穿戴式数据输入设备及操作方法与流程

本发明涉及要戴在人手上的可穿戴数据输入设备。

背景技术：

当前，计算机键盘和鼠标仍然是提供计算机输入的最常用方法。计算机键盘和鼠标的主要缺点是用户被束缚在桌子或其他参考表面上，并且该参考表面主要确定人体在工作或操作时的位置。

用户的活动受限以及计算机键盘和鼠标的频繁使用可能导致颈部、肩部和腕部受伤，通常称为重复性劳损。其例子是腕管综合症。

通过提供不需要固定基准面(例如桌子)的输入设备，可以解决许多问题。

在us4,517,424中公开了一种这样的现有技术输入设备。该设备与用户的手接合，并在允许手指移动的同时保持固定位置。提供并适于通过手指在其平面内的枢转移动来操作按钮，其中，每个按钮都由手指的不同部分接合。

wo2003/038586中公开了另一种这样的现有技术输入设备。该设备被戴在手的手掌周围，并且包括要由所述手的手指操纵的输入构件，以及位于所述手的手背的另外的输入构件，手背戴着要由另一只手的手指操纵的设备。

在us5,796,354中公开了另一种现有技术的输入设备。该设备戴在手和手臂上，并包括要用指尖操纵的输入构件。

到目前为止，现有技术的可穿戴数据输入设备还没有取得商业成功。申请人认为这是由于现有技术的数据输入设备不能同时满足所有用户需求，包括：

提供计算机键盘和鼠标的所有常规使用的功能。用户希望能够通过可穿戴数据输入设备执行相同甚至更多操作；

清晰明确的按键；

易于调整可穿戴数据输入设备的工作原理。可穿戴数据输入设备优选地模仿计算机键盘和鼠标的使用，使得用户在首次使用可穿戴数据输入设备时可以容易地适应和学习可穿戴数据输入设备的操作原理；

易于穿脱；以及

优选允许光标或鼠标控制，而不必切换到鼠标。

技术实现要素：

鉴于上述内容，本发明的目的是提供一种可穿戴数据输入设备，其满足一个或多个、优选地所有用户需求。

根据本发明的第一方面，提供了一种可穿戴在人手上的可穿戴数据输入设备，包括：

基座，包括近端和与近端相对的远端；

手指支撑件，用于容纳与近端指骨相对应的手的手指部分，从而允许相应的手指部分携带可穿戴数据输入设备，

其中，手指支撑件可旋转地连接至基座，以绕旋转轴旋转，当所述手指部分容纳在手指支撑件中时，该旋转轴布置为与相应手指的掌指关节基本对准，其中，基座的近端侧的被配置为在掌指关节的腕侧与手或相应的手臂接合，

其中，一组传感器设置在基座的远端侧，以与手的指尖交互，从而允许用户输入，并且其中，输入设备还包括输出单元，用于将与用户输入相对应的数据发送到外部设备。

根据第一方面的可穿戴数据输入设备的优点在于，该输入设备易于穿脱。输入设备主要由手指支撑件支撑，因此打开和关闭只需将手指支撑件分别放在手指上或取下手指支撑件即可。为了提供第二支撑位置以稳定地支撑基座，基座的近端仅需要在掌指关节的腕侧与手或相应的手臂接合。

另一个优点是，尽管手指支撑件并因此手指承担了输入设备的大部分重量，但是由于手指支撑件与基座之间的旋转轴与掌指关节对准，因此手指在手指支撑件中相对于基座的移动仍然是可能的。未容纳在相应的手指支撑件中的手指可以进一步自由地沿任何可能的方向移动。

另一个优点可以是，由于不需要物理距离，因此可以使用根据本发明的第一方面的设备更快地输入数据，因为如下文更详细描述的在鼠标和键盘功能之间的切换可以更快地完成，这是由于在键盘和鼠标之间移动时，手或手臂不需要跨越任何物理距离。

另一个优点可以是不需要桌子或其他参考表面来提供输入，这使得该设备也适合在屏幕前的演示过程中提供输入，或者提供输入来控制没有键盘和/或鼠标的机器，等等。

在此明确指出，近端和远端在医学上也具有其正常含义，也就是说，在使用中，基座的近端是指基座中最靠近人体中心(在这种情况下是躯干)的部分，不论躯干的形状如何，基座的远端都是基座的距离身体中心最远的部分。因此，在本说明书的上下文中，基座不需要具有细长的形状，并且例如可以具有球形形状，该球形形状具有作为近端的一部分和与近端相对的作为远端的一部分。

在此进一步明确指出的是，该组传感器设置在基座的远端侧以与手的指尖交互意味着该组传感器包括设置在基座的远端侧的一部分，从而允许与指尖的交互发生在基座的远端侧，但是该组传感器的其他部分不必一定位于基座的远端侧，甚至可以定位在基座的近端侧。

