventors: Михаил Васильевич Короткий; Василий Михайлович Короткий
Original assignee: Михаил Васильевич Короткий
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2009-10-20

Abstract

1. Система ввода информации в персональный компьютер, содержащая средства для формирования электрических сигналов, соответствующих набору заданных символов, и линию связи для их передачи на входной порт компьютера, отличающаяся тем, что указанные средства включают первый и второй блоки преобразования электрических сигналов, связанные с первой и второй группами датчиков, чувствительные органы которых выполнены с возможностью размещения преимущественно в области ладонной поверхности фаланг пальцев и кисти правой и левой рук оператора для формирования электрических сигналов под действием давления, прикосновения или перемещения, причем электрические выводы чувствительных органов первой и второй групп датчиков подключены соответственно к входам первого и второго блоков преобразования электрических сигналов, выходы которых соединены через проводной, инфракрасный или радиочастотный каналы линии связи с входным портом компьютера. ! 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что чувствительные органы датчиков первой и второй групп размещены на несущих элементах в виде подложек, насадок или перчаток для правой и левой рук, количество датчиков в каждой группе находится в диапазоне 10-42, причем первый и второй блоки преобразования электрических сигналов выполнены с возможностью размещения преимущественно на запястье правой и левой рук оператора. ! 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что часть датчиков первой и второй групп выполнена в виде биологических датчиков, укрепленных на указанных участках кожного покрова рук оператора для преобразования соответствующих физиологических реакций данных участков в электричес1. A system for inputting information into a personal computer, comprising means for generating electrical signals corresponding to a set of predetermined characters, and a communication line for transmitting them to an input port of a computer, characterized in that said means include first and second blocks for converting electrical signals associated with the first and the second group of sensors, the sensitive organs of which are made with the possibility of placing mainly in the area of the palmar surface of the phalanges of the fingers and hands of the right and left hands of the operator For the formation of electrical signals under the influence of pressure, touch or movement, moreover, the electrical leads of the sensitive organs of the first and second groups of sensors are connected respectively to the inputs of the first and second blocks for converting electrical signals, the outputs of which are connected through a wired, infrared or radio frequency channel of the communication line to the input port of the computer . ! 2. The system according to claim 1, characterized in that the sensitive organs of the sensors of the first and second groups are placed on the supporting elements in the form of substrates, nozzles or gloves for the right and left hands, the number of sensors in each group is in the range of 10-42, the first and the second electric signal conversion units are arranged to be placed mainly on the wrist of the right and left hands of the operator. ! 3. The system according to claim 1, characterized in that some of the sensors of the first and second groups are made in the form of biological sensors mounted on these areas of the skin of the hands of the operator to convert the corresponding physiological reactions of these areas into electrical

Description

Полезная модель относится к области вычислительной техники, более конкретно к системам ввода информации в персональный компьютер (ПК) и может найти применение при создании компьютеров и вычислительных комплексов, для которых нецелесообразно использование клавиатуры клавишного типа.The utility model relates to the field of computer engineering, more specifically to systems for inputting information into a personal computer (PC) and can be used to create computers and computer complexes for which it is not practical to use a keyboard of a keyboard type.

Известна система ввода информации в ПК, содержащая стандартную клавиатуру, включающую группы основных и вспомогательных клавиш, снабженных обозначениями символов и датчиками перемещения или давления, электрические выходы которых соединены через блок преобразования сигналов с одним из портов на входе компьютера (см. Ляхович В.Ф. Основы информатики, Ростов-на-Дону, изд. Феникс, 2000 г., с.43 - прототип).A known system for entering information into a PC containing a standard keyboard including groups of primary and secondary keys equipped with symbol designations and displacement or pressure sensors, the electrical outputs of which are connected through a signal conversion unit to one of the ports at the input of a computer (see V. Lyakhovich Fundamentals of Informatics, Rostov-on-Don, ed. Phoenix, 2000, p. 43 - prototype).

Распространенная в настоящее время система ввода информации в ПК содержит компьютерную мышь и клавиатуру, включающую до 104 клавишей основной алфавитно-цифровой части со специальными клавишами для управления режимами работы ПК.The currently widespread system for inputting information into a PC contains a computer mouse and keyboard that includes up to 104 keys of the main alphanumeric part with special keys for controlling PC operating modes.

К недостаткам такой системы можно отнести сравнительно большие габариты клавиатуры, составляющей значительную часть от объема ПК, а также сложную структуру расположения алфавитной, цифровой и функциональной частей клавиатуры, затрудняющих ее использование.The disadvantages of such a system include the relatively large dimensions of the keyboard, which makes up a significant part of the volume of the PC, as well as the complex layout of the alphabetic, digital and functional parts of the keyboard, which make it difficult to use.

Наиболее близким техническим решением является система ввода информации в ПК, содержащая средства для формирования электрических сигналов, соответствующих набору заданных символов, и линию связи для их передачи на входной порт компьютера (см. Виртуальная инфракрасная клавиатура. Производитель - компания Pin Change, разработчик - фирма Virtual Keyboard, HPC.ru (http://www.rambler.ru-Медиа: Клавиатура без кнопок, 2003 - прототип).The closest technical solution is a system for inputting information into a PC, containing means for generating electrical signals corresponding to a set of preset characters, and a communication line for transmitting them to the input port of a computer (see Virtual infrared keyboard. Manufacturer - Pin Change, developer - Virtual Keyboard, HPC.ru (http://www.rambler.ru-Media: Keyboard without buttons, 2003 - prototype).

