一種空間操作式鼠標的制作方法
【專利摘要】一種空間操作式鼠標,涉及一種鼠標。本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)鼠標需要依附操作載體進行使用,并且在使用過程中限制了使用者在操作鼠標時的姿態(tài),導致影響使用者的身體健康的問題。本發(fā)明所述的一種空間操作式鼠標,在使用時,能夠以各種方式持握在手中、或者佩戴在食指上,鼠標內部的姿態(tài)采集模塊采集鼠標位移,通過數(shù)據(jù)處理直接發(fā)送至PC機中,不需要借助任何操作載體,人機交互自然,可以做手勢控制鍵盤,不受約束;并且本發(fā)明所述的一種空間操作式鼠標采用軟件低通濾波原理,定位精準、對位速度快,融合了軌跡球鼠標和光學鼠標的優(yōu)勢。使用本發(fā)明所述的鼠標進行操作,不限制使用者的姿態(tài),進而有效避免了由于長期使用而導致的頸椎疾病的問題。
【專利說明】一種空間操作式鼠標
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鼠標。
【背景技術】
[0002]鼠標是一種很常用的電腦輸入設備,它可以對當前屏幕上的游標進行定位,并通過按鍵和滾輪裝置對游標所經過位置的屏幕元素進行操作。傳統(tǒng)鼠標按其工作原理的不同可以分為機械鼠標和光電鼠標。
[0003]機械鼠標主要由滾球、輥柱和光柵信號傳感器組成。當你拖動鼠標時,帶動滾球轉動,滾球又帶動輥柱轉動,裝在輥柱端部的光柵信號傳感器產生的光電脈沖信號反映出鼠標器在垂直和水平方向的位移變化,再通過電腦程序的處理和轉換來控制屏幕上光標箭頭的移動。但由于它采用純機械結構,定位精度難如人意,加上頻頻接觸的電刷和譯碼輪磨損得較為厲害,直接影響了機械鼠標的使用壽命。
[0004]光電鼠標器是通過檢測鼠標器的位移,將位移信號轉換為電脈沖信號,再通過程序的處理和轉換來控制屏幕上的鼠標箭頭的移動。光電鼠標用光電傳感器代替了滾球。但是這類光學鼠標無法在某些顏色表面正常工作,原因是光學引擎通過拍攝圖像并比較差異來實現(xiàn)光標定位,而要拍攝圖像就要求感應器可捕捉到一定光強、均勻漫反射的反射光。然而,多數(shù)感應器只能對一些特定波長的色光才能形成感應,對其他波段的色光就無能為力。倘若鼠標墊表面恰好可以將感應器能夠感應到的色光大量吸收,導致反射回去的色光強度不足,感應器無法作出有效感應,自然就不可能計算出光標的具體位置了。因此這類鼠標需要特制的、帶有條紋或點狀圖案的墊板配合使用。
[0005]綜上所述,傳統(tǒng)鼠標始終要以桌面、墊板等操作載體為依托,才能夠實現(xiàn)鼠標的正常使用。但是具醫(yī)學界研究表明長期伏案使用鼠標容易造成頸椎疾病的發(fā)生,而且人機之間的交互并不自然。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)鼠標需要依附操作載體進行使用,并且在使用過程中限制了使用者在操作鼠標時的姿態(tài),導致影響使用者的身體健康的問題,本申請?zhí)峁┮环N空間操作式鼠標。
[0007]—種空間操作式鼠標,它包括:軌跡球、霍爾傳感器組、鼠標姿態(tài)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、外殼和彈性底殼;
[0008]霍爾傳感器組用于采集軌跡球的磁場信號,霍爾傳感器組的信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端,鼠標姿態(tài)采集模塊用于采集鼠標運動過程中的加速度和鼠標運動過程中的角速度,鼠標姿態(tài)采集模塊的DMP信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端;
[0009]鼠標姿態(tài)采集模塊包括:加速度傳感器和陀螺儀;
[0010]加速度傳感器用于采集鼠標運動過程中的加速度,陀螺儀用于采集鼠標運動過程中的角速度;[0011]加速度傳感器的信號輸出端和陀螺儀的信號輸出端同時作為鼠標姿態(tài)采集模塊的信號輸出端;
[0012]所述數(shù)據(jù)處理模塊中嵌入有軟件實現(xiàn)的單元,所述單元包括:
[0013]采集霍爾傳感器組發(fā)送的脈沖數(shù)據(jù)和鼠標姿態(tài)采集模塊發(fā)送的DMP數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)米集單兀;
[0014]利用卡爾曼濾波算法對DMP數(shù)據(jù)進行擬合計算,獲得穩(wěn)定的鼠標姿態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)處理單元;
[0015]將穩(wěn)定的鼠標姿態(tài)參數(shù)和脈沖數(shù)據(jù)進行打包并發(fā)送至PC機的數(shù)據(jù)發(fā)送單元;