因此，在一个实施例中，当所述手指部分被容纳在手指支撑件中时，手指支撑件的取向在手指移动期间基本上遵循所述手指部分的取向。

手指的活动性使基座可以设置有相对较大的一组可到达的传感器，以模仿计算机键盘。在一个实施例中，该组传感器包括四列三行传感器阵列，其中列在平行于手指的方向上延伸并且行垂直于手指延伸。每个列可以例如与手的手指之一相关联，从而允许每个手指到达相关列内的至少三个传感器。

在一个实施例中，该阵列可以包括一个或多个附加的传感器列，使得一个手指与两列相邻的传感器相关联。例如，这可以适用于食指和小指，它们通常是最容易向侧面移动到相邻列的手指。可替代地或附加地，可以将列中存在的传感器的数量调整为手指的大小。因此，例如，与小指相关联的一个或多个列可以仅包括两个传感器，而不是上面提到的三个传感器。这同样适用于例如食指。因此，每个手指也有可能到达四个不同的传感器，但与食指和/或小指关联的传感器以2x2阵列排列，与其他手指关联的传感器以1x4阵列排列。还设想其他变形和实施例。

在一个实施例中，为中指提供两个、三个或四个传感器，为无名指提供两个、三个或四个传感器，优选地布置在基本平行于相应的手指即上述列方向延伸的线上。

在此明确指出，不必将传感器与手的每个手指相关联。本发明也适用于一个或多个手指不具有相关传感器的实施例。

在一个实施例中，基座的重心位于旋转轴的远端侧。以此方式，当手以经常出现的姿势而手掌朝下时，重力将促使基座的近端与手或相应的手臂接合，因此该接合不需要其他元件，并且设备的开启和关闭都很容易。

在一个实施例中，手指支撑件是第一手指支撑件，并且旋转轴是第一旋转轴，其中，输入设备还包括第二手指支撑件，以容纳与近端指骨相对应的手的另一根手指的一部分，以允许另一手指部分也携带可穿戴数据输入设备，并且其中第二手指支撑件可旋转地连接到基座，以绕第二旋转轴旋转，该第二旋转轴布置为当所述另一手指部分被容纳在第二手指支撑件中时，与相应的另一手指的掌指关节基本对准。

提供第二手指支撑件为输入设备提供了更稳定的支撑，因为现在输入设备由第一和第二手指支撑件支撑，这还防止了基座意外地绕基本平行于手指的轴线旋转。

在一个实施例中，当所述另一手指部分被容纳在第二手指支撑件中时，在另一手指的移动期间，第二手指支撑件的取向基本上遵循所述另一手指部分的取向。

在一个实施例中，第一手指支撑件被配置用于食指，第二手指支撑件被配置用于无名指。可替代地，第二手指支撑件被配置用于中指。在下面的表1中，给出了第一和第二手指支撑件和相应手指的合适组合：

表1：手指支撑件和手指的合适组合

在一个实施例中，手指支撑件(第一手指支撑件和/或第二手指支撑件(如果适用))包括环，以容纳相应的手指部分。请注意，在本说明书中，环不一定表示延伸超过360度的完全闭合的环，而是还包括延伸小于360度或延伸超过360度的部分开口的环，但包括未彼此连接的两端。

在一个实施例中，手指支撑件包括刚性部分和弹性部分。

在一个实施例中，手指支撑件(无论是单独的手指支撑件还是第一或第二手指支撑件)都可以被配置为容纳与近端指骨相对应的手的相应多个手指的多个部分。例如，所述手指支撑件可以是弹性带或围绕上述多个手指部分设置的类似结构。尽管本质上并不需要弹性，但是优选弹性，从而允许手指部分相对于彼此容易地移动。在此明确指出，在手指支撑件被配置为容纳一个以上手指部分的情况下，与手指支撑件相关联的旋转轴仅需要与相应手指之一的掌指关节对准，以落入本发明的范围。

因此，当有单个手指支撑件时，此手指支撑件可被配置为容纳以下手指组合之一的部分：

食指和中指；

食指、中指和无名指；

食指、中指、无名指和小指；

中指和无名指；

中指、无名指和小指；以及

无名指和小指。

此外，当输入设备包括第一手指支撑件和第二手指支撑件时，如表2所示，以下组合是可能的。

在一个实施例中，该组传感器还包括至少一个拇指传感器，以与手的拇指交互。这样，不仅允许手指提供用户输入，而且还允许手的拇指。这样的拇指传感器可以例如是由拇指操纵的操纵杆，并允许提供与不同方向(例如，“上”、“下”、“右”和“左”)相关联的用户输入。

在替代实施例中，传感器组包括四个由拇指控制的拇指传感器，优选地围绕拇指布置，使得对于拇指相对于手的四个不同移动，拇指与其中一个拇指传感器之间的交互是可能的。四个不同的移动可以包括拇指相对于手的“上”、“下”、“右”和“左”移动。

