专利名称：手套式键盘系统的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种计算机输入设备，具体地说，涉及一种键盘输入系统。
背景技术：
现有技术中，最常用的计算机输入设备是标准键盘；笔记本电脑采用的是一种更 小的键盘；PDA以及智能手机等小型设备也使用简化并缩小的键盘。目前还有一种较先进 的键盘是由投影设备把键盘的图像投影到桌面上，靠设备上的摄像装置拍摄使用者手部的 动作与位置，进而判定敲击的键位。现有输入设备的不足之处主要有以下几点1)对于台式机的键盘而言，不能携 带，必须在较平坦如桌面等地方使用；键的位置相离较远，使得手小的人操作不方便；长时 间使用后手指会痛而且手腕会疲劳。2)对于PDA、手机等便携式设备而言，按键过于小，对 手大的人来说很不方便。虽然现在已有手写输入方式，但在输入时系统识别字符需要较长时间，实际应用 时远比不上使用键盘输入快捷。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于提供一种便于携带，使用便捷而舒适的新式键盘输入 系统。为实现上述目的，本实用新型采用以下设计方案—种手套式键盘系统，它包括一对掌套部件，每个掌套部件上安装有4个手指键 部件和1个拇指键部件；所述掌套部件具有手背部和手掌部，该手背部和手掌部呈平面状或呈配合手部形 状的曲面状，所述手背部和手掌部通过一个弧形的连接部连接成掌套部件本体；该掌套部 件本体内部设有键盘处理器，而掌套部件表面设有与该键盘处理器相连并用于与计算机进 行数据传输的数据接口 ；所述掌套部件还具有用于固定在使用者手上的固定装置；所述手指键部件包括手指键基座、手指键轴、手指键连杆和指套，该手指键基座安 装于所述掌套部件的手背部或手掌部的前端，并通过手指键轴与该手指键连杆相铰接，该 手指键连杆前端固设有指套，所述手指键部件中设有电极，当所述手指键连杆离开其初始 位置而绕该手指键轴转动时产生电信号；所述拇指键部件包括拇指键基座、拇指键轴、拇指键连杆和拇指键体，该拇指键基 座安装于所述掌套部件的手掌部，并通过拇指键轴与该拇指键连杆相铰接，该拇指键连杆 前端连接有拇指键体，该拇指键体可以被按下而部分进入拇指键连杆中；所述拇指键部件 中设有电极，当所述拇指键连杆绕该拇指键轴转动时以及所述拇指键体被按下时，产生电信号。如上所述的手套式键盘系统，其特征在于，所述手指键轴由一个与手指键基座相 连的固定部件和一个与手指键连杆相连的可转动部件组成，所述固定部件上设有上下排布
4的两个分别与所述键盘处理器相连的负极电极片，所述可转动部件上设有一个与所述键盘 处理器相连的正极电极片；所述手指键连杆位于初始位置时，所述正极电极片位于两个负极电极片之间且不 与其中任何一个相接触，当手指键连杆向上转动时，该正极电极片与上方的负极电极片接 触并连通上方回路，当手指键连杆向下转动时，该正极电极片与下方的负极电极片接触并 连通下方回路。如上所述的手套式键盘系统，优选地，所述手指键轴中还设有用于令正极电极片 回到初始位置的复位弹力装置。如上所述的手套式键盘系统，其中，所述键盘系统还可以设有开关，所述开关优选 设于所述掌套部件上或拇指键部件上。如上所述的手套式键盘系统，其中，所述开关优选为三档开关，该三档开关的三个 档位可以这样分配关闭键盘系统、启动键盘功能和启动鼠标功能。如上所述的手套式键盘系统，其中，所述掌套部件、手指键部件和拇指键部件的本 体上与手相接触的部位优选覆盖有硅胶层。如上所述的手套式键盘系统，优选地，所述掌套部件、手指键部件和拇指键部件及 其上的硅胶层上均设有透气通孔，所述各部件本体及硅胶层上的透气通孔优选是一一对应 的。