Особенностью известной системы ввода информации в ПК является применение виртуальной клавиатуры, в которой видимая часть инфракрасного спектра используется для проекции изображения клавиш на рабочий стол. С помощью сенсорных элементов система воспринимает движения пальцев оператора и, с помощью преобразователя сигналов, переводит их в цифровую информацию для последующей передачи на входной порт компьютера. Весит это устройство около 160 г и питается от батареек или через USB-порт. Существенным недостатком такой системы по сравнению с обычной клавиатурой является то, что ею нельзя пользоваться вне помещения при ярком солнечном свете.A feature of the well-known system for inputting information into a PC is the use of a virtual keyboard in which the visible part of the infrared spectrum is used to project the image of the keys onto the desktop. Using sensor elements, the system perceives the movements of the operator’s fingers and, using a signal converter, translates them into digital information for subsequent transmission to the input port of the computer. This device weighs about 160 g and is powered by batteries or via a USB port. A significant drawback of such a system compared to a conventional keyboard is that it cannot be used outdoors in bright sunlight.

Решаемой задачей является создание сравнительно простой, компактной и удобной в работе неклавишной системы ввода информации в ПК. Дополнительной к указанной является задача повышения эффективности системы за счет более полного использования биофизических особенностей и лучшей адаптации пальцев рук оператора к условиям работы, в том числе, в режиме «слепой» печати при отсутствии визуального контроля за состоянием элементов виртуальной клавиатуры.The task to be solved is the creation of a relatively simple, compact and easy-to-use non-keyboard system for entering information into a PC. An additional to the indicated one is the task of increasing the efficiency of the system due to a fuller use of biophysical features and better adaptation of the operator’s fingers to working conditions, including in the "touch" mode in the absence of visual monitoring of the state of the virtual keyboard elements.

Указанная задача решается тем, что в системе ввода информации в ПК, содержащей средства для формирования электрических сигналов, соответствующих набору заданных символов, и линию связи для их передачи на входной порт компьютера, согласно полезной модели, указанные средства включают первый и второй блоки преобразования электрических сигналов, связанные с первой и второй группой датчиков, чувствительные органы которых выполнены с возможностью размещения, преимущественно, в области ладонной поверхности фаланг пальцев и кисти правой и левой рук оператора для формирования электрических сигналов под действием давления, прикосновения или перемещения, причем электрические выводы чувствительных органов первой и второй групп датчиков подключены, соответственно, к входам первого и второго блоков преобразования электрических сигналов, выходы которых соединены через проводной, инфракрасный или радиочастотный каналы линии связи с входным портом компьютера.This problem is solved by the fact that in the information input system in a PC containing means for generating electrical signals corresponding to a set of predetermined characters, and a communication line for transmitting them to an input port of a computer, according to a utility model, said means include first and second blocks for converting electrical signals associated with the first and second group of sensors, the sensitive organs of which are made with the possibility of placement, mainly in the area of the palmar surface of the phalanges of the fingers and hands of the right and left the operator’s hands to form electrical signals under pressure, touch, or movement, and the electrical terminals of the sensitive organs of the first and second groups of sensors are connected, respectively, to the inputs of the first and second blocks of electrical signal conversion, the outputs of which are connected through a wired, infrared, or radio frequency channel line communication with the input port of the computer.

Кроме того, чувствительные органы датчиков первой и второй групп могут быть размещены на несущих элементах в виде подложек, насадок или перчаток для правой и левой руки, количество датчиков в каждой группе может находиться в диапазоне 10-42, причем первый и второй блоки преобразования электрических сигналов могут быть выполнены с возможностью размещения, преимущественно, на запястье правой и левой руки оператора.In addition, the sensing organs of the sensors of the first and second groups can be placed on the supporting elements in the form of substrates, nozzles or gloves for the right and left hands, the number of sensors in each group can be in the range of 10-42, with the first and second blocks for converting electrical signals can be made with the possibility of placement, mainly on the wrist of the right and left hands of the operator.

Кроме того, часть датчиков первой и второй групп может быть выполнена в виде биологических датчиков, чувствительные органы которых укреплены на указанных участках кожного покрова рук оператора для преобразования соответствующих физиологических реакций данных участков в электрические сигналы для их подачи на входы первого и второго блоков преобразования электрических сигналов.In addition, some of the sensors of the first and second groups can be made in the form of biological sensors, the sensitive organs of which are fixed on the indicated areas of the skin of the hands of the operator to convert the corresponding physiological reactions of these areas into electrical signals for supplying them to the inputs of the first and second blocks of electrical signal conversion .

Кроме того, один из датчиков, размещенный, преимущественно, на концевой фаланге указательного пальца руки оператора, может быть снабжен чувствительным органом для формирования серий электрических сигналов, пропорциональных величине взаимно-перпендикулярных касательных перемещений относительно произвольной поверхности для реализации функции компьютерной мыши.In addition, one of the sensors, located mainly on the terminal phalanx of the index finger of the operator’s hand, can be equipped with a sensitive organ for generating a series of electrical signals proportional to the magnitude of mutually perpendicular tangential movements relative to an arbitrary surface to realize the function of a computer mouse.