表2：当手指支撑件中可以容纳多个手指时，手指支撑件和手指的合适组合

在一个实施例中，输入设备可以被配置为使得两个拇指传感器之间的同时交互可以指示例如在与所述两个拇指传感器相关联的移动方向之间的光标或鼠标的方向，例如，同时与“上”和“右”传感器交互，以指示向右斜上方的方向。拇指传感器可以是模拟传感器，优选地是力或压力敏感的，使得相对于所述两个拇指传感器的交互力或压力之间的比值可以用于确定所述方向，并且相应交互力/压力矢量的总和可以例如用于确定光标或鼠标在所述方向上的移动速度。还设想了其他传感器，例如检测按下按钮的深度的光学传感器或接近传感器。

有关拇指传感器的上述实施例也可以应用于设备的其他传感器，例如特别是在使用其他传感器控制光标或鼠标的情况下。

在一个实施例中，一个或多个传感器被配置为提供反馈，例如通过使用例如由橡胶元件提供的弹力，或例如通过使用磁力。

在一个实施例中，输入设备被配置为提供反馈，例如触觉反馈，例如使用振动，例如超声触觉反馈。

在一个实施例中，该设备包括传感器，以测量整个设备的移动，从而允许测量携带该设备的手的手部移动。这样的传感器可以包括陀螺仪和/或加速度计。

在一个实施例中，输入设备包括用于容易地由相机检测的元件，例如标记，例如红外光源，用于由红外热像仪检测直接或反射光。

本发明还涉及第一可穿戴数据输入设备和第二可穿戴数据输入设备的组合，其中第一和第二输入设备都是根据本发明任何方面的输入设备，其中第一输入设备被配置用于左手，其中第二输入设备被配置用于右手。

注意，当两个类似的可穿戴数据输入设备用作第一和第二可穿戴数据输入设备时，某些功能被提供两次。其示例是鼠标模式下的拇指传感器可以允许使用左手的拇指和第一可穿戴数据输入设备以及使用右手的拇指和第二可穿戴数据输入设备来移动鼠标。在这种情况下，可穿戴数据输入设备可以被配置为向一些传感器分配其他功能，例如允许一个拇指控制鼠标，另一个拇指提供单击、双击以及其他滑动和/或缩放功能。同样，当提供两次功能时，可能会忽略传感器。例如。因为左手的传感器已经可以向左指示信号，所以可能会忽略右手的指示左方向信号的传感器。

因此，在此明确提到第一可穿戴数据输入设备和第二可穿戴数据输入设备不一定是相同的输入设备。第一可穿戴数据输入设备和第二可穿戴数据输入设备可以在功能上相互补充，甚至达到以下程度：几乎必须同时使用第一可穿戴数据输入设备和第二可穿戴数据输入设备，以正确地向外部设备提供数据输入。举个例子，第一可穿戴数据输入设备可以被提供输入对应于alt键的信号的能力，而对于第二可穿戴数据输入设备可能不存在这种能力。

在一个实施例中，第一输入设备和第二输入设备中的一个的输出单元被配置为将与用户输入相对应的数据发送到第一输入设备和第二输入设备中的另一个的输出单元，第一输入设备和第二输入设备中的另一个的输出单元被配置为将与第一输入设备的用户输入相对应的数据和与第二输入设备的用户输入相对应的数据发送到外部设备。这允许适当地组合第一输入设备和第二输入设备的用户输入，例如，当通过同时与第一输入设备的一个或多个传感器以及与第二输入设备的一个或多个传感器交互来解决功能时。

根据本发明的第二方面，提供了一种可穿戴在人手上的可穿戴数据输入设备，包括：

基座，包括近端和与近端相对的远端；

连接到基座的手指支撑件，以容纳与近端指骨相对应的手的手指的一部分，从而允许相应的手指支撑件携带可穿戴数据输入设备；

至少一个传感器，其布置在基座的远端，以与手的指尖交互，从而允许用户输入；以及

输出单元，用于将与用户输入相对应的数据发送到外部设备。

根据本发明的第二方面的可穿戴数据输入设备的优点在于，该输入设备易于穿脱。输入设备由手指支撑件支撑，因此打开和关闭只需将手指支撑件放在手指上或卸下手指支撑件即可。

在适用的情况下，关于本发明的第一方面描述的特征和实施例可以容易地与根据第二方面的本发明组合，并且在这里将不对其进行详细描述以防止这些特征和实施例的过度重复。这也意味着本发明第二方面的特征和实施例可以容易地与根据本发明第一方面的发明结合。