如上所述的手套式键盘系统，其中，所述数据接口可以与数据线相连，所述数据线 优选是USB线或PS/2线。如上所述的手套式键盘系统，其中，所述数据接口也可以与无线信号发射组件相 连，所述键盘系统内还可以设有电池或电源线。如上所述的手套式键盘系统，其中，所述拇指键部件的初始位置优选设于掌套部 件平面下方15度角处，所述拇指键连杆的转动范围优选在掌套部件平面上方5度至掌套部 件平面下方40度之间。如上所述的手套式键盘系统，其中，所述手指键部件的初始位置优选设于掌套部 件平面下方15-20度角处，所述手指键连杆的转动范围优选在掌套部件平面下方0-60度之 间。本实用新型的有益效果是本实用新型的手套式键盘系统完全舍弃了传统键盘的设计，把所有的字母，数字 按键以及其他键盘功能键全部整合到一对手套式键盘中。使用该手套式键盘系统的好处 有1)不受空间的限制，双手可以在任意姿势(例如站立或平躺)与位置进行输入，甚 至可以实现一边走路一边输入的可能。这是传统键盘甚至笔记本键盘所做不到的。在大多 数情况下，完全可以代替现有键盘鼠标。2)按键数量比传统键盘少，重量轻，可以与多种计算机类设备相连接，方便携带。3)可以与PDA以及智能手机连接，实现这些小型电子设备的快速输入。4)使用本实用新型的手套式键盘系统时，所有的5个手指都自由裸露在外，因此 可以在不摘下手套的情况下，手指可以相对灵活的活动，完成一些日常工作，例如拿杯子喝
水或拿笔写字等等。[0028]5)左手或者右手的手掌面都可以配置电子陀螺仪，对于惯用左手的人可以轻松更 换成为左手鼠标的功能。6)对于竞技类电子游戏玩家，手套式键盘直接用手进行操作，不需要经过键盘，因 此反应速度与灵活程度都有提高，可能能够提高竞技成绩。7)如果双手都配用电子陀螺仪，手套式键盘还可以实现遥控式游戏功能。
图1为本实用新型的掌套部件的手背侧视图。图2为本实用新型的掌套部件的手掌侧视图。图3为本实用新型的手指键部件的结构示意图；图3a为用于安装在掌套部件手背 部的手指键部件；图3b为用于安装在掌套部件手掌部的手指键部件。图4为本实用新型的手指键轴内部电路的一种优选实施方式的结构示意图；图4a 为手指键轴固定部件的结构示意图；图4b为手指键轴可转动部件的结构示意图；图4c为 固定部件和可转动部件组装后的手指键轴工作状态示意图。图5为本实用新型的拇指键部件的结构示意图；图5a为拇指键部件的手掌侧视 图；图5b为拇指键部件的手背侧视图。图6为本实用新型的鼠标组件的示意图。图7为本实用新型实施例1的键盘系统整体结构示意图；图7a示左掌手背侧视 图；图7b示左掌手掌侧视图。图8为本实用新型实施例2的键盘系统整体结构示意图。图9为本实用新型实施例2的键盘系统的使用状态图。
具体实施方式
本实用新型提供一种手套式键盘系统。该手套式键盘的外观与警用或军用半指战 术手套类似，其覆盖部位包括手背、手掌及除拇指外四指的第一关节以下的掌面；手的其他 部位如拇指、其他四指的远端以及手腕自由裸露。该手套式键盘系统包括1) 一对掌套部 件；2)每个掌套部件上安装的4个手指键部件和1个拇指键部件；3)掌套部件上可选安装 的扩展组件；4)掌套部件上的数据接口，用于通过USB线、PS/2线等连接线将手套式键盘系 统与计算机连接。本实用新型键盘系统的掌套部件的外形可以配合手型半包围手部，并能较舒适地 固定在使用者的手上。一个较佳的实施方式是该掌套部件由一个手背部、一个手掌部及 二者之间的弧形连接部组成。该手背部和手掌部可以是平面状，也可以是配合手部弧线的 曲面状，而该弧形连接部的弧度配合虎口处的弧线。该掌套部件内部设有键盘处理器，用于 将按键信号编码并传送给计算机，其具体实施方式
