用以促动用于输入装置的手部支承的设备和方法，用于输入装置的手部支承，用于技术装置的输入系统，和生产用于输入装置的手部支承的方法与流程

本发明涉及用以促动用于输入装置的手部支承的设备和方法，涉及用于输入装置的手部支承，涉及用于技术装置的输入系统，且涉及用于生产用于输入装置的手部支承的方法。

背景技术：

对于具体的应用，诸如计算机的技术装置的输入装置向技术装置的使用者提供了所谓的力反馈。通过力反馈，输入装置上的相关信息可以以触觉可觉察的方式通过输入装置与使用者进行通信。例如，计算机游戏是力反馈的流行的应用领域。在计算机游戏中，可例如在车辆碰撞或武器开火时通过输入装置振动向游戏者给出有关在游戏中的情况的力学反馈。还能够根据环境在一定的方向上对输入装置的运动增加阻力。对于各种游戏情况的预先确定的振动或运动模式经常可用于给出当前游戏情况的效果，所述效果尽可能得真实。例如，在赛车游戏中，车辆与墙壁的碰撞可在输入装置中产生短的突然的抖动。当游戏中的车辆沿路线转弯行驶时，恒定的向心力可作用在输入装置上。此外，在第一人称射击游戏中，可以使输入装置在全自动武器开火时恒定地振动。

在此方面，US 2011 0309212 A1公开了一种仿形腕托。附件和扩展件可以可逆地接附到腕托，以提供热、振动或结构方面，例如灯、风扇或离子发生器。

针对背景技术，本发明提供了根据主权利要求的用以促动用于输入装置的手部支承的改进的设备、促动用于输入装置的手部支承的改进的方法、用于输入装置的改进的手部支承、用于技术装置的改进的输入系统、以及生产用于输入装置的手部支承的改进的生产方法。有利的实施例在从属权利要求和如下的描述中限定。

技术实现要素：

用于技术装置的输入装置的手部支承包括具有用于接收音频信号的输入接口和信号处理装置，其中信号处理装置被配置为确定用于促动手部支承的促动信号。借助于输入接口和信号处理装置，可将可促动的手部支承作为分立的应用来提供。

用以促动用于技术装置的输入装置、特别是键盘的手部支承的设备包括：用于接收音频信号的输入接口；和信号处理装置，信号处理装置耦合到输入接口且配置为使用经由音频信号传送的音频数据来提供促动信号，其中促动信号配置为以表征音频信号的方式来促动手部支承。

技术装置例如可以是计算机。手部支承可以是伸长的扁平的元件，所述元件可邻近于输入装置布置，使得技术装置的使用者在操纵输入装置时可将其单手、双手，特别是手掌根，放置或安放在手部支承上，以预防在使用技术装置工作时过大的负担作用在手或腕关节上。如果输入装置是计算机键盘，则使用者可例如将其手掌根或其腕关节放置在手部支承上且不需要主动地支承其重量。在此意义上，手部支承也可称为手掌根支承或腕托。音频信号例如可表征使用者在输入装置上的动作，例如键击，或表征使用者正在工作的程序的内容。以表征音频信号的方式促动可理解为意味着通过布置在手部支承中或上的元件使手部支承运动，所述运动可被技术装置的使用者经由其靠在手部支承上的手触觉地觉察到。

设备可以是处理电信号例如传感器信号且取决于电信号而输出控制信号的技术装置。所述设备可包括一个或多个合适的接口，所述接口可配置为硬件和/或软件。如果配置为硬件，则接口可例如是实现设备的功能的集成电路的一部分。接口也可以是分立的集成电路或至少部分地由分立的组件构成。如果配置为软件，则接口例如可以是微处理器上的软件模块以及其它软件模块。