在一个实施例中，手指支撑件可旋转地连接到基座，以绕旋转轴旋转，当所述手指部分被容纳在手指支撑件中时，该旋转轴布置为与相应手指的掌指关节基本对准。

在一个实施例中，弹簧设置在基座的近端，以便在手和基座之间提供弹簧连接，例如弹簧连接和基座上布置传感器的那部分，即远端。

在一个实施例中，旋转轴是有界的。结果，可以限制布置在基座的远端处的传感器的位置。

在一个实施例中，基座的近端侧被配置为在掌指关节的腕侧与手或相应的手臂接合，或者在掌指关节的腕侧与在手或手臂上穿戴的东西接合。

在一个实施例中，手指支撑件被配置为在以下一个或多个位置处与相应的手指部分接合：

在所述手指部分的手背侧的第一区域，优选地在近端指骨和中间指骨之间的关节处或附近，即，在近端指间关节处或附近；

在所述手指部分的手掌侧的第二区域，优选在近端指骨和中间指骨之间的关节处或附近，即，在近端指间关节处或附近；

在所述手指部分的手背侧的第三区域，优选在掌指关节处或附近；以及

在所述手指部分的手掌侧的第四区域，例如在掌指关节处或附近，

其中，在手指支撑件被配置为至少在第一和第二区域处与相应的手指部分接合的情况下，优选地，第一区域的质心比第二区域的质心更靠近近端指间关节，并且其中，优选地，在手指支撑件被配置为至少在第三和第四区域与相应的手指部分接合的情况下，第三区域的质心比第四区域的质心更靠近掌指关节。

在一个实施例中，在手指支撑件被配置为至少在第二和第三区域与相应的手指部分接合的情况下，第三区域的质心比第二区域的质心更靠近掌指关节。

在一个实施例中，第一区域、第二区域、第三区域和/或第四区域在从近端指间关节到掌指关节的方向上的尺寸小于在垂直于其的方向上的尺寸。

在一个实施例中，第一和第二区域与第三和第四区域隔离或松散地耦合至第三和第四区域。其优点是手指支撑件和相应的手指之间的接合可以是最小的或至少减少了，这使得设备的穿脱变得更加容易。另一个优点可以是手指周围的其他元素(例如戒指(首饰))有空间，不会干扰手指支撑件。

还应注意，从相应的手指本身的角度看，彼此隔离或彼此松散耦合的区域并不意味着与第一至第四区域接合的手指支撑件部分(如果存在的话)没有互连。隔离或松散耦合意味着互连部分不会以完全支撑的方式与手指接合，从而为手指组织留出空间。

在一个实施例中，互连部分对手指支撑件的支撑功能没有显著贡献。

在一个实施例中，互连部分对手指支撑件的支撑功能完全没有贡献。

没有显著贡献可能意味着该接触负责支撑小于要支撑的总重量的30％，优选小于20％，更优选小于10％，最优选小于5％。

在一个实施例中，手指支撑件是单个元件，具有与相应的手指接合的接合部分和连接接合部分的互连部分，使得它们不与相应的手指接合。在一个实施例中，互连部分与相应的手指接合，但是不以支撑方式接合。因此，在互连部分和相应的手指之间可能存在接触，但是这种接触可能对手指支撑件的支撑功能没有显著贡献，尤其是当手处于手掌朝下的方向时。

在一个实施例中，隔离或松散耦合可涉及从一个手指支撑件部分到另一手指支撑件部分的整个手指表面上的直接路径的整个区域。

如果互连部分将手指背侧的手指支撑件与手指掌侧的手指支撑件连接起来，则隔离或松散耦合可能涉及由两个手指之间的手指表面上的两个直接路径形成的整个区域手指支撑。

在一个实施例中，第一区域和第二区域彼此隔离。

在一个实施例中，第三区域和第四区域彼此隔离。

在一个实施例中，第一区域和第三区域彼此隔离。

在一个实施例中，第一区域和第四区域彼此隔离。

在一个实施例中，第二区域和第四区域彼此隔离。

在一个实施例中，第二区域和第三区域彼此隔离。

在一个实施例中，手指支撑件包括用于第一和第二区域的环形段以及用于第三和第四区域的单独的环形段，优选地，手指支撑件每个区域包括一个环形段，其中各个环形段彼此连接。在这种情况下，环形段是手指支撑件的接合部分。

在一个实施例中，环形段是至少部分弹性的。

在一个实施例中，手指支撑件的被配置为与第二和第四区域接合的部分之间的互连是柔性的，例如，由于使用了适当厚度的材料。

在一个实施例中，在适用的情况下，手指支撑件的被配置为与第一至第四区域接合的部分是刚性的。

在一个实施例中，在适用的情况下，手指支撑件的被配置为与第一至第四区域接合的两个或更多个部分之间的互连是弹性的。

在一个实施例中，被配置为与第二区域接合的部分和被配置为与第四区域接合的部分具有各自的接合面，该接合面的法线不垂直于相应手指的各自的近端指骨，因此在朝向手指支撑件的所述另一部分的方向上具有分量。结果，接合表面基本上遵循普通手指的自然出现的轮廓，这使得手指支撑件更加舒适。法线与垂直于近端指骨的方向之间的角度可以在5-25度的范围内，优选在10-20度的范围内。