Такое выполнение полезной модели позволяет решить поставленную задачу создания сравнительно простой, компактной и достаточно удобной в работе неклавишной системы ввода информации для домашних, переносных и профессиональных ПК. Руководящим принципом при создании данной системы ввода информации в ПК является использование особенностей строения фаланг пятипальцевой руки, количество которых для человека соответствует комбинации цифр 2-3-3-3-3. Присвоение элементам фаланг пальцев рук определенных буквенно-цифровых значений позволяет, во-первых, использовать общепринятую десятичную систему счисления. Во-вторых, это способствует созданию удобной схемы размещения чувствительных органов электромеханических датчиков (сенсорных элементов) по фалангам и кисти рук оператора для набора заданной группы символов. При этом обеспечивается возможность более полного использования биомеханических особенностей строения пальцев рук пользователя к условиям работы в режиме виртуальной клавиатуры, что повышает эффективность предложенной системы ввода информации в ПК.This implementation of the utility model allows us to solve the problem of creating a relatively simple, compact and fairly convenient non-keyboard information input system for home, laptop and professional PCs. The guiding principle when creating this system for entering information into a PC is to use the structural features of the phalanges of the five-fingered hand, the number of which for a person corresponds to a combination of numbers 2-3-3-3-3-3. Assigning certain alphanumeric values to the elements of the phalanges of the fingers allows, firstly, to use the generally accepted decimal number system. Secondly, this contributes to the creation of a convenient arrangement of the sensitive organs of electromechanical sensors (sensory elements) on the phalanges and hands of the operator to set a given group of characters. At the same time, it is possible to more fully use the biomechanical features of the structure of the user's fingers to the working conditions in the virtual keyboard mode, which increases the efficiency of the proposed system for entering information into a PC.

Малогабаритные чувствительные органы датчиков резистивного, емкостного или индуктивного типа сравнительно легко разместить в области ладонной, а также на тыльной поверхности фаланг пальцев и кисти рук оператора для срабатывания под действием прикосновения, давления или перемещения. При этом указанные сенсорные элементы должны располагаться на несущих элементах (подложки, наклейки, насадки, чехлы), которые примыкают к указанным частям рук оператора. В ряде случаев целесообразно изготовить для оператора пару специальных перчаток, на поверхности материала которых в указанных местах могут быть размещены чувствительные органы датчиков, снабженные проводниками и соединительными элементами для подключения к входам блоков преобразования сигналов.Small-sized sensitive organs of sensors of a resistive, capacitive, or inductive type are relatively easy to place in the area of the palm, as well as on the back surface of the phalanges of the fingers and hands of the operator to operate under the influence of touch, pressure or movement. Moreover, these sensor elements must be located on the supporting elements (substrates, stickers, nozzles, covers), which are adjacent to the indicated parts of the operator’s hands. In some cases, it is advisable to make a pair of special gloves for the operator, on the surface of the material of which in these places sensitive organs of sensors can be placed, equipped with conductors and connecting elements for connecting to the inputs of the signal conversion units.

Согласно полезной модели чувствительные органы датчиков могут располагаться для каждой руки, преимущественно, с ладонной стороны трех фаланг каждого из четырех ладонных пальцев оператора и для двух фаланг большого пальца. Указанные сенсорные элементы можно установить также на ладонной поверхности кисти рук оператора в однорядной матрице из четырех датчиков под четырьмя пальцами руки, а также на двух выделенных буграх ладони каждой руки. Значительное увеличение числа сенсорных элементов возможно за счет их размещения на тыльной стороне фаланг пальцев и кисти обеих рук оператора.According to a utility model, the sensitive organs of the sensors can be located for each hand, mainly on the palmar side of the three phalanges of each of the four palm fingers of the operator and for two phalanges of the thumb. These sensor elements can also be installed on the palm surface of the operator’s hands in a single-row matrix of four sensors under the four fingers of the hand, as well as on two distinguished hillocks of the palm of each hand. A significant increase in the number of sensory elements is possible due to their placement on the back of the phalanges of the fingers and hands of both hands of the operator.

Ввиду исключительной подвижности концевых фаланг пальцев рук и благодаря особенностям их строения число сенсорных элементов на ладонной поверхности концевых фаланг прямых пальцев целесообразно увеличить с одного до двух и разместить их в области подушки и под ногтем каждого пальца. Такой комплект сенсорных элементов на двух руках может обеспечить решение простейших задач по набору большинства буквенно-цифровых символов. При этом следует отметить, что выбор количества и место установки чувствительных органов датчиков, в общем случае, зависят от числа возможных комбинаций их активизации, а также от особенностей настройки блока преобразования сигналов и других требований к системе ввода информации в ПК.Due to the exceptional mobility of the terminal phalanges of the fingers and due to the peculiarities of their structure, it is advisable to increase the number of sensor elements on the palmar surface of the terminal phalanges of the straight fingers from one to two and place them in the area of the pillow and under the nail of each finger. Such a set of sensor elements on two hands can provide a solution to the simplest tasks of typing most alphanumeric characters. It should be noted that the choice of the number and place of installation of the sensitive organs of the sensors, in general, depends on the number of possible combinations of their activation, as well as on the features of the settings of the signal conversion unit and other requirements for the information input system in the PC.

