专利名称：五指编码感应输入装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电脑手感应输入装置。
目前电脑产品的手输入设备(如PC键盘、鼠标、手写板等)存在着结构复杂、操作不便和不能充分发挥手的自身优势等缺点。如PC键盘需要有复杂的编码电路以及距阵开关组，并且占用的空间大，不适应用于掌上型电脑产品。所述PC键盘操作难度大，专业性强，需要记忆一百多个按键所代表的内容，并且还要准确掌握每个按键的具体位置。所述PC键盘功能单一，字符的录入是其强项，窗口的操作是其弱点。鼠标器窗口操作是其强项，字符输入是其弱项。手写板缺点同样是结构复杂，成本高和功能单一。
本实用新型的目的是提供一种结构简单、兼容字符输入与窗口操作功能的小体积五指编码感应输入装置。
本实用新型实现所述目的的关键在于它包括编码传感器和滑动板装置；所述编码传感器包括感应编码信息的传感开关和感应力矢信息的压敏传感器；所述滑动板装置包括底板、通过所述底板侧壁滑轨与其滑动固定的中滑板、通过所述中滑板侧壁滑轨与其滑动固定的上滑板；所述底板侧壁滑轨与中滑板侧壁滑轨互成垂直关系，所述中滑板上分排有若干个滚球孔，有对应个数的滚球置于其中；所述滚球上、下侧与上滑板和底板相接触；所述编码信息传感器为六只按键式，并且排列在所述上滑板上侧，构成五指压力传感区和一个功能键区；所述感应力矢信息的压力传感器可设置在上滑板与底板侧壁对应的四个侧面或设置在底板四个侧壁对应上滑板处的位置上；所述滑板与底板侧壁之间留有微量缝隙。
如上所述的一种五指编码感应输入装置，其特征在于在上滑板与中滑板之间还设有感应手指压力大小的压力传感器。
本实用新型所提供的五指编码感应输入装置，可以将所述的编码信息及力矢信息通过数模转换电路及串行输出电路，输入计算机，可以达到如下效果1.运用手的＂自身资源＂简化完善统一手输入设备和操作方法，开拓发展电子信息时代的＂五指＂网络文化。
2.可以模拟PC键盘输入、鼠标操作、模拟手写输入、书法绘画、光标操作、语音合成和模拟音乐键盘。
3.结构简单，体积小巧，可应用于掌上电脑等产品上。
图面说明
图1是本实用新型所述感应编码信息的压敏传感器构成的五指键区和一个功能键区的实施例。
图2是本实用新型所述滑板结构示意图。
图3是本实用新型所述滑板结构的A-A剖视图。
图4是本实用新型所述滑板结构的B-B剖视图。
下面对附图及输入方法进行详细的叙述图1中1是集成传感电路板，其表面分为6个区域，除下排中间一个区域设定为功能键外，其余5个区域分别为拇指、食指、中指、无名指和小拇指键位，2是底座。图2中3是上滑板、4是中滑板、5是滚球孔、6是底座的底板层。图3中，7是中滑板与底座侧壁之间的滑轨、8、9、10是力矢信息传感器。图4中，11是上、中滑板之间的滑轨、12、13是力矢信息传感器。
组成手的基本单元是手指。每只手各有五个手指称五指。五指都能单独受大脑支配，有敏感的触觉神经和方位感。可对外施加作用力，并且可精确的控制作用力的大小、作用方向和作用时间。通过练习可提高五指的协调动作和反应速度。根据手和五指的这些主要特点，若将双手看做是大脑的两个二进制“手编码器”，五指为二进制“手编码器”的五个输出端，按下手指代表输出二进制的1，否则输出二进制的0。手编码的编码过程由人的大脑来完成。那么单只手能输出五位二进制“手编码”为25＝32组。我们就将这32组＂手编码＂称作＂五指编码＂。表一列出了左手或右手的五个手指的编码过程和对应的＂五指编码＂及编号。我们可以运用＂五指编码＂代表和传递大脑思维信息。并且可将＂五指编码＂看做是代表和传递大脑思维信息的基本单元。在双手协同工作的情况下可同时输出两组＂五指编码＂，我们就将这种组合称做＂组合编码＂。