[0016]所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元的信號輸出端作為數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸出端;
[0017]一種空間操作式鼠標與PC機之間實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)交互;
[0018]外殼表面開有軌跡球孔和按鈕孔,所述軌跡球嵌在該軌跡球孔內,鼠標的左右鍵嵌在按鈕孔內,所述霍爾傳感器組、鼠標姿態(tài)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊均位于外殼內部;
[0019]外殼固定在彈性底殼上,彈性底殼的底部開有截面呈弧形的凹槽。
[0020]本發(fā)明所述的一種空間操作式鼠標,在使用時,能夠以各種方式持握在手中、或者佩戴在食指上,鼠標內部的姿態(tài)采集模塊采集鼠標位移,通過數(shù)據(jù)處理直接發(fā)送至PC機中,不需要借助任何操作載體,人機交互自然,可以做手勢控制鍵盤,不受約束;并且本發(fā)明所述的一種空間操作式鼠標采用軟件低通濾波原理,定位精準、對位速度快,融合了軌跡球鼠標和光學鼠標的優(yōu)勢。
[0021]使用本發(fā)明所述的鼠標進行操作,不限制使用者的姿態(tài),可以采用站姿、坐姿等各種姿態(tài),進而有效避免了由于長期使用而導致的頸椎疾病的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為一種空間操作式鼠標的原理結構示意圖。
[0023]圖2為一種空間操作式鼠標的外部結構示意圖。
[0024]圖3為一種空間操作式鼠標的左視圖。
【具體實施方式】
[0025]【具體實施方式】一:參照圖1、圖2和圖3具體說明本實施方式,本實施方式所述的一種空間操作式鼠標,它包括:軌跡球1、霍爾傳感器組2、鼠標姿態(tài)采集模塊3、數(shù)據(jù)處理模塊4、外殼6和彈性底殼7 ;
[0026]霍爾傳感器組2用于采集軌跡球I的磁場信號,霍爾傳感器組2的信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊4的信號輸入端,鼠標姿態(tài)采集模塊3用于采集鼠標運動過程中的加速度和鼠標運動過程中的角速度,鼠標姿態(tài)采集模塊3的DMP信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊4的信號輸入端;
[0027]鼠標姿態(tài)采集模塊3包括:加速度傳感器3-1和陀螺儀3-2 ;
[0028]加速度傳感器3-1用于采集鼠標運動過程中的加速度,陀螺儀3-2用于采集鼠標運動過程中的角速度;
[0029]加速度傳感器3-1的信號輸出端和陀螺儀3-2的信號輸出端同時作為鼠標姿態(tài)米集模塊3的信號輸出端;[0030]所述數(shù)據(jù)處理模塊4中嵌入有軟件實現(xiàn)的單元,所述單元包括:
[0031]采集霍爾傳感器組2發(fā)送的脈沖數(shù)據(jù)和鼠標姿態(tài)采集模塊3發(fā)送的DMP數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)米集單兀4-1 ;
[0032]利用卡爾曼濾波算法對DMP數(shù)據(jù)進行擬合計算,獲得穩(wěn)定的鼠標姿態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)處理單元4-2 ;
[0033]將穩(wěn)定的鼠標姿態(tài)參數(shù)和脈沖數(shù)據(jù)進行打包并發(fā)送至PC機5的數(shù)據(jù)發(fā)送單元4-3 ;
[0034]所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元4-3的信號輸出端作為數(shù)據(jù)處理模塊4的信號輸出端; [0035]一種空間操作式鼠標與PC機5之間實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)交互;
[0036]外殼6表面開有軌跡球孔和按鈕孔,所述軌跡球I嵌在該軌跡球孔內,鼠標的左右鍵嵌在按鈕孔內,所述霍爾傳感器組2、鼠標姿態(tài)采集模塊3和數(shù)據(jù)處理模塊4均位于外殼6內部;
[0037]外殼6固定在彈性底殼7上,彈性底殼7的底部開有截面呈弧形的凹槽。
[0038]在實際應用中,由于通過單一的陀螺儀計算角度時,陀螺儀會受到積分時間間隔的影響,使陀螺儀獲得的角度數(shù)據(jù)不穩(wěn)定,因此時間過長陀螺儀的數(shù)據(jù)會產生漂移,于是本實施方式中采用加速度傳感器同時對鼠標的姿態(tài)進行采集,加速度傳感器與陀螺儀共同確定鼠標的角度變化。具體實現(xiàn)過程如下:
[0039]陀螺儀采集鼠標運動過程中的角速度ω,則鼠標初始角度Θ i就能夠表示為:
[0040]Θ ^t) = f codt