及功能可利用现有技术中键盘内部的处 理器的设计。掌套部件的外壳优选为硬质材料，可以是硬塑料、轻金属或符合要求的其他材 料；在硬质外壳与手的接触面还可设有软质的垫料如硅胶等，该垫料配合手的形状以提供 舒适的手感。优选地，在外壳和垫料上设有位置一一对应的通孔或对其作网格样设计，以利 于手部的透气。该掌套部件可以通过尼龙搭扣、按扣、表带扣或两端固定的有伸缩性的宽橡 胶或硅胶带子等形式被固定于使用者手上。在掌套部件外壳上可设有用来显示当前使用状态的提示灯，该提示灯可以是一组不同颜色的LED灯或其他的可发光材料。掌套部件外 壳的掌心位置设有扩展接口，可用于安装诸如具有鼠标或游戏摇杆功能的扩展组件。由于 在每个掌套部件上都设有该扩展接口，因此惯用左手或右手的人都可以方便地应用扩展组 件。该键盘系统的按键包括手指键部件及拇指键部件。每个掌套部件上安装有4个手 指键部件。该手指键部件的键体为硬质材料，而与手指接触的一面设有软质垫层。每个手 指键包括顺序连接的手指键基座、手指键轴、手指键连杆以及指套，手指可穿入指套从而固 定于键体上。为实现手指键部件的输入功能，在其中设有开关电路。该开关电路能够通过 手指的动作实现三档开关的功能，一个例子是当手指处在初始位置时断开；手指向上抬 时接通第一通路；手指向下按时接通第二通路。其中一个优选的实施方式是将开关设置在 轴上在与手指键连杆相连的手指键轴的可转动部件上，有一个与键盘处理器相连的导电 材料的电极片，它构成正极；在手指键轴的固定部件的环形结构上，设有上下排布的两个分 别与键盘处理器相连的导电材料的电极片，构成两个负极。将手指键轴的可转动部件和固 定部件组装后，该正极恰好位于两负极之间，即构成了一个可向上或向下接通的开关。手指 键轴内还可设有一个用于复位的弹力装置，使得在无外力作用下，该开关的正极处在与两 负极均不接触的初始位置，即相当于没有按键盘，亦即没有输入任何信息。该弹力装置可以 是弹簧、簧片、有弹性的塑料片或橡胶片等等。而当手指向上抬起时，正极与其上方的负极 连接，即将上方开关闭合，连通上方电路，实现输入一个字母或数字；手指松开后，该复位用 弹力装置使手指键回到初始位置，开关断开，输入结束。同理，手指向下按即可打开下方开 关，实现输入另一个字母或数字。每个掌套部件上安装有1个拇指键部件。每个拇指键部件由顺序连接的拇指键基 座、拇指键轴、拇指键连杆和拇指键体构成。该拇指键部件可优选地安装在掌套部件手掌侧 中部，略低于手掌平面并朝向拇指的方向。拇指键可以处于4个状态，即初始位置(以下称 为1档)、向上抬起的位置(以下称为2档)、向下按的位置(以下称为3档)以及向掌心 方向按下按键。该拇指键1-3档的功能可通过在拇指键轴中采用类似于手指键轴中的电路 设计来实现，而按键功能的实现可利用现有键盘的按键设计。优选地，每个手指键基座和拇指键基座上以及掌套部件上还设有安装孔，并可通 过小螺丝或卡子等方式组装在一起。这样，各按键在掌套部件上的具体位置即可较为自由 地进行调整，从而适应使用者不同的手型和手部尺寸；在生产上则可以大量地生产相同的 部件，以降低成本。各手指键及拇指键部件的具体功能可进行自由分配设置。例如，手指键部件的功 能可以是输入字母与数字等实质内容，而拇指键部件的功能是换档与功能键，如空格、回车 和删除等。该键盘系统共有8个手指键和2个拇指键，其中每个手指键具有向下按或向上 抬两种状态，每个拇指键具有3个档位，共计8 X 2 X 3 = 48种不同组合；此外，每个拇指键 还具有向掌心方向的按键动作，因此该键盘系统共可以设置50个键位，已经可以基本满足 字母与数字的输入要求。