双手协同工作可输出＂组合编码＂为322＝1024组。为适应单手和双手都能便利的操作，在＂五指编码＂的基础上加一位功能转换码，组成32组＂功能编码＂。表二列出了32组＂功能编码＂及编号。我们将＂五指编码＂组合编码＂和＂功能编码＂统称做＂手编码＂。可以运用＂手编码＂替代目前所有按键式编码输入设备的按键编码。如果用＂手编码＂替代PC键盘的按键编码，可将PC键盘简化到只用六只＂手编码＂传感开关和简单的串行输出电路。可使手对PC键盘专业复杂的机械式操作进化到简便的＂手编码＂传感式输入。达到运用＂手编码＂自身资源简化完善统一手输入设备和操作方法的目的。
运用＂五指编码＂进行自身的学习和教育，是《输入设计新方案》的主要特点。如果为＂五指编码＂分配汉语拼音、音乐音符、字母、数字等基本信息内容，无须硬件设施只要按着教材的提示和引导就能进行自身的学习练习和教育。
如果将人体自身的＂手编码＂用一种形象的方法表示，将抽象的＂手编码＂转变成可用作编程和操作的图形工具。使之能够直观的显示、提示、引导五指的编码过程和操作过程，达到充分运用人体自身的＂手编码＂资源的目的。我们就称做这种图形工具为编码图标。编码图标可分为＂五指图标＂和＂功能图标＂。表三列出了32个＂五指图标＂和对应的32组＂五指编码＂以及编号。表四列出了32个＂功能图标＂和对应的32组＂功能编码＂及编号。＂编码图标＂由六个方块组成，分别代表六只传递＂手编码＂的按键，分上下两排，上排三只按键分别对应左手或右手的食指、中指和无名指，下排左右两只按键分别对应左手或右手的拇指和小指。中间一只为功能键。浅色按键表示已被按下，代表二进制的1。深色按键表示没有被按下，代表二进制的0。我们的一切操作都可在＂编码图标＂的提示引导下完成。
如果用硅压阻式压力传感器分别检测拾取手的向前、向后、向左、向右和向下五个方向的＂力矢信息＂，在将五个方向的＂力矢信息＂通过数字化处理，分别用能够进行操作和显示力矢的大小和方向的符号↑ng、↓ng、←ng、→ng、xng表示。↑、↓、←、→、x分别表示向前、向后、向左、向右、向下五个方向，n表示作用力大小，g为作用力单位克。运用↑ng或↓ng和←ng、或→ng及xng三个方向的＂力矢信息＂对＂指针＂进行三维控制。编码传感器＂编码传感器＂是传递＂手编码＂和感应＂力矢信息＂的综合传感输入设备。由六只传感按键和五只压力传感器组成。六只传感按键的排列与＂编码图标＂的排列相对应。画有指纹的五只传感按键分别对应左手或右手的五个手指(上排对应食指、中指和无名指，下排对应拇指和小指)称五指键。另一只传感按键为功能转换键称功能键。五指键和功能键用于传递＂手编码＂和＂力矢信息＂。可采用力敏开关、触摸开关或其它无触点的电子开关(有利于集成化生产)。五只压力传感器用于检测拾取五指向前、向后、向左、向右和向下五个方向的＂力矢信息＂。可采用硅压阻式压力传感器。因为硅压阻式压力传感器的分辨能力可检测出约10Pa的微压，可将五指细微的力的变化真实的表现出来。并且结构尺寸小、频率响应快、精度高、工作可靠、寿命长、有利于集成化生产，可制成全集成化传感输入设备。＂传感器＂由上部的集成传感电路板(包括六只传感按键开关、五只压力传感器、模/数转换电路以及串行输出电路等)和内部可延前后和左右移动的滑板以及底座组成。滑板由三片约0.5毫米的薄刚片和直径约2毫米的滚珠组成。如图三所示。底板尺寸与底座内部尺寸相同。中滑板延底板槽左右移动。中滑板上有若干个直径略大于滚珠直径的孔，使上下滑板受到的作用力通过滚珠传到底板至底座。上滑板的板槽插入中滑板，延中滑板前后移动并且可带动中滑板左右移动。上滑板的尺寸每边比底板小约1毫米，滑板整体厚度约3毫米。滑板整体放入底座内部。底板与底座内部相吻合固定不动。