Значительную роль при этом играет способ и удобство активизации сенсорных элементов оператором для получения требуемых символов. Так в простейшей пишущей машинке число активизируемых клавиш для печати требуемых знаков может составлять 45 шт. по ГОСТ 6431-52, тогда как в современном ПК число клавиш достигает 104 шт. и более. Для предложенной системы возможны различные способы активизации чувствительных органов датчиков, при которых общее число возможных комбинаций их срабатывания обеспечит необходимое для работы ПК количество символов и знаков.A significant role is played by the method and the convenience of activating the sensor elements by the operator to obtain the desired characters. So in a simple typewriter, the number of activated keys for printing the required characters can be 45 pieces. according to GOST 6431-52, while in a modern PC the number of keys reaches 104 pcs. and more. For the proposed system, various ways of activating the sensitive organs of sensors are possible, in which the total number of possible combinations of their operation will provide the number of characters and signs necessary for the PC to work.

В первом случае сенсорные элементы на концевых фалангах пальцев активизируются по одному при их касании или ударе, например, о поверхность стола. Число подобных операций равно 10 по числу концевых фаланг пальцев обеих рук. В случае, если на каждой из концевых фаланг пальцев (кроме больших) имеются по два датчика (на торце и на подушке фаланги), указанное число увеличится до 18, поскольку для оператора естественно ударять или касаться именно этими участками пальцев поверхности стандартных механических или сенсорных клавиш современных ПК.In the first case, the sensor elements on the terminal phalanges of the fingers are activated one at a time when they are touched or hit, for example, on the surface of the table. The number of such operations is 10 in the number of terminal phalanges of the fingers of both hands. If on each of the terminal phalanges of the fingers (except the large ones) there are two sensors (on the end and on the phalanx pillow), this number will increase to 18, since it’s natural for the operator to hit or touch these surfaces of the fingers with the surfaces of standard mechanical or touch keys modern pc.

При другом способе, характеризующемся одновременным касанием о поверхность стола нескольких сенсорных элементов на двух или более пальцах обеих рук, указанное число комбинаций увеличивается в несколько раз по числу сочетаний из 20 по 2, 3 и 4. При этом схемы совпадений в микроконтроллере блоков преобразования сигналов должны обеспечить формирование дополнительных электрических сигналов от новых комбинаций, соответствующих дополнительным знакам или символам.In another method, characterized by the simultaneous touching on the table surface of several sensor elements on two or more fingers of both hands, the specified number of combinations increases several times in the number of combinations of 20 to 2, 3 and 4. In this case, the coincidence patterns in the microcontroller of the signal conversion units must ensure the formation of additional electrical signals from new combinations corresponding to additional signs or symbols.

В третьем случае упомянутые чувствительные органы датчиков могут активизироваться при взаимном прикосновении концевых фаланг любого из пальцев одной руки оператора к одному или нескольким доступным для данной операции сенсорным элементам на ладонных или тыльных поверхностях на фалангах других пальцев или на кисти другой руки. Максимальное количество таких операций или вариантов срабатывания сенсорных элементов зависит от их общего числа. Как было указано, наибольшее число чувствительных элементов датчиков в области ладонной и тыльной поверхности фаланг пальцев одной руки равно 32, а для кисти той же руки оператора - 10. В сумме это дает для одной группы датчиков на каждой руке оператора 42, а для двух рук 84 сенсорных элемента.In the third case, the mentioned sensitive organs of the sensors can be activated by touching the end phalanges of any of the fingers of one operator’s hand on one or more of the sensing elements available for this operation on the palm or back surfaces of the phalanges of the other fingers or on the wrist of the other hand. The maximum number of such operations or triggering sensory elements depends on their total number. As was indicated, the largest number of sensor elements in the area of the palmar and dorsal surfaces of the phalanges of the fingers of one hand is 32, and for the hand of the same hand of the operator - 10. In total, this gives for one group of sensors on each hand of the operator 42, and for two hands 84 sensory elements.

Одновременная активизация двух, трех датчиков и более на одной или двух руках оператора может обеспечить значительное повышение числа вариантов срабатывания сенсорных элементов и, следовательно, увеличения числа символов, используемых для ввода информации или для формирования дополнительных функций управления ПК. При этом схемы совпадений в микроконтроллере блока преобразования сигналов должны исключать использованные ранее комбинации сигналов от указанных датчиков. Избыточное количество комбинаций при срабатывании датчиков по указанным схемам может оказаться полезным, например, при необходимости перехода с кириллического шрифта на латиницу или другой алфавит.Simultaneous activation of two, three sensors or more on one or two hands of the operator can provide a significant increase in the number of triggering options for sensor elements and, consequently, an increase in the number of characters used to enter information or to form additional PC control functions. In this case, the coincidence schemes in the microcontroller of the signal conversion unit should exclude previously used combinations of signals from these sensors. An excessive number of combinations when sensors are triggered according to the indicated schemes can be useful, for example, if you need to switch from the Cyrillic font to the Latin alphabet or another alphabet.