根据设备的一个实施例，输入接口可包括连接器，特别是USB接口。这使得设备可通用地应用，且音频信号的信号数据可以以特定的方式读入到设备中。

根据另一个实施例，信号处理装置可包括存储装置，以存储参考音频数据且可配置为使用参考音频数据提供促动信号。存储装置可例如是EEPROM。多个不同的参考音频数据可记录在存储装置中，其中预先限定的促动信号可与预先限定的参考音频数据相关联。待提供的促动信号的选择可在信号处理装置中借助于将接收到的音频数据与参考音频数据进行比较来进行。在此，最接近地对应于或最接近地类似于经由音频信号接收到的音频数据的参考音频数据可被选择作为确定促动信号的音频数据。合适的参考音频数据的比较和选择可借助于微控制器来进行，所述微控制器可被信号处理装置包括且可配置为对存储装置进行存取。

此外，该设备可包括可耦合到信号处理装置的促动装置。促动装置可配置为响应于促动信号，以操纵输入装置的技术装置的使用者触觉地可觉察到的方式实现促动。特别地，可以以在使用者以其手使用输入装置在技术装置上工作时邻近使用者的手或手掌根的方式实现促动。设备的此实施例提供的优势是，促动信号所代表的信息能够被使用者迅速且直观地接收，而不干扰使用者利用计算机进行的当前工作。

特别地，触觉可觉察的促动方式可以是手部支承的至少一部分的振动。以此方式，包含在促动信号中的信息可有利地以特别地愉快但仍具有表现力的方式与使用者进行通信。将几乎不影响或根本不影响使用者对于其与技术装置的工作的关注。

根据另外的实施例，促动装置可包括用于放大促动信号的信号放大器和耦合到信号放大器的至少一个促动器。促动器可配置为响应于由信号放大器放大的促动信号来执行促动。例如，促动装置可包括两个促动器，该两个促动器可布置在手部支承中或上的不同位置处，例如每一个促动器处在使用者在使用技术装置工作时其手将可能所处的位置附近的位置处。例如，促动器可以是小型电动马达。使用信号放大器，可有利地将关于促动装置布置在上游的信号处理装置中的电流保持为小电流。因此，可将能量消耗和构造空间保持为尽可能得小。

用于技术装置的输入装置、特别是键盘的手部支承包括根据前述实施例中的一个的设备和壳体，其中所述设备的至少信号处理装置被布置在壳体内。

壳体可具有伸长的形状，且壳体的宽度对应于输入装置的宽度，并且壳体可适合于在桌面上或类似的表面上定位在输入装置和邻近输入装置的使用者之间，使得使用者在使用输入装置工作时可舒适地将其手或手掌根安放在壳体上，而不会因此限制设备的功能性。形成手部支承的电子部分的设备可以以集中或分布的方式布置在壳体中。

根据手部支承的实施例，壳体可至少部分地由可弹性变形的塑料形成。使用软且弹性的塑料材料用于壳体可特别地防止使用者的手或腕关节感到疲劳。此外，触觉促动可因此以有效的但仍低噪声的方式实现。

例如，壳体可在一个外部面上包括至少一个可弹性变形的垫。所述垫可特别地耦合到所述至少一个促动器。所述至少一个垫可布置在壳体的应面对用于手部支承的表面的底侧上，或可布置在壳体的面对使用者的手的顶侧上。如果布置在底侧上，则垫可容易地且有效地防止手部支承的可能由于促动导致的滑动。在顶侧上的布置，特别地如果促动器直接定位在垫上，可具有如下的正面效果，即，促动器的促动可特别地以有效的方式被馈送到使用者的手所处的壳体的外侧。特别地，如果垫或多个垫以及促动器或多个促动器定位在使用者的单手或双手通常安放在手部支承处或在使用技术装置工作时安放处的位置处，这更是如此。

根据手部支承的实施例，连接器可一体形成在壳体的壁中。连接器可形成用以容纳另外的连接器，所述另外的连接器可与所述连接器插在一起，以用于将设备电连接到输入装置。在此实施例中，连接器可形成为使得另外的连接器能够特别地插入到连接器中。连接器的此实施例具有的优势是，特别好地保护连接器的触点不受到损坏。此外，在此实施例中，手部支承具有特别紧凑的构造。