在一个实施例中，手指支撑件被配置为仅在第三和第四区域处与相应的手指部分接合。手指支撑件可以具有环形形状或为刚性环。在任何情况下，手指支撑件的直径可以使手指容易地容纳在手指支撑件中，同时允许手指与手指支撑件接合并支撑手指支撑件。第三和第四区域可以彼此松散地连接和/或彼此隔离。

第三区域和第四区域可以在相应的手指部分的手背侧和手掌侧之间的相应的手指部分的一个或两个横向侧处彼此连接。在这些侧面上的每个连接可以不存在，即由此在相应侧面上隔离第三和第四区域，可以形成松散连接，可以是弹性连接或者可以是刚性连接。没有连接或松散的连接可以在由手指支撑件限定的(圆形、圆形形状或类圆形)横截面的周长的5-40％上、优选地在10-30％上并且更优选地在20％上延伸。对于食指，可以至少在面向拇指的侧面上没有连接或松散的连接，而对于小指，至少可以在背离无名指的侧面上没有连接或松散的连接。优选地，仅在一个侧面上不存在连接或松散的连接，对于食指优选朝向拇指，而对于小指优选远离无名指。

如前所述，手指支撑件可以可旋转地连接到基座，以绕旋转轴旋转，该旋转轴布置为当所述手指部分容纳在手指支撑件中时与相应手指的掌指关节基本对准。

在一个实施例中，手指支撑件是第一手指支撑件，并且旋转轴是第一旋转轴，其中，输入设备还包括第二手指支撑件，以容纳与另一近端指骨相对应的手的另一根手指的一部分，以允许另一个手指部分也携带可穿戴数据输入设备，并且其中第二手指支撑件可旋转地连接到基座，以绕第二旋转轴旋转，该旋转轴布置为当所述第二手指部分被容纳在第二手指支撑件中时与相应的另一手指的掌指关节基本对准。使用两个手指支撑件的优点是，基座在两个位置被支撑，而另外的支撑件(例如通过使基座的近端侧与手或相应的手臂在掌指关节的腕部侧接合)本身是不必要的。

根据本发明的第三方面，提供了一种可穿戴数据输入设备(例如，根据本发明的第一、第二或第四方面的可穿戴数据输入设备)的操作方法，其中，所述可穿戴数据输入设备包括：一组传感器，其与手的指尖交互，从而允许用户输入；以及输出单元，其发送与用户输入相对应的数据到外部设备，其中该方法包括以下步骤：

a)为所有传感器分配相应的预定输入功能；

b)根据分配的输入功能提供用户输入；

c)通过为至少一个传感器分配另一预定输入功能来改变传感器的分配；

d)根据改变后的分配的输入功能提供用户输入。

在一个实施例中，可以为布置为与其中一个手指交互的不同传感器分配来自计算机键盘的不同字母或键，其中改变分配意味着向至少一个传感器分配不同字母或键。也可以为与手指相关联的所有传感器或与为提供文本作为输入的键盘模式相关联的所有传感器都分配了不同的字母或键，以及仅部分传感器分配了不同的字母或键的任何中间情况。尽管此处使用字母或键，但可以改变任何输入功能。

在一个实施例中，分配的改变是通过操作单独的传感器(例如，使用拇指)或通过操作预定的传感器组合引起的。

在一个实施例中，该组传感器包括两个或更多个、优选地四个由优选地围绕拇指来控制的拇指传感器来控制，使得对于拇指相对于手的四个不同移动，拇指与其中一个拇指传感器之间的交互是可能的。不同的移动可以包括拇指相对于手的“上”、“下”、“右”和/或“左”移动。使用这些不同的移动，拇指可以用来指示分配的不同变化。

在一个实施例中，可以为布置为与其中一个手指交互的不同传感器分配来自计算机键盘的不同字母或键，其中改变分配意味着将至少一些传感器分配给用于允许例如光标控制、在文字处理或文本编辑应用程序中的字符之间移动、在电子表格或数据库中的不同单元格之间移动或在文档中移动图片的其中一个箭头键(可以称为箭头模式)。

在一个实施例中，可穿戴数据输入设备包括所谓的鼠标模式，在鼠标模式下，可以使用例如一个或多个传感器将鼠标指针移动到类似于计算机鼠标的设备的屏幕上，例如由拇指操纵的操纵杆或由拇指控制的拇指传感器，优选围绕拇指布置。

