Устройство ввода координат
Изобретение относится к устройствам ввода. Технический результат заключается в повышении точности ввода управления курсором. Устройство содержит корпус с присоединенным к нему подвижным манипулятором, оборудованным устройствами ввода и передачи информации о положении контролирующих устройств. 4 ил.
Устройство ввода координат (далее Устройство) состоит 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. 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 А». 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.
Предлагаемое Устройство ввода координат лишено перечисленных недостатков присущим компьютерной мыши, джойстику и трекболу, т.к. является гибридом джойстика и компьютерной мыши и представлено фигурами:
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. Фигура 2 - общий вид устройства, где 6 - программируемые клавиши. 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). Основным элементом устройства является подвижный манипулятор 2, оболочка сферической опоры 15 которого может принимать бесконечное число углов наклона относительно оси сферы 16, а также может вращаться вокруг оси сферической опоры.
Фигура 4 - электромагнитный способ определения координат курсора, где 18 - постоянные магниты, 19 - электромагнитные датчики.
Представленное Устройство ввода координат работает следующим образом. Устройство может быть использовано установленным как на столе, так и на ногах пользователя, при помощи специального ремня. Пользователь кистью левой руки обхватывает подвижный манипулятор 2 (Фигура-1), так, чтобы колесо прокрутки 3, находилось между указательным и безымянным пальцем. При этом, пользовать, передвигая оболочку сферической опоры 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 сферической опоры 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 сферической опоры 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.
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.
Также на корпусе 1, тоже имеются программируемые клавиши 17 (Фигура 1), которыми пользователь может воспользоваться как компьютерной клавиатурой. Для работы подвижный манипулятор 2, 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 сферической опоры 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. 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 сферической опоры 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. 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 сферической опоры 15, относительно сферической опоры 14, изменяет положение гироскопа и акселерометра, 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.
Фигура-4, здесь показан электромагнитный способ определения координат курсора. Этот способ основан на эффекте Холла и работает следующим образом - постоянные магниты 18 установлены в теле сферической опоры 14 и находятся в неподвижном состоянии относительно корпуса устройства. Электромагнитные датчики 19 установлены на подвижной оболочке сферической опоры 15 и находятся на определенных расстояниях между собой. Перемещая оболочку сферической опоры 15 относительно неподвижной сферической опоры 14, пользователь изменяет расстояния между магнитами и электромагнитными датчиками, изменяя тем самым напряженность магнитных полей которые фиксируются электромагнитными датчиками. Эти данные передаются на компьютер и с помощью программного обеспечения суммирующим показания всех имеющихся электромагнитных датчиков, определяются координаты курсора на экране монитора. Количество постоянных магнитов и электромагнитных датчиков не ограничено, при этом система магнитов и электромагнитных датчиков работает как система глобального позиционирования GPS или ГЛОНАСС.
Устройство может другой внешний вид, а так же может быть производиться в «леворуком» исполнении.
Устройство ввода координат предназначено для работы с компьютерным оборудованием, а также может применяться для управления пилотируемой и беспилотной техникой и представляет собой корпус с присоединенным к нему подвижным манипулятором, на котором расположены колесо прокрутки и набор программируемых клавиш, и отличается тем, что подвижный манипулятор представляет собой прикрепленную к основанию неподвижную сферу, на которой установлена подвижная оболочка, на которой расположены колесо прокрутки, программируемые клавиши, оптический датчик с светодиодом или лазером и клавишей их отключения, гироскоп, акселерометр, устройство связи с компьютером по радиоканалу, фотодиоды, лазеры или светодиоды для осуществления передачи световой и генерации электрической энергии, аккумулятор или конденсатор электрической энергии, фотоприемники и фотопередатчики для осуществления обмена данными с корпусом устройства в оптическом диапазоне частот, помимо этого неподвижная сфера может содержать в себе постоянные магниты, а подвижная оболочка - электромагнитные датчики.