根据手部支承的替代实施例，输入接口包括从壳体导出的连接线缆。相应地，连接器可布置在连接线缆的自由端处。在此实施例中，手部支承已设有一体的连接，以用于将手部支承电链接到输入装置。可阻止用于将连接装置和手部支承电连接的线缆的意外丢失或错位。

此外，手部支承可设计为使得壳体包括至少一个卡扣配合件，用于将手部支承接附到输入装置。因此，可不使用工具或使用很小的手动力而迅速且容易地将手部支承接附到输入装置且再从输入装置移除。手部支承因此还可与不同的技术装置以不复杂的方式且根据使用者的希望和需求而一起使用。

用于技术装置的输入系统包括输入装置，特别是键盘，以及根据以上所述的实施例中的一个的手部支承，其中输入装置和手部支承一体地形成，或者手部支承能够经由至少一个卡扣配合件以可移除方式接附到输入装置或经由至少一个卡扣配合件以可移除方式接附到输入装置。

如果一体地形成，则输入装置和手部支承可包括共同的壳体，然而所述壳体可由不同的材料形成。输入装置可包括刚性壳体，所述刚性壳体可刚性地连接到手部支承的可弹性变形的壳体。

用以促动用于技术装置的输入装置、特别是键盘的手部支承的方法包括如下步骤：

经由输入接口接收音频信号；和

借助于耦合到输入接口的信号处理装置，使用经由音频信号传送的音频数据提供促动信号来以表征音频信号的方式促动手部支承。

通过执行该方法，可促动在此提出的手部支承，例如使手部支承振动，使得使用者在技术装置上运行的程序的信息可以以有力且直观的方式与技术装置的使用者进行通信。

用以生产用于技术装置的输入装置、特别是键盘的手部支承的生产方法包括如下步骤：

提供用于促动手部支承的设备，其中所述设备包括用于接收音频信号的输入接口和信号处理装置，信号处理装置耦合到输入接口且被配置为使用经由音频信号传送的音频数据来提供促动信号，其中促动信号被配置为以表征音频信号的方式促动手部支承；

提供用于手部支承的壳体；和

将设备与壳体组合，以生产手部支承。

该生产方法可在完全自动或部分自动的制造环境中执行，以生产多个前述手部支承。

同样有利的是这样的计算机程序产品，所述计算机程序产品带有程序代码，所述程序代码可存储在机器可读取的载体、例如半导体存储器、硬盘存储器或光存储器上，且所述程序代码用于当所述程序在计算机或设备上执行时执行根据前述实施例中的一个实施例的方法。

附图说明

将在下文中通过示例使用附图更详细地解释本发明，其中：

图1示出了带有根据本发明的实施例的输入系统的技术装置的原理图示；

图2示出了根据本发明的实施例的用于促动输入装置的手部支承的设备的方框图；

图3示出了根据本发明的实施例的用于输入装置的手部支承的透视图；

图4示出了根据本发明的另一实施例的用于输入装置的手部支承的一部分的透视图；

图5示出了根据本发明的实施例的用于输入装置的手部支承的示意性图示，其指示了用于促动手部支承的设备的安装位置；

图6示出了根据本发明的实施例的用于促动输入装置的手部支承的设备的透视图，所述设备被一体形成在手部支承中；

图7示出了根据本发明的实施例的促动用于输入装置的手部支承的方法的流程图；和

图8示出了根据本发明的实施例的生产用于输入装置的手部支承的生产方法的流程图。

具体实施方式

在本发明的优选实施例的如下描述中，将对在多个图中描绘的且以类似的方式作用的元件使用相同的或类似的附图标记，其中这些元件的重复描述将被省略。

图1示出了根据本发明的实施例的设有输入系统102的技术装置100的原理图示。在图1中所示的实施例中，技术装置100是计算机，所述计算机的屏幕通过表示示出。使用者104通过图1的图示中的输入系统102在存储在计算机100中的程序上工作或使用所述程序工作。输入系统102包括输入装置106和手部支承108。在图1中所示的实施例中，输入装置106是键盘或计算机键盘。替代地，输入装置106也可以是鼠标、操纵杆等。技术装置100以导电方式连接到输入装置106且输入装置106连接到手部支承108，以用于传递数据。作为连接线缆110的替代，还可提供无线连接。