[0041]加速度傳感器采集鼠標運動過程中的加速度值gl,則根據(jù)該加速度值gl就能夠獲得鼠標的傾斜角θ2,
【權利要求】
1.一種空間操作式鼠標,其特征在于,它包括:軌跡球(I)、霍爾傳感器組(2)、鼠標姿態(tài)采集模塊(3)、數(shù)據(jù)處理模塊(4)、外殼(6)和彈性底殼(7); 霍爾傳感器組(2)用于采集軌跡球(I)的磁場信號,霍爾傳感器組(2)的信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊(4)的信號輸入端,鼠標姿態(tài)采集模塊(3)用于采集鼠標運動過程中的加速度和鼠標運動過程中的角速度,鼠標姿態(tài)采集模塊(3)的DMP信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊(4)的信號輸入端; 鼠標姿態(tài)采集模塊(3)包括:加速度傳感器(3-1)和陀螺儀(3-2); 加速度傳感器(3-1)用于采集鼠標運動過程中的加速度,陀螺儀(3-2)用于采集鼠標運動過程中的角速度; 加速度傳感器(3-1)的信號輸出端和陀螺儀(3-2)的信號輸出端同時作為鼠標姿態(tài)采集模塊⑶的信號輸出端; 所述數(shù)據(jù)處理模塊(4)中嵌入有軟件實現(xiàn)的單元,所述單元包括: 采集霍爾傳感器組(2)發(fā)送的脈沖數(shù)據(jù)和鼠標姿態(tài)采集模塊(3)發(fā)送的DMP數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)米集單兀(4-1); 利用卡爾曼濾波算法對DMP數(shù)據(jù)進行擬合計算,獲得穩(wěn)定的鼠標姿態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)處理單元(4-2); 將穩(wěn)定的鼠標姿態(tài)參數(shù)和脈沖數(shù)據(jù)進行打包并發(fā)送至PC機(5)的數(shù)據(jù)發(fā)送單元(4-3); 所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元(4-3)的信號輸出端作為數(shù)據(jù)處理模塊(4)的信號輸出端; 一種空間操作式鼠標與PC機(5)之間實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)交互; 外殼(6)表面開有軌跡球孔和按鈕孔,所述軌跡球(I)嵌在該軌跡球孔內,鼠標的左右鍵嵌在按鈕孔內,所述霍爾傳感器組(2)、鼠標姿態(tài)采集模塊(3)和數(shù)據(jù)處理模塊(4)均位于外殼(6)內部; 外殼出)固定在彈性底殼(7)上,彈性底殼(7)的底部開有截面呈弧形的凹槽。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種空間操作式鼠標,其特征在于,所述一種空間操作式鼠標與PC機之間采用數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)接收模塊實現(xiàn)無線信號傳輸,數(shù)據(jù)發(fā)送模塊的信號輸入端連接數(shù)據(jù)處理模塊(4)的信號輸出端,數(shù)據(jù)接收模塊位于PC機(5)中,數(shù)據(jù)接收模塊的信號輸出端連接PC機(5)中CPU的鼠標信號輸入端。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種空間操作式鼠標,其特征在于,所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)接收模塊均為NRF24L01芯片。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種空間操作式鼠標,其特征在于,數(shù)據(jù)處理模塊(4)為Mega32U4 芯片。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種空間操作式鼠標,其特征在于,鼠標姿態(tài)采集模塊(3)為MP6050芯片,該芯片上集成有陀螺儀和加速度傳感器。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種空間操作式鼠標,其特征在于,霍爾傳感器組(2)包括六個霍爾傳感器。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種空間操作式鼠標,其特征在于,彈性底殼(7)的材料為娃膠。
【文檔編號】G06F3/0346GK103955297SQ201410213578
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權日:2014年5月20日
【發(fā)明者】張偉超, 楊赫, 倪秀蒙, 鄭鵬, 馬有為, 梁宇 申請人:哈爾濱理工大學