Первый и второй блоки преобразования электрических сигналов от первой и второй группы датчиков размещаются на каждой руке оператора и должны содержать микроконтроллер или иное программируемое устройство, которое обеспечивает функционирование указанных схем совпадений и передачу на входной порт ПК электрических сигналов, соответствующих требуемым символам. Размещение каждого блока преобразования сигналов, например, на запястье соответствующей руки оператора обеспечивает возможность соединения, с помощью проводников, выходных клемм чувствительных органов соответствующих датчиков с входами данного блока, выход которого несложно связать через проводной, инфракрасный или радиочастотный канал линии связи с одним из входных портов компьютера. При современном состоянии элементной базы указанные блоки преобразования сигналов могут быть смонтированы внутри браслета, в виде отдельного корпуса, напоминающего наручные часы, или внутри одного или нескольких колец на пальцах оператора. Последний вариант выполнения указанного блока уменьшает длину проводников для его соединения с сенсорными элементами.The first and second blocks for converting electrical signals from the first and second groups of sensors are placed on each hand of the operator and must contain a microcontroller or other programmable device that ensures the functioning of these matching circuits and the transmission of electrical signals corresponding to the required symbols to the PC input port. Placing each signal conversion unit, for example, on the wrist of the corresponding operator’s hand, provides the possibility of connecting, with the help of conductors, the output terminals of the sensitive organs of the corresponding sensors to the inputs of this unit, the output of which is easy to connect via a wired, infrared or radio frequency channel of the communication line to one of the input ports a computer. In the current state of the element base, these signal conversion units can be mounted inside the bracelet, in the form of a separate case resembling a watch, or inside one or more rings on the fingers of the operator. The last embodiment of the indicated unit reduces the length of the conductors for its connection with the sensor elements.

Выполнение одного из сенсорных элементов в виде миниатюрного двух координатного датчика перемещений для реализации функции компьютерной мыши, с учетом возможности его размещения на концевой фаланге указательного пальца правой руки оператора, позволит дополнительно увеличить характеристики предложенной системы. Таким образом, возможности предложенной виртуальной клавиатуры станут эквивалентными или превысят тактико-технические данные общепринятых модификаций систем ввода информации в ПК.The implementation of one of the sensor elements in the form of a miniature two-coordinate displacement sensor for realizing the function of a computer mouse, taking into account the possibility of its placement on the terminal phalanx of the index finger of the operator’s right hand, will further increase the characteristics of the proposed system. Thus, the capabilities of the proposed virtual keyboard will become equivalent or exceed the tactical and technical data of generally accepted modifications of information input systems in a PC.

Для миниатюризации данного варианта устройства компьютерной мыши в его электромеханическом или оптическом варианте нет принципиальных ограничений, поскольку требует лишь уменьшения габаритов известных устройств без изменения их принципиальной схемы. В качестве миниатюрного сенсорного элемента для реализации указанной функции возможно использовать также волоконно-оптические или тензоэлектрические двух координатные датчики перемещений, которые в настоящее время успешно апробированы в различных областях техники измерения микроперемещений. В известной степени это касается и биологических датчиков для преобразования соответствующих физиологических реакций указанных участков рук оператора в электрические сигналы для их подачи на входы первого и второго блоков преобразования.To miniaturize this embodiment of a computer mouse device in its electromechanical or optical version, there are no fundamental limitations, since it only requires a reduction in the dimensions of known devices without changing their circuit diagram. As a miniature sensor element for the implementation of this function, it is also possible to use fiber-optic or tensoelectric two-coordinate displacement sensors, which are currently successfully tested in various areas of the technology of measuring micro displacements. To a certain extent, this also applies to biological sensors for converting the corresponding physiological reactions of these sections of the operator’s hands into electrical signals for supplying them to the inputs of the first and second conversion units.

Сущность полезной модели поясняется фиг.1, на которой представлена принципиальная схема системы ввода информации в ПК, при этом на фиг.2 показана схема размещения сенсорных элементов на фалангах пальцев оператора ПК.The essence of the utility model is illustrated in figure 1, which shows a schematic diagram of a system for inputting information into a PC, while figure 2 shows a layout of sensor elements on the phalanges of the fingers of a PC operator.

На фиг 1 представлена схема размещения чувствительных органов 1 первой группы датчиков в области ладонной поверхности фаланг пальцев и кисти правой руки оператора. При этом на фалангах пальцев размещены 18, а на ладони 6 чувствительных органов 1 датчиков, выполненных с возможностью формирования электрических сигналов под действием давления, или прикосновения, например, пальцев другой руки или при контакте с твердой поверхностью стола. При этом входы первого блока 2 преобразования электрических сигналов соединены проводниками 3 с выходными клеммами указанных чувствительных органов 1 первой группы датчиков, а выход первого блока 2 соединен через радиочастотный канал 4 линии связи с входным портом ПК.Figure 1 presents the layout of the sensitive organs 1 of the first group of sensors in the area of the palmar surface of the phalanx of the fingers and the right hand of the operator. At the same time, 18 are placed on the phalanges of the fingers, and 6 sensory organs 1 on the palm of the sensors, configured to generate electrical signals under pressure or by touching, for example, the fingers of the other hand or in contact with a hard surface of the table. In this case, the inputs of the first block 2 of the conversion of electrical signals are connected by conductors 3 to the output terminals of these sensitive organs 1 of the first group of sensors, and the output of the first block 2 is connected through the radio frequency channel 4 of the communication line to the input port of the PC.