手部支承108用于在使用者104借助于键盘106与技术装置100工作时支承使用者104的手112，特别是手的手掌根或腕关节。相应地，手部支承108也可称为手掌托。在图1中所示的实施例中，手部支承或手掌托108具有矩形形状，其长度允许使用者104在使用输入装置106工作时舒适地将双手112的腕关节或手掌根放置在手部支承108上。手部支承108包括可变形弹性材料制成的壳体114和至少部分地嵌入在壳体114中以用于促动手部支承108的设备(在图1中未示出)。手部支承108的形状和弹性壳体114实现了在使用者104使用计算机100长时间工作时对于其手112或腕关节的保护，以防止疲劳或疼痛。

在图1中所示的实施例中，输入系统102形成为两部件。手部支承108在承载了计算机100和输入系统102的表面例如桌面上邻近键盘106定位在键盘106和使用者104之间，且借助于两个卡扣配合件116可移除地接附到键盘106。因此，使用者104可按意愿通过促动卡扣配合件116而从输入装置106移除手部支承108，且不使用手部支承108继续工作，或将手部支承108接附到另一个合适的输入装置。作为卡扣配合件116的替代，能够使用用于可移除地接附的其它元件作为替代。根据替代实施例，输入系统102也可一体地形成。在此情形中，存在输入装置106到手部支承108的过渡部，而无空间分离，其中输入装置106和手部支承108可由不同的材料形成，使得输入装置106包括刚性壳体，且手部支承108包括弹性壳体114，如上文所述。

图2示出了一体形成到或可一体形成到图1的手部支承中的用于促动手部支承的设备200的实施例的方框图。该设备200可称为手部支承的电子部分，且包括输入接口202和耦合到输入接口202的信号处理装置204。输入接口202配置为经由链接到用于技术装置的输入装置的数据链路接收来自输入装置的音频信号206。输入装置可以是图1中所示的键盘，且技术装置可以是图1中所示的计算机。在图2中所示的设备200的实施例中，输入接口被设计为USB接口。耦合到输入接口202的信号处理装置204配置为使用经由音频信号206传送的音频数据208来确定促动信号210，所述促动信号210配置为以表征音频信号206的方式实现手部支承的促动。

在如在图2中所示的设备200的实施例中，信号处理装置204包括存储装置212和耦合到存储装置212的以微控制器214为形式的集成电路。根据此实施例，与多种促动信号210相关联的参考音频数据被记录在存储装置212中。在如在图2中所示的设备200的实施例中，存储装置212是EEPROM。根据实施例，存储装置212还可以是另一个合适的非易失性电子存储介质。微控制器214配置为使用合适的算法将经由音频信号216读入到设备200中的音频数据208与参考音频数据进行比较，且因此确定促动信号210。

在图2中所示的实施例中，设备200进一步包括促动装置216，促动装置216配置为经由合适的接口从信号处理装置204接收促动信号210。在如在图2中所示的设备200的实施例中，促动装置216包括信号放大器218和与信号放大器218耦合的两个促动器220。信号放大器或高压放大器218配置为合适地放大经由信号处理装置204提供的促动信号210，且将其以放大的促动信号222的形式提供到促动器220中的每个。促动器220可在手部支承中相互邻近地或相互隔开地布置，且配置为在操纵链接到手部支承的输入装置时响应于放大的促动信号222以技术装置的使用者触觉可觉察的方式导致手部支承的促动。

在如在图2中所示的设备200的实施例中，促动器220设计为小型电动马达，所述电动马达在借助于放大的促动信号222驱动时起动且以技术装置的使用者在他们/她们的手中触觉可觉察的方式导致手部支承的促动。总之，借助于设备200的装置202、204、216以表征所读取的音频信号206的方式促动手部支承，所述促动被接附的技术装置的使用者经由其手不会误解地触觉地可觉察到。