上滑板带动中滑板在底座内延前后和左右自由移动。集成传感电路板安放到上滑板的上面，可随上滑板自由移动，同时又可在上滑板上向下移动。当我们的手指在集成传感电路板上向前或向后用力时，可使集成传感电路板上的向前或向后的压力传感器作用到底座的前壁或后壁上。用于检测拾取手指的向前或向后的＂力矢信息＂；手指向左或向右用力时，可使集成传感电路板上的向左或向右的压力传感器作用到底座的左壁或右壁上。用于检测拾取手指的向左或向右的＂力矢信息＂；手指向下用力时，可使集成传感电路板上向下的压力传感器作用到上滑板上并且通过滚珠作用到底板至底座。用于检测拾取手指的向下的＂力矢信息＂。＂传感器＂的整体尺寸为长50-60毫米，宽30-40毫米，高5-10毫米。
应用说明模拟PC键盘应用＂传感器＂模拟PC键盘的操作，可用＂手编码＂的图形工具“编码图标”替代PC键盘的编码按键，组成“编码图标”摸拟PC软键盘。操作时，根据软键盘中的“五指图标”和功能图标的显示提示引导按下相对应的编码手指，选中“五指图标”或“功能图标”。当确认“手编码”正确后，编码手指继续向下用力起动xng“确认矢量”(确认矢量的大小可根据个人的使用情况设定)例如xng“确认矢量”设定为X50g，那么手指向下的作用力必须达到50克以上时这组“手编码”才能被确认生效。“传感器”可根据需要使用一只单手操作或同时使用两只“传感器”双手协同操作。
英文字母的输入如果软键盘的当前状态不在英文字母状态，这时需要运用“功能编码”起动↑ng大写或↓ng小写矢量(起动矢量的大小可任意设定)。如选中↓ng小写矢量，则可按“五指图标”的提示引导输入小写字母。如需要输入少量的大写字母，可运用＂五指编码＂起动↑ng大写矢量，这时选中当前状态的＂五指图标＂所代表的小写字母将转换为大写字母。如果以输入大写字母为主，可将软键盘的当前状态设置为大写字母状态，需要输入小写字母时，可运用＂五指编码＂起动↓ng小写矢量进行转换。
数字和字符的输入运用＂功能编码＂起动←ng数字或→ng字符矢量，将软键盘当前状态切换到数字或字符状态，在按＂五指图标＂的提示引导输入数字或字符。运用＂手编码＂和力矢信息通过双手的协同工作可方便的综合输入字母、字符和数字。
用于鼠标操作用中指同时按下功能键和中指键向下用力起动xng矢量(如x20g可任意设置)＂传感器＂进入鼠标操作状态。用↑ng或↓ng和←ng或→ng两个矢量控制＂指针＂的移动。＂传感器＂下排的左键和右键代表鼠标的左键和右键，用食指和中指操作。用手的力矢控制＂指针＂的移动有两种工作方式第一种是用↑ng或↓ng和←ng或→ng两个矢量控制＂指针＂的移动速度和移动方向。工作原理是↑ng或↓ng和←ng或→ng两个矢量的合力矢每增加n克力则“指针”在屏幕上的移动速度也随合力矢成比例的增长，移动方向为合力矢方向。这种工作方式适合大面积搜索性操作。第二种工作方式是控制“指针”的移动距离和移动方向。工作原理是↑ng或↓ng或←ng或→两个矢量的合力矢每增加n克力则“指针”在屏幕上移动1个像素，移动方向为合力矢方向。这种工作方式适合小范围细致性操作。如手写、书法、绘画等操作。根据工作需要对“指针”移动灵敏度进行调解和控制。“指针”的移动灵敏度为“指针”每移1个像素(P)需要↑ng或↓ng和←ng或→ng合力矢的大小，用ng/p表示。n为合力矢的大小、g为作用力的单位克、P为每像素。例如0.4/P，表示↑ng或↓ng和←ng或→ng合力矢每增加0.4克力“指针”移动1个像素。“指针”移动灵敏度越高，手对“指针”的控制难度就越大。可根据工作内容和性质进行合理的调解和适当控制。