Персональный компьютера на фиг.1 обозначен поз.5, перчатка с вмонтированными в нее проводниками кабеля 3 и чувствительными органами 1 первой группы датчиков обозначена поз 6, ладонная поверхность правой руки оператора обозначена поз.7, а браслет для удержания блока 2 на запястье руки оператора и подвода к нему проводников 3 обозначен поз.8. Блок 2, как было указано, может быть частично смонтирован также в одном или нескольких кольцах (не показаны), размещенных обычным образом на пальцах оператора. На тыльной стороне кисти правой руки оператора может также находиться 12 сенсорных элементов 1 в области фаланг пальцев и 4 сенсорных элемента под ними (не показаны). Схема размещения чувствительных органов датчиков во второй группе на левой руке оператора аналогична показанной на фиг.1.The personal computer in FIG. 1 is indicated by pos. 5, a glove with cable conductors 3 mounted in it and sensitive organs 1 of the first group of sensors is indicated by pos. 6, the palmar surface of the operator’s right hand is indicated by pos. 7, and the bracelet to hold the unit 2 on the operator’s wrist and the supply of conductors 3 to it is indicated by pos. 8. Block 2, as indicated, can also be partially mounted in one or more rings (not shown) placed in the usual way on the fingers of the operator. On the back of the right hand of the operator, there may also be 12 sensory elements 1 in the area of the phalanges of the fingers and 4 sensory elements below them (not shown). The layout of the sensitive organs of the sensors in the second group on the left hand of the operator is similar to that shown in figure 1.

На фиг.2 схематически показано размещение трех сенсорных элементов 1 на ладонной поверхности концевых фаланг указательного пальца 9 оператора. Остальные позиции схематического изображения элементов системы сохранили прежние обозначения: блок преобразования электрических сигналов обозначен поз.2, элемент перчатки - поз.6, сенсорные элементы или чувствительные органы датчиков - поз.1, электрические проводники - поз.3 и радиочастотный канал - поз.4 для передачи преобразованных сигналов с выхода блока 2 на входной порт ПК 5. Особенностью данного варианта выполнения устройства является размещение двух сенсорных элементов 1 на концевой фаланге под ногтем и на подушке указательного пальца, что значительно увеличивает возможности системы ввода информации в ПК.Figure 2 schematically shows the placement of three sensor elements 1 on the palmar surface of the end phalanges of the index finger 9 of the operator. The remaining positions of the schematic image of the system elements have retained the previous notation: the electrical signal conversion unit is indicated by pos.2, the glove element is pos.6, the sensor elements or sensitive organs of the sensors are pos.1, the electrical conductors are pos.3, and the radio frequency channel is pos.4 for transmitting converted signals from the output of unit 2 to the input port of PC 5. A feature of this embodiment of the device is the placement of two sensor elements 1 on the terminal phalanx under the nail and on the cushion of the index finger and that greatly increases the ability to input information into the system PC.

Как было указано, сенсорные элементы 1 могут быть выполнены, преимущественно, в виде малогабаритных датчиков емкостного, резистивного или индуктивного типа, которые имеют простую конструкцию в виде спиральных, круглых или кольцевых деталей диаметром 4-6 мм из фольги, установленных на расстоянии друг от друга 0,1-0,5 мм с возможностью изменения емкости при сближении или достижения электрического контакта между ними под действием внешнего давления. При этом часть или все сенсорные элементы могут иметь нанесенные на их наружную поверхность обозначения соответствующих знаков и символов, например, для целей обучения оператора.As indicated, the sensor elements 1 can be made mainly in the form of small-sized sensors of capacitive, resistive or inductive type, which have a simple design in the form of spiral, round or annular parts with a diameter of 4-6 mm of foil mounted at a distance from each other 0.1-0.5 mm with the ability to change the capacity when approaching or to achieve electrical contact between them under the influence of external pressure. In this case, part or all of the sensor elements may have the designation of the corresponding signs and symbols on their outer surface, for example, for the purpose of training the operator.

Предложенная полезная модель предусматривает также выполнение части сенсорных элементов в виде биологических датчиков, чувствительные органы которых укреплены на указанных участках кожного покрова рук оператора для преобразования соответствующих физиологических реакций данных участков в электрические сигналы. Кроме того, предусмотрено выполнение чувствительного органа датчика, размещенного на концевой фаланге указательного пальца, в виде миниатюрного двух координатного электромеханического или оптического датчика перемещений (не показан). При этом на его выходе формируется серия сигналов, пропорциональных величине взаимно-перпендикулярных касательных перемещений относительно произвольной поверхности для реализации функции компьютерной мыши.The proposed utility model also provides for the implementation of part of the sensor elements in the form of biological sensors, the sensitive organs of which are attached to these areas of the skin of the hands of the operator to convert the corresponding physiological reactions of these areas into electrical signals. In addition, it is envisaged that the sensitive organ of the sensor, located on the terminal phalanx of the index finger, be provided in the form of a miniature two-coordinate electromechanical or optical displacement sensor (not shown). At the same time, a series of signals is generated at its output, which are proportional to the magnitude of mutually perpendicular tangent movements relative to an arbitrary surface for realizing the function of a computer mouse.

Система ввода информации в персональный компьютер функционирует следующим образом.The system for entering information into a personal computer operates as follows.