图3示出了用于在此所给出的输入装置的手部支承108的实施例的透视图。如已提及的那样，手部支承108设计为伸长的元件。如在图3中所示的手部支承108的实施例进一步具有楔形横截面。楔形形状的优势是，手部支承108因此设计为对于使用者是特别经济的。在此方面，重要的是将手部支承108定位在(此处未示出的)输入装置处，使得楔形的顶点(point of the wedge)面对使用者，且与所述顶点相反的楔形的底部定位为邻近于输入装置。为保持手部支承108的对于使用者的手的手掌根或腕关节的放松功能，手部支承108也可称为掌托。在图3的图示中，手部支承108描绘为带有向着壳体114的观察方向，如在图2中所示的用于促动手部支承108的设备被完全地或部分地嵌入到所述壳体114中。

如前所述，壳体114由可弹性变形的材料形成，在此由塑料材料形成。具体而言，在如在图3中所示的手部支承的实施例中，壳体114由覆盖有结实但仍柔软的塑料层例如为合成皮革的泡沫材料形成。如果壳体由弹性塑料形成，则手部支承108特别地适合于舒适地支承使用者的手的手掌根或腕关节，即使在使用耦合到掌托108的技术装置工作更长的时间段时仍是如此。

如在图3中所示的手部支承108的实施例的阴影区域指示了垫300，所述垫在图3中不是那么可见且布置在壳体114的底侧302上，壳体114的底侧302面对用于该手部支承108的表面。如在图示中所示，垫300在底侧302上紧邻楔形的手部支承108的楔形的顶点布置。垫300在壳体114的底侧302上相互隔开地布置或嵌入到底侧302中。在此，垫300可布置成：每个离壳体114的相对的窄侧相等的距离。

垫300处在壳体114的如下位置处，即，使用所链接的输入装置工作的人员的手或手掌根或腕关节非常可能在此处安放在手部支承108上。这是有意义的，因为在图3中所示的实施例中，图2中展示的促动器每个都紧挨在垫300中的每个的上方布置在壳体114中。在壳体114内，促动器以平面方式布置，即，大体上平行于壳体114的底侧302。垫300由可弹性变形的且另外地橡胶状的塑料形成。根据实施例，垫可以以防滑橡胶底座的形式嵌入到壳体114的底侧302中且可相应地称为橡胶垫。

垫300与促动器的耦合以及其构思上的位置导致通过促动器进行的手部支承108的促动选择性地在使用者的手的可能的位置处以特别明显的方式发生。以此方式，由促动器导致的触觉可觉察的促动可以以特别有效的方式传递到使用者的手。在图3中所示的实施例中，促动器配置为导致手部支承或联接到促动器的垫300的振动。因此，使用者经由其手接收与在手部支承件中处理的音频信号相关联(linked to)的信息的力反馈。将橡胶材料用于垫300也保证了手部支承108在手部支承108借助于促动器来促动或振动时不会非故意地在表面上滑动。根据实施例，可提供仅一个垫300或超过两个垫300。

作为进一步的特征，如在图3中所示的手部支承108的实施例包括连接器304，用于将手部支承108以导电方式耦合到输入装置。在此，连接器304经由从壳体114导出的连接线缆110连接到一体形成在手部支承108中的用于促动手部支承108的设备的输入接口，该输入接口在图3中未示出且被设计为USB接口。连接线缆110具有固定到壳体114的一个端部，而连接器304被固定到连接线缆110的与所述一个端相反的自由端306。在图3中所示的连接器304是常规尺寸的USB连接器。如在图3的图示中所示，根据在此提出的构思实现的掌托108可以以多用途方式与振动模块一起作为分立的应用与任何输入装置组合地使用。

图4通过另外的透视图示出了用于技术装置的输入装置的另一个示例性手部支承108的一部分。如在侧视图中所示，手部支承108也被设计为楔形形状的。与图3相比，垫300(仅示出一个)也被布置在壳体114的底侧302上，但是邻近于壳体114的窄侧完全在外部布置在形成楔形的顶点的壳体114的长侧上。作为相对于图3中所示的实施例的另外的差异，图4中所示的手部支承108包括一体形成到壳体114的壁400中的USB连接器304。例如，USB连接器304可一体形成到壳体114的窄侧中的一个中。连接器304设计为容纳另外的连接器，所述另外的连接器可与连接器304插在一起，以将设备与输入装置电连接。在图4中所示的实施例中，连接器304设计为作为微型USB接口的一部分的微型连接器。