该键盘系统还可以设计更多的组合键位，以实现更多的功能。该键盘系统的诸如具有鼠标功能的扩展组件可以是小型3d陀螺仪，它可以测量 手在3维空间的运动轨迹，经过计算反映为鼠标箭头在屏幕上的运动；这种组件可以允许 手离开桌面进行任意活动。该组件也可以具有光电探头或滚珠，即与现有技术中的光电或滚珠鼠标的原理相同；这种组件需要手在一个平面上活动。该键盘系统的数据接口可通过有线或无线方式与计算机相连。有线方式连接可以 是通过USB线、PS/2线或其他类型的连接线。无线传输的方式与现有技术中的无线键盘/ 鼠标相似，通过在该键盘系统中添加无线信号收发装置实现信号传输。采用无线传输方式 还需要为键盘系统配置电池。该键盘系统还可以设有开关，优选地，是一个三档开关，该开关的三个档位分别操 控关闭整个键盘系统、开启键盘功能和开启鼠标功能。该开关可以设于掌套部件靠近拇指 键部件处，也可以直接安装在拇指键部件上，通过拇指可以方便地操控。在使用该手套式键盘系统时，把两个掌套部件分别套在左右手上，手指穿过指套 而被固定，把掌套部件上用于固定手掌的固定装置如扣带等扣紧，再将拇指轻轻按在拇指 键的U型槽上即准备完毕。在需要摘下该键盘系统时，逆序进行反向操作即可。实施例1如图1和图2所示的掌套部件1，它具有可半包围手掌的C字形结构，可分为呈平 面的手背部和手掌部以及二者之间的弧形连接部。该手背部和手掌部分别包覆于手背和手 掌表面；该连接部位于虎口处，其较该手背部和手掌部略窄。在手背部和手掌部的自由端 (即手掌外缘处)和连接部下方(即手腕处)还具有尼龙搭扣3，可用于将该键盘系统固定 在使用者手上。手背部设有6盏LED指示灯7，其功能如下3盏拇指档位灯，分别表示当前拇指键 所处的档位(1-3档)；2盏鼠标/键盘状态灯，分别表示当前键盘系统处在鼠标或是键盘输 入状态；1盏组合键灯，表示当前正处于组合键输入状态。手背部和手掌部的前端均可设有多个手指键安装孔6，这些手指键安装孔6优选 设为两排，其中每排孔的间距优选为1. 5毫米左右，两排孔之间的距离优选约为6-10毫米， 手指键安装孔附近设有手指键接口。手指键部件可以通过这些安装孔6，采用小螺丝、卡子 等方式固定在掌套部件上，从而可以适应不同使用者的手型和手部大小。手掌部的中部设有拇指键安装区8和扩展组件安装区10，其中拇指键安装区8内 为拇指键接口，周围设有拇指键安装孔9，可供拇指键部件安装；扩展组件安装区10内为扩 展接口，其周边设有扩展组件安装孔11，供扩展组件如鼠标功能组件等安装。手掌部还具有 数据接口 4，可通过如USB线5等连接线与计算机相连。在连接部上设有小型三档开关2，因其位于虎口处，可由拇指方便地操作。该开关 2的三档分别为处于中间时关闭键盘系统；处于下方时启动键盘功能；处于上方时启动鼠 标功能。该掌套部件内部设有键盘处理器(图中未示出)，上述LED指示灯7、手指键接口、 拇指键接口、扩展接口、数据接口 4、三档开关2等均与该键盘处理器连接。如图3a所示的手指键部件，它包括顺序连接的手指键基座14、手指键轴15、手指 键连杆12和指套13。手指键基座14上设有多个手指键孔16，供与掌套部件上的手指键安 装孔6对应固定安装使用。指套13和手指键连杆12可通过手指键轴15相对于手指键基 座14转动。如图4a、图4b和图4c所示，可将手指键开关设于手指键轴15上。在手指键轴15 的固定部件33的环形结构上，设有上下排布的两个分别通过导线31和导线35连接到键盘