因此，在一个实施例中，可穿戴数据输入设备可以被带入键盘或箭头模式，在键盘或箭头模式下，可以类似于计算机键盘输入文本和/或数据，并且通过改变分配可以被带入鼠标模式，在鼠标模式下，数据可以被输入，类似于计算机鼠标。改变分配也可能仅与某些传感器有关，因此设备的一部分处于键盘或箭头模式，而设备的另一部分处于鼠标模式。因此，不同的模式可以共存。

作为键盘模式、箭头模式或鼠标模式的补充或替代，可穿戴数据输入设备可以进入一种或多种游戏模式，在所述游戏模式中，传感器被分配了允许玩游戏的游戏专用输入功能。

附加地或可替代地，数据输入设备可以被配置为进入设备特定模式，例如，平板电脑模式、电话模式、vr(虚拟现实)模式或tv(电视)模式。

在一个实施例中，数据输入设备是可穿戴数据输入设备，其中该组传感器还包括至少一个被配置为与手的拇指交互的传感器，并且其中至少一个被配置为与拇指的交互的传感器用于提供方向作为用户输入，例如用于光标或鼠标或键盘上分配改变的方向。

在一个实施例中，数据输入设备以以下一种或多种模式操作：

键盘模式，其中至少一些传感器已被分配了标准键盘(例如qwerty键盘或任何其他类型的键盘)上的键；

箭头模式，其中至少一些传感器已分配有两个到四个不同的移动方向；

鼠标模式，其中至少一些传感器已分配有四个不同的移动方向，以控制屏幕上的鼠标指针，并可能包括用于选择和取消选择的右键和/或单击功能；以及

一种或多种设备模式，其可以包括游戏模式，其中至少一些传感器已被分配了设备或游戏特定的输入功能。

在一个实施例中，数据输入设备在特定用户输入(可以是特定开关或与一个或多个传感器的交互的特定组合或序列)时(至少部分地)在模式之间切换。在一个实施例中，当模式能够至少部分地共存时，数据输入设备被配置为在特定用户输入时打开或关闭模式。

在一个实施例中，四个移动方向对应于光标或鼠标指针/箭头的上、下、左和右移动方向。

在一个实施例中，数据输入设备被操作为模仿鼠标滚轮、多点触摸或拨号旋钮，从而允许相关联的功能和输入可能性。

例如，当使用传感器来模仿鼠标滚轮时，可能容易地滚动浏览网页或文档，其中例如传感器可用于设置滚动速度，例如通过与传感器接合的持续时间和/或通过拇指传感器的模拟值。

此外，例如，当使用传感器模拟多点触摸时，以及当两只手都使用两个可穿戴数据输入设备时，两个拇指可通过将拇指彼此远离(即朝相对方向)移动来放大或通过将拇指彼此相对移动来缩小。

在适用的情况下，关于本发明的第一和/或第二方面描述的特征和实施例可以容易地与根据本发明的第三方面的发明相结合，并且这里将不对其进行详细描述以防止这些特征和实施例的过度重复。因此，在适用的情况下，关于本发明的第三方面描述的特征和实施例也可以容易地与本发明的第一和/或第二方面组合。

在此明确提到的是，在本发明的第三方面的上下文中的“可穿戴”也指手持设备，例如握持众所周知的游戏机。

根据本发明的第四方面，提供了一种可穿戴在人手中的可穿戴数据输入设备，包括：

基座，包括近端和与近端相对的远端；

支撑件，连接到基座以与手的一部分接合以携带可穿戴数据输入设备；

至少一个传感器，其布置在基座的远端，以与手的指尖交互，从而允许用户输入；以及

输出单元，用于将与用户输入相对应的数据发送到外部设备。

在一个实施例中，支撑件包括与手掌和/或手背接合的部分，例如带子。

在一个实施例中，该组传感器还包括至少一个拇指传感器，以与手的拇指交互。这样，不仅允许手指提供用户输入，而且还允许手的拇指。这种拇指传感器可以例如是由拇指操纵的操纵杆或轨迹球。

在一个实施例中，该组传感器包括四个拇指传感器，这些四个拇指传感器围绕拇指布置，使得对于拇指相对于手的四个不同移动，拇指与其中一个拇指传感器之间的交互是可能的。四个不同的移动可以包括拇指相对于手的“上”、“下”、“右”和“左”移动。

关于本发明的第一方面、第二方面和/或第三方面所描述的特征和实施例可以容易地与根据本发明的第四方面的本发明相结合，在适用的情况下，这里将不对其进行详细描述以防止这些特征和实施例的过度重复。因此，在适用的情况下，关于本发明的第四方面描述的特征和实施例也可以容易地与本发明的第一、第二和/或第三方面组合。

在一个实施例中，可以使基座至少部分地移开，从而允许一些或所有手指用于另一目的，然后经由输入设备提供用户输入，例如触摸触摸屏、操纵按钮或其他设备、保持或握住其他物体。