借助于USB接口304(所述USB接口304在图3中示出为正常尺寸的USB接口且在图4中示出为微型实施方式)，将音频信号数据传送到基于图2解释的微控制器或MCU，以便借助于在微控制器上执行或可执行的软件来对所述音频信号数据进行评估。在评估之后，MCU将要求的数据与也在图2中示出的高压放大器进行通信。高压放大器例如将信号放大到1kV，以用于促动器。因此，掌托108以对应的信号搏动(pulsate)。在图4中所示的实施例中，手部支承108还被设计为用于任何输入装置的分开的振动掌托。

图5通过虚线示出了在图3的示例性手部支承108的一部分的顶视图中的图2中展示的用于促动手部支承108的设备的电子部分的至少一部分的示例性安装位置500，其中根据实施例，电子部分包括EEPROM、微控制器、微型USB接口、高压放大器和促动器。

图6示出了在手部支承108的安装位置500处的设备200的典型的整合的透视图。如在图示中所示，安装位置500被设计为手部支承108的壳体114中的矩形凹部。在此也具有矩形形状的设备200或设备的部分被布置在凹部500的底部处。所示出的是，布置在中心的信号处理装置204、邻近于信号处理装置204的存储装置212和例如用于连接促动器的、在设备的周界中的三个触点。设备200的元件204、212可布置在设备200的电路板上。

图7示出了促动用于输入装置的手部支承的方法700的实施例的流程图。通过执行方法700，例如可促动如在图3和图4中所示的以振动掌托为形式的手部支承。在步骤702中，例如一体形成到手部支承中的用于促动手部支承的设备的USB接口接收用于技术装置的输入装置的音频信号，其中输入装置以导电方式耦合到手部支承。在步骤704中，借助于耦合到USB输入接口的信号处理装置，使用经由音频信号传送的音频数据将促动信号提供给手部支承的促动器。响应于促动信号，在步骤706中，促动器致使手部支承以表征音频信号的方式振动。

图8示出了生产用于输入装置的手部支承的生产方法800的实施例的流程图。在步骤802中，提供用于促动手部支承的图2中的图示所展示的设备。在步骤804中，提供用于手部支承的壳体。在步骤806中，将该设备至少部分地一体形成到壳体中，以完成手部支承作为用于任何装置的分开的可促动掌托。

在附图中所描述和描绘的实施例被选择为仅是示例性的。不同的实施例可相互完全组合或针对分立的特征组合。一个实施例也可通过另一个实施例的特征补充。此外，在此给出的方法步骤可重复执行且以不同于所述的顺序的顺序执行。

如果实施例包括通过“和/或”关联的第一特征和第二特征，则这意味着实施例在一个实施例中包括第一特征和第二特征且在另一个实施例中包括第一特征和第二特征中的仅一个。

附图标记列表

100 技术装置

102 输入系统

104 使用者

106 输入装置

108 手部支承

110 连接线缆

112 手

114 壳体

116 卡扣配合件

200 用于促动手部支承的设备

202 输入接口

204 信号处理装置

206 音频信号

208 音频数据

210 促动信号

212 存储装置

214 微控制器

216 促动装置

218 信号放大器

220 促动器

222 放大的促动信号

300 垫

302 壳体的底侧

304 连接器

306 连接线缆的自由端

400 壳体的壁

500 设备的至少一部分的安装位置

700 促动手部支承的方法

702 接收音频信号的步骤

704 提供促动信号的步骤

706 促动手部支承的步骤

800 用于生产手部支承的方法

802 提供用于促动手部支承的设备的步骤

804 提供用于手部支承的壳体的步骤

806 将设备与壳体组合的步骤