8处理器的金属电极片32和电极片34，即构成两个负极。在手指键轴15的可转动部件36上 与连杆12相连的部位，设有一个通过导线38与键盘处理器相连的金属电极片37，即构成 正极。将固定部件33和可转动部件36组装后，使该正极恰好位于两负极之间，即图中的中 立位100，如此即构成了可向上或向下接通的开关。当手指向上抬起时，手指键部件处于一 位101，正极与上方的负极连接，即连通了上方电路；手指恢复初始位置后，开关断开；手指 向下按时，手指键部件处于二位102，即连通了下方电路。将手指键部件与掌套部件组装时，通过小螺丝或卡子将其安装在手背部前端。安 装时令其初始位置略偏向手掌侧，与掌套部件所在的平面呈15-20度，此位置为手的休息 位(医学术语，即手处在完全放松状态时的姿势)。当手指向下按压使夹角超过30度时触 发向下按的操作，当手指上抬使夹角小于5度时触发向上按的操作。手指键部件的活动范 围优选设定在0-60度之间，既保证在键盘系统结构可承受的范围内，又使手指有较宽的活 动范围。为使手指键部件能在无作用力时保持初始位置，在手指键轴15上安装有复位弹簧 (图中未示出)。如图5a和图5b所示的拇指键部件，由拇指键基座19，拇指键轴20，拇指键连杆21 和拇指键体18顺序连接构成，拇指键孔22，拇指键面23顶端可设有一个容放拇指的U型浅 槽(图中未示出)。拇指键体18和拇指键连杆21可通过拇指键轴20相对于拇指键基座 19转动，拇指键体18还可以相对于拇指键连杆21向内按下。因此拇指键具有四个状态，即 处在初始位置的1档、处在向上抬起位置的2档、处在向下按压的3档以及向掌心方向按下 拇指键体18的状态，其中，1-3档可以控制4手指输入内容的切换，两只手向掌心方向的按 键可以分别设为空格和删除。其1-3档的电路设计可以与手指键部件上抬和下压以输入信 号的原理相似，向掌心方向按键的设计可参照现有键盘的按键设计。当安装时，拇指键部件被小螺丝或卡子安装在拇指键安装区8，其初始位置即1档 位于掌套部件平面下方与该平面呈15度角处，当其与手背呈0度角时可判定为2档，当呈 30度角时判定为3档。拇指键的活动范围优选在_5度(即掌套部件平面上方5度)至40 度之间。图6示出扩展组件中的鼠标功能组件的示意图，包括鼠标组件外壳24和鼠标组件 安装基座25。该鼠标组件外壳24中设有3d陀螺仪，鼠标组件安装基座25上具有鼠标组件 孔26，可用小螺丝或卡子等安装在扩展组件安装区10。组装好的键盘系统的手背侧视图和手掌侧视图分别如图7a和图7b所示。实施例2本实用新型的手套式键盘系统中，手指键部件也可以安装在掌套部件的手掌部。 如图3b所示，安装在手掌侧的手指键部件，包括顺序连接的手指键基座14’、手指键轴15’、 手指键连杆12’和指套13’，其中手指键连杆12’的上表面还设有宽于手指键连杆12’的呈 平面或浅凹面的手指托17’，令使用者在应用时可以较为舒适地放置手指。实施例2的键盘系统中其他各部件均可采用与实施例1中的相同的结构设计，同 样可以实现所述键盘系统的输入功能。图8为安装好的键盘系统的手背侧的整体结构示意 图，图9为将其穿戴在使用者左手时的状态图。
权利要求1.一种手套式键盘系统，其特征在于，它包括一对掌套部件，每个掌套部件上安装有4 个手指键部件和1个拇指键部件；所述掌套部件具有配合手背形状的手背部和配合手掌形状的手掌部，所述手背部和手 掌部通过一个弧形的连接部连接成掌套部件本体；该掌套部件本体内部设有键盘处理器， 而掌套部件表面设有与该键盘处理器相连并用于与计算机进行数据传输的数据接口 ；所述 掌套部件还具有用于固定在使用者手上的固定装置；所述手指键部件包括手指键基座、手指键轴、手指键连杆和指套，该手指键基座安装于 所述掌套部件的手背部或手掌部的前端，并通过手指键轴与该手指键连杆相铰接，该手指 键连杆前端固设有指套，所述手指键部件中设有电极，当所述手指键连杆离开其初始位置 而绕该手指键轴转动时产生电信号；所述拇指键部件包括拇指键基座、拇指键轴、拇指键连杆和拇指键体，该拇指键基座安 装于所述掌套部件的手掌部，并通过拇指键轴与该拇指键连杆相铰接，该拇指键连杆前端 连接有拇指键体，该拇指键体可以被按下而部分进入拇指键连杆中；所述拇指键部件中设 有电极，当所述拇指键连杆绕该拇指键轴转动时以及所述拇指键体被按下时，产生电信号。