Предварительно изготавливают для двух рук оператора два частичных или полных комплекта чувствительных органов 1 первой и второй группы датчиков описанной выше конструкции. Приведенный на фиг.1 набор первой группы содержит 18 чувствительных органов 1 на фалангах пальцев и 6 - на ладони правой руки. Соответствующий набор из 24 сенсорных элементов содержит вторая группа датчиков на левой руке оператора. Левый и правый комплекты вклеивают или вшивают в материал перчаток 6 в указанных местах на ладонной поверхности рук оператора. Выводы чувствительных органов 1 первой и второй группы датчиков соединяют проводниками 3 через разъемы (не показаны) с входами первого и второго блоков 2 на браслете 8.Two partial or complete sets of sensitive organs 1 of the first and second groups of sensors of the above construction are preliminarily made for two operator hands. Shown in figure 1, the set of the first group contains 18 sensory organs 1 on the phalanges of the fingers and 6 on the palm of the right hand. The corresponding set of 24 sensor elements contains a second group of sensors on the operator’s left hand. The left and right sets are glued or sewn into the material of gloves 6 in the indicated places on the palm surface of the operator’s hands. The conclusions of the sensitive organs 1 of the first and second groups of sensors are connected by conductors 3 through connectors (not shown) with the inputs of the first and second blocks 2 on the bracelet 8.

Специалисты по программированию настраивают блоки 2 преобразования сигналов на предусмотренные регламентом варианты срабатывания сенсорных элементов 1, входящих в комплект виртуальной клавиатуры данной системы для обеспечения основных и вспомогательных функций текстовой и программной работы ПК. При этом блоки преобразования 2 должны формировать выходные сигналы, соответствующие заданному спектру символов при срабатывании одиночных, парных или нескольких сенсорных элементов 1 в предусмотренных регламентом сочетаниях. Составляется таблица соответствия сочетаний активизированных сенсорных элементов 1 и заданных буквенно-цифровых символов, оперативных и вспомогательных знаков. По окончании настройки блоков 2 проверяется функционирование радиочастотного канала 4 линии связи блоков 2 с входным портом ПК 5. После этого оператор - пользователь ПК надевает на руки перчатки 6 с готовыми комплектами сенсорных элементов 1, а на запястья рук - браслеты 8 с блоками 2. Затем он подсоединяет выходные разъемы от проводников 3 на каждой руке к входным разъемам блоков 2 на браслетах 8.Programmers configure the signal conversion blocks 2 to the response options for the sensor elements 1 provided in the regulation that are included in the virtual keyboard set of this system to provide the main and auxiliary functions of the text and software work of the PC. In this case, conversion units 2 must generate output signals corresponding to a given spectrum of symbols when single, paired or several sensor elements 1 are triggered in the combinations provided for in the regulation. A correspondence table of combinations of activated sensory elements 1 and given alphanumeric characters, operational and auxiliary characters is compiled. At the end of setting up the units 2, the functioning of the radio frequency channel 4 of the communication line of the units 2 with the input port of PC 5 is checked. After that, the operator - the user of the PC puts on his hands gloves 6 with ready-made sets of sensor elements 1, and on the wrists - bracelets 8 with blocks 2. Then he connects the output connectors from the conductors 3 on each arm to the input connectors of the blocks 2 on the bracelets 8.

Набор цифровых символов в данной системе может осуществляться при активизации оператором 10 сенсорных элементов 1, размещенных на концевых фалангах десяти пальцев обеих рук. При этом целесообразно использовать сенсорные элементы 1 на торцах в ногтевой части каждого из 8 ладонных пальцев и на подушках концевых фаланг двух больших пальцев.A set of digital characters in this system can be carried out when the operator activates 10 sensor elements 1 located on the end phalanges of the ten fingers of both hands. It is advisable to use the sensor elements 1 at the ends in the nail of each of the 8 palm fingers and on the pillows of the terminal phalanges of the two thumbs.

В части набора текстов следует использовать частотные характеристики буквенных символов. Наиболее часто используются следующие буквенные символы русского языка: для согласных букв С, Т, Р, Н (суммарная частота - около 20%), а для гласных букв О, Е, И, А (суммарная частота - около 30%). Сенсорные элементы, расположенные на подушке четырех ладонных пальцев левой руки целесообразно сопоставить с указанными согласными буквами: С - указательный, Т - средний, Р - безымянный, Н - мизинец. Сенсорные элементы, расположенные на подушке четырех ладонных пальцев правой руки целесообразно сопоставить с указанными гласными буквами: О - указательный, Е - средний, И - безымянный, А - мизинец. При таком размещении восьми наиболее часто используемых буквенных символов, обеспечивающих 50% наполнение текстов, целесообразно использование индивидуальных срабатываний соответствующих сенсорных элементов.In terms of typing, the frequency characteristics of alphabetic characters should be used. The following alphabetic characters of the Russian language are most often used: for consonants C, T, P, H (total frequency - about 20%), and for vowels O, E, I, A (total frequency - about 30%). It is advisable to compare the sensor elements located on the pillow of the four palm fingers of the left hand with the indicated consonants: C - index, T - middle, P - nameless, N - little finger. It is advisable to compare the sensory elements located on the cushion of the four palm fingers of the right hand with the indicated vowels: O - index, E - middle, And - nameless, A - little finger. With this arrangement of the eight most frequently used alphabetic characters, providing 50% filling of texts, it is advisable to use individual responses of the corresponding sensor elements.