在一个实施例中，支撑件被配置为使得基座能够围绕手从手的手掌侧向手的后侧旋转。在一个实施例中，支撑件包括第一手指支撑件和第二手指支撑件，第一手指支撑件容纳与近端指骨相对应的手的手指的一部分，从而允许相应的手指部分携带可穿戴数据输入设备，第二手指支撑件容纳对应于近端指骨的手的另一根手指的部分，以便也允许另一根手指部分携带可穿戴数据输入设备，其中，手指支撑件可旋转地连接到基座，以绕旋转轴旋转，该旋转轴布置为当所述手指部分容纳在手指支撑件中时与所述手指的掌指关节基本对准，其中所述第二手指支撑件可旋转地连接至所述基座，以绕第二旋转轴旋转，第二旋转轴布置为当所述第二手指部分容纳在第二手指支撑件中时与相应另一手指的掌指关节基本对准，其中第一和第二手指支撑件中的一个可释放地连接到基座，从而允许基座在被第一手指支撑件和第二手指支撑件中的另一个支撑的同时旋转到手的后侧。

在一个实施例中，基座包括第一部分和第二部分，第一部分包括基座的近端，第二部分包括基座的远端，其中该组传感器布置在第二部分上，并且其中第二部分可相对于第一部分绕相应旋转轴在操作位置与非操作位置之间旋转，在操作位置，第二部分面对手指并允许手指提供用户输入，在非操作位置，第二部分与手指保持一定距离，使得手指可以自由移动而不会干扰第二部分。

在一个实施例中，该组传感器包括与其中一个手指相关联的传感器列，优选地为每个手指提供一列传感器。

附图说明

现在将参照附图以非限制性方式描述本发明，在附图中，相同的部件由相同的附图标记表示，并且在附图中：

图1和2示意性地示出了根据本发明实施例的可穿戴数据输入设备；

图3示意性地示出了图1和2的数据输入设备的电气图；

图4示意性地示出了根据本发明另一实施例的可穿戴数据输入设备；

图5示意性地描绘了图4的数据输入设备的细节；

图6至10在计算机键盘布局上描绘了图4的数据输入设备的不同配置；

图11示意性地示出了被配置为由图4的数据输入设备控制的外部设备；

图12示意性地示出了根据本发明的另一实施例的可穿戴数据输入设备的手指支撑件；

图13a示意性地示出了根据本发明又一实施例的可穿戴数据输入设备的基座的一部分；以及

图13b示意性地示出了具有附加部件的图13a的基座。

具体实施方式

图1和图2示意性地示出了当穿戴在人手hh上时根据本发明的实施例的可穿戴数据输入设备id。已知人手包括拇指和四个手指，当从手的拇指侧开始时，它们在本说明书中将分别表示为食指、中指、无名指和小指。在图1中，拇指th和食指if清晰可见。其他手指隐藏在食指if的后面。

拇指th和手指包括骨头，称为指骨或指骨。最靠近手的指骨称为近端指骨。指尖的指骨称为远端指骨。拇指仅包括相应的近端指骨和远端指骨。手指还包括在近端指骨和远端指骨之间的中间指骨。

数据输入设备id包括具有近端pe和与近端pe相对的远端de的基座b。基座b的近端pe侧被配置为与手hh(此处为手hh的手掌)接合，因此在图1和图2中不可见，但使用虚线表示。

基座b的远端de侧设置有一组传感器s1、s2、s3，以与手hh的食指if的指尖ft交互，从而允许用户输入。

图3示意性地描绘了图1和2的数据输入设备id的电气图。传感器s1-s3如图3所示。传感器s1-s3连接到输出单元ou，该输出单元ou被配置为将与用户输入相对应的数据发送到外部设备(未示出)。优选以无线方式将数据发送到外部设备，例如使用蓝牙、wifi、红外、zigbee或任何其他无线数据传输方法。但是，例如需要快速且稳定的连接时，例如在使用输入设备玩游戏时，并不排除使用有线连接等在输入设备和外部设备之间进行数据传输的情况。从传感器s1-s3传输到输出单元的用户输入由传感器信号ss1、ss2和ss3表示，从输出单元到外部设备的数据传输由输出信号os表示。

再次参照图1和图2，数据输入设备id包括手指支撑件fs，以容纳对应于近端指骨的手hh的手指if的一部分。手指支撑件fs在此以环的形式实施，但是可以是适合于与手指if接合的任何支撑结构，使得当所述手指部分被容纳在手指支撑件fs中时，输入设备id由手携带通过手指支撑件。在该实施例中，手指部分和手指支撑件之间的接合使得手指支撑件的取向基本上遵循所述手指部分的取向。

在一个实施例中，手指支撑件fs是具有直径的刚性环，该直径使得手指能够容易地容纳在手指支撑件中，同时允许手指与手指支撑件接合并支撑手指支撑件。在另一个实施例中，手指支撑件具有环形形状，但是包括弹性材料，从而允许手指支撑件与多种手指一起使用。