2.如权利要求1所述的手套式键盘系统，其特征在于，所述手指键轴由一个与手指键 基座相连的固定部件和一个与手指键连杆相连的可转动部件组成，所述固定部件上设有上 下排布的两个分别与所述键盘处理器相连的负极电极片，所述可转动部件上设有一个与所 述键盘处理器相连的正极电极片；所述手指键连杆位于初始位置时，所述正极电极片位于两个负极电极片之间且不与其 中任何一个相接触，当手指键连杆向上转动时，该正极电极片与上方的负极电极片接触并 连通上方回路，当手指键连杆向下转动时，该正极电极片与下方的负极电极片接触并连通 下方回路；所述手指键轴中还设有用于令手指键连杆在不受外力作用时回到初始位置的复位弹 力装置。
3.如权利要求1或2所述的手套式键盘系统，其特征在于，所述拇指键部件的初始位置 设于掌套部件所在平面下方15度角处，所述拇指键连杆的转动范围在掌套部件所在平面 上方5度至掌套部件所在平面下方40度之间；所述手指键部件的初始位置设于掌套部件所在平面下方15-20度角处，所述手指键连 杆的转动范围在掌套部件平面下方0-60度之间。
4.如权利要求1或2所述的手套式键盘系统，其特征在于，所述掌套部件表面设有与所 述键盘处理器相连并用于连接扩展组件的扩展接口。
5.如权利要求4所述的手套式键盘系统，其特征在于，所述扩展组件为鼠标功能组件， 该鼠标功能组件内部设有3d陀螺仪、光电探头或滚轮。
6.如权利要求1或2所述的手套式键盘系统，其特征在于，所述掌套部件、手指键基座 和拇指键基座上均设有安装孔，所述手指键部件及拇指键部件通过所述安装孔用螺丝或卡 子安装在所述掌套部件上。
7.如权利要求1或2所述的手套式键盘系统，其特征在于，所述数据接口与数据线或无 线传输组件相连。
8.如权利要求1或2所述的手套式键盘系统，其特征在于，所述键盘系统设有开关，所述开关设于所述掌套部件上或拇指键部件上。
9.如权利要求8所述的手套式键盘系统，其特征在于，所述开关为三档开关，该三档开 关的三个档位分别为关闭键盘系统、启动键盘功能和启动鼠标功能。
10.如权利要求1或2所述的手套式键盘系统，其特征在于，所述掌套部件、手指键部件 和拇指键部件的本体上与手相接触的部位覆盖有硅胶层，所述掌套部件、手指键部件和拇 指键部件及其上的硅胶层上均设有透气通孔。
专利摘要一种手套式键盘系统，包括一对掌套部件，每个掌套部件上安装有4个手指键部件和1个拇指键部件。所述掌套部件本体可半包围手掌部，其内部设有键盘处理器，而其表面设有数据接口。所述手指键部件由手指键基座、手指键轴、手指键连杆和指套顺次连接构成，且其中设有电极，当所述手指键连杆绕该手指键轴转动时产生电信号。所述拇指键部件由拇指键基座、拇指键轴、拇指键连杆和拇指键体顺次连接构成，该拇指键体可以被按下而部分进入拇指键连杆中。所述拇指键部件中设有电极，当所述拇指键连杆绕该拇指键轴转动时以及所述拇指键体被按下时，产生电信号。本实用新型具有使用不受空间的限制，方便携带等优点。
文档编号G06F3/033GK201780554SQ20102054446
公开日2011年3月30日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者张鹏 申请人:张鹏