Остальные 18 согласных и 7 гласных букв можно поставить в соответствие с неиспользованными сенсорными элементами на ладонной поверхности фаланг пальцев и на ладонях левой и правой руки. Для оперативных, вспомогательных и функциональных знаков можно использовать остающиеся сенсорные элементы или упомянутые комбинации для одновременной совместной активизации двух или трех сенсорных элементов, например, при касании чувствительных органов датчиков на одной руке сенсорными элементами на концевых фалангах другой руки. Данный подход к использованию сенсорных элементов упрощает систему и облегчает программирование блока 2, но усложняет оперативность работы пользователя из-за необходимости работы пальцами одной руки для активизации сенсорных элементов на ладонной поверхности другой.The remaining 18 consonants and 7 vowels can be associated with unused sensory elements on the palmar surface of the phalanx of the fingers and on the palms of the left and right hands. For operational, auxiliary and functional signs, you can use the remaining sensory elements or the mentioned combinations to simultaneously activate two or three sensory elements, for example, by touching the sensitive organs of the sensors on one hand with sensory elements on the terminal phalanges of the other hand. This approach to the use of sensor elements simplifies the system and facilitates programming of unit 2, but complicates the efficiency of the user due to the need to work with the fingers of one hand to activate the sensor elements on the palm surface of the other.

Для снижения общего количества используемых сенсорных элементов и значительного увеличения числа комбинаций для генерации новых символов целесообразно использовать другой упомянутый способ активизации сенсорных элементов на концевых фалангах пальцев обеих рук, который характеризуется одновременным касанием о поверхность стола двух или большего числа указанных сенсоров. При этом схемы совпадений в микроконтроллере блока 2 преобразования сигналов обеспечивают формирование значительного числа дополнительных символам для ввода в ПК 5. Предположительно, при такой схеме использования сенсорных элементов, можно ограничиться лишь датчиками на концевых фалангах обеих рук оператора.To reduce the total number of used sensor elements and significantly increase the number of combinations for generating new characters, it is advisable to use the other mentioned method of activating sensor elements on the terminal phalanges of the fingers of both hands, which is characterized by simultaneously touching two or more of these sensors on the table surface. Moreover, the coincidence patterns in the microcontroller of the signal conversion unit 2 provide the formation of a significant number of additional characters for input into PC 5. Presumably, with this scheme of using sensor elements, we can limit ourselves to sensors on the terminal phalanges of both hands of the operator.

Такое выполнение системы ПК позволяет создать удобную, компактную и многофункциональную схему виртуальной клавиатуры для различных типов ПК. При этом облегчается работа оператора, поскольку из-за отсутствия знакового поля снижается его зрительная нагрузка. Кроме того, формируются условия для использования развитых от природы идеомоторных реакций пальцев оператора, что позволяет повысить скорость профессиональной печати и ввода необходимой информации в персональные компьютеры и вычислительные комплексы. ПК.This embodiment of the PC system allows you to create a convenient, compact and multi-functional virtual keyboard layout for various types of PCs. At the same time, the operator’s work is facilitated, because due to the absence of a sign field, his visual load is reduced. In addition, conditions are being created for using naturally developed ideomotor reactions of the operator’s fingers, which makes it possible to increase the speed of professional printing and entering the necessary information into personal computers and computer complexes. PC.

Производственно-технологические затраты на создание предложенной системы ввода информации в ПК посредством виртуальной клавиатуры могут составить при массовом производстве несколько долларов США на один образец. Освободившееся от стандартной клавиатуры пространство в рабочем объеме ПК может быть использовано для размещения вспомогательных систем и функциональных элементов, повышающих мощность современного ПК.The production and technological costs for creating the proposed system for entering information into a PC using a virtual keyboard can amount to several US dollars per sample for mass production. The space freed from the standard keyboard in the working volume of a PC can be used to place auxiliary systems and functional elements that increase the power of a modern PC.

Claims

1. A system for inputting information into a personal computer, comprising means for generating electrical signals corresponding to a set of predetermined characters, and a communication line for transmitting them to an input port of a computer, characterized in that said means include first and second blocks for converting electrical signals associated with the first and the second group of sensors, the sensitive organs of which are made with the possibility of placing mainly in the area of the palmar surface of the phalanges of the fingers and hands of the right and left hands of the operator For the formation of electrical signals under the influence of pressure, touch or movement, moreover, the electrical leads of the sensitive organs of the first and second groups of sensors are connected respectively to the inputs of the first and second blocks for converting electrical signals, the outputs of which are connected through a wired, infrared or radio frequency channel of the communication line to the input port of the computer .

2. The system according to claim 1, characterized in that the sensitive organs of the sensors of the first and second groups are placed on the supporting elements in the form of substrates, nozzles or gloves for the right and left hands, the number of sensors in each group is in the range of 10-42, the first and the second electric signal conversion units are arranged to be placed mainly on the wrist of the right and left hands of the operator.

3. The system according to claim 1, characterized in that the part of the sensors of the first and second groups is made in the form of biological sensors mounted on these areas of the skin of the hands of the operator to convert the corresponding physiological reactions of these areas into electrical signals for their supply to the inputs of the first and second blocks for converting electrical signals.

4. The system according to claim 1, characterized in that one of the sensors, located mainly on the terminal phalanx of the index finger of the operator’s hand, is equipped with a sensitive organ for generating a series of electrical signals proportional to the magnitude of mutually perpendicular tangential movements relative to an arbitrary surface for realizing the function of a computer mouse.