模拟手写输入模拟手写输入可采用鼠标操作的第二种工作方式，用↑ng或↓ng和←ng或→ng合力矢控制“手写笔”的移动位置和方向，用xng矢量控制“手写笔”的起笔和落笔，通过调整解各矢量的数值以适应每个人的手写习惯进行模拟手写输入。
模拟书法绘画在模拟手写输入的基础上，运用xng矢量控制“手写笔”的起笔和落笔以及手写力度和笔墨的多少， 模拟软硬笔书法和绘画创作。如果同时使用两只“传感器”用双手协同操作将“手写笔”换成“刻刀”或其它模拟工具，还可模拟雕刻或其它手工艺创作。想要更真实的模拟书法和绘画以及其它手工艺创作，可将模拟笔杆或其它模拟工具安放到“传感器＂指针的位置。将“传感器”固定到桌面上，手握住模拟笔杆或刻刀进行模拟创作。
光标的操作在＂传感器＂的上表面分八个区。1至6区为六个传感开关区，对应六只传感按键。7和8为空白区，此位置对应00号＂五指编码＂及＂五指图标＂，操作时手指按在7或8的位置在↑ng、↓ng、←ng、→ng四个矢量分别控制光标前后左右四个移动方向和移动速度，可方便的进行纯光标的操作。
汉字输入运用两只＂传感器＂输入汉字，可以同时用左手的＂五指编码＂输入汉语拼音的头一个发音；用右手的＂五指编码＂输入汉语拼音的后一个发音；在用↑ng、↓ng、←ng、→ng、xng五个矢量确认声调和区分同音字。可实现用双手一次编码输入汉字。
语音合成如果运用双手编码输入汉字的操作达到非常熟练则可进行语音合成。用双手代口拼讲语或其它语言。
模拟音乐键盘用左手或右手食指、中指和无名指的七组手编码100、010、110、001、101、011、111分别代表音乐的1234567的七个音阶。用↑ng矢量加食指、中指和无名指的五组手编码100、010、110、011、111分别代升1升2升3升6升7音阶。用左手或右手的拇指和小指的四组手编码00、10、01、11代表四个音程，那么单手可组成四音程48个模拟按键的＂音乐键盘＂。双手可组成八音程96个模拟按键的＂音乐键盘＂。配合压力传感器可进行丰富的电脑音乐演奏和音乐创作。
表1为五指编码及编号。表2为功能编码及编号。表3为五指编码、五指图标、编号。表4为功能编码、功能图标、编号。表一(五指编码及编号)
表二(功能编码及编号)
表三(五指编码、五指图标、编号)
表四(功能编码、功能图标、编号)
权利要求1.一种五指编码感应输入装置，其特征在于它包括编码传感器和滑动板装置；所述编码传感器包括感应编码信息的传感开关和感应力矢信息的压敏传感器；所述滑动板装置包括底板、通过所述底板侧壁滑轨与其滑动固定的中滑板、通过所述中滑板侧壁滑轨与其滑动固定的上滑板；所述底板侧壁滑轨与中滑板侧壁滑轨互成垂直关系，所述中滑板上分排有若干个滚球孔，有对应个数的滚球置于其中；所述滚球上、下侧与上滑板和底板相接触；所述编码信息传感器为六只按键式，并且排列在所述上滑板上侧，构成五指压力传感区和一个功能键区；所述感应力矢信息的压力传感器可设置在上滑板与底板侧壁对应的四个侧面或设置在底板四个侧壁对应上滑板处的位置上；所述滑板与底板侧壁之间留有微量缝隙。
2.如权利要求1所述的一种五指编码感应输入装置，其特征在于在上滑板与中滑板之间还设有感应手指压力大小的压力传感器。
专利摘要本实用新型涉及一种计算机键盘输入装置。它包括编码传感器和滑动板装置;所述编码传感器包括感应编码信息的传感开关和力矢信息的压敏传感器。所述滑动板装置包括底板、中滑板和上滑板。本实用新型可以简化完善统一手输入设备和操作方法,并可模拟PC键盘输入、鼠标操作、模拟手写输入、书法绘画、光标操作等,具有结构简单,体积小巧等优点,可应用于掌上电脑等产品上。
文档编号G06F3/023GK2482139SQ0121997
公开日2002年3月13日 申请日期2001年4月30日 优先权日2001年4月30日
发明者齐文锋 申请人:齐文锋