在一个实施例中，手指支撑件fs可释放地安装在基座b上，使得可以提供各种环(例如具有不同直径)，并且使用者可以选择与使用者的手指尺寸最匹配的环并将其安装到基座b。

手指支撑件fs附接到连接构件，在这种情况下是梁be1，梁be1又铰接地连接到连接构件，在这种情况下是基座b的梁be2，使得梁be1能够相对于梁be2绕旋转轴ra旋转。旋转轴ra基本上延伸到图面之外，并且定位成当所述手指部分容纳在手指支撑件中时与相应手指if的掌指关节对准。掌指关节可以在相应的近端指骨和相应的掌骨之间找到。由于旋转轴ra的这个位置，手指if可以容易地相对于基座b上下移动，同时继续支撑数据输入设备id。这通过比较图1和图2中手指if的位置来说明。在图1中，手指能够与传感器s3交互，在图2中，手指已经向上移动，从而允许指尖ft与传感器s1交互。尽管未示出，但是手指的中间位置允许手指与传感器s2交互。

尽管将传感器s1-s3描述为设置在或多或少平坦的基座b上，但是也可以将传感器设置在不同的位置，以限制手指到达传感器所需的移动。

图1还描绘了另一实施例，其中使用虚线不同地布置传感器以指示传感器s1-s3的上表面的位置。对于本领域技术人员将显而易见的是，这种布置在侧视图中可能需要不同形状的基座b，例如阶梯状或凹形。从虚线的方向还可以看出，传感器的上表面可以相对于彼此倾斜，使得这些上表面的法线可以与指尖接近的频繁发生方向基本对准。

在一个实施例中，可以选择传感器的上表面的位置，以使得当指尖与相应的上表面接合时，近端指骨和掌骨指骨之间的角度在150度至170度的范围内，例如160度。这意味着偏差为10-30度，例如20度，相较于手指伸展的普通手。

在此明确指出，布置为与指尖接合的传感器的上表面不一定必须直接在传感器部分的上方或附近，在此处，指尖与传感器之间的接合会引起代表数据输入的信号。

尽管示出了用于食指的一组传感器s1-s3，但是对本领域技术人员显而易见的是，可以提供任何数量的传感器，例如1、2、3、4和5个传感器，并且该组传感器可以包括其他手指(例如中指、无名指和小指)的其他类似子集。

尽管仅针对食指if对实施例进行了描述和描绘，但是传感器的基座和传感器组也可以在平行于附图平面的方向上延伸，以便为手hh的其他手指提供类似的设置，这将在下面更详细地描述。

尽管未示出，但是基座还可以提供静止位置，在该静止位置中，手指的指尖ft能够与基座b接合，使得手指可以抵靠基座b而不与任何传感器交互。

在该实施例中，结合左手hh示出了输入设备。可以为用户的右手提供类似的设备。

图4描绘了根据本发明的另一实施例的要穿戴在人手上的可穿戴数据输入设备id的示意性俯视图(这里未示出，但是参见图1和图2，以供参考)。

数据输入设备id包括基座b，基座b包括近端pe和与近端pe相对的远端de。在该实施例中，基座b包括所有电子设备，包括为数据输入设备id供电的电池和被配置为将与经由数据输入设备id输入的用户输入相对应的数据发送到外部设备(例如计算机、电话、游戏控制器、电视、智能电视、虚拟现实眼镜、平板电脑或任何其他设备)的输出单元。

基座b还包括一组传感器s，在该实施例中，传感器s以在基座的远端侧的3x4传感器s阵列的形式，其中三行沿x方向延伸，并且其中四列沿y方向延伸。传感器s允许与手的指尖(ft)交互，从而允许用户输入。因此，传感器s类似于图2中那样与输出单元连接。

数据输入设备id还包括第一手指支撑件fs1和第二手指支撑件fs2，在本实施例中，第一手指支撑件fs1和第二手指支撑件fs2被配置为分别容纳左手的食指和小指。第一和第二手指支撑件fs1、fs2被配置为将它们的取向调整为各个手指部分的取向，但是同时允许数据输入设备id由人手通过手指支撑件和相应的手指部分来支撑。因此，第一和第二手指支撑件均可以包括一个或多个刚性部分和一个或多个柔性、优选弹性部分。上述一个或多个柔性、优选弹性部分允许一定范围的手指直径装配在第一和第二手指支撑件中。

第一和第二指状支撑件fs1、fs2通过各自的铰链结构hs1和hs2可旋转地连接到基座b。铰链结构hs1、hs2各自提供两个旋转轴，从而允许相应的手指支撑件相对于基座b移动。

铰链结构hs1限定基本上在x方向上延伸的第一旋转轴ra1和基本上在垂直于x方向和y方向两者的z方向上延伸的第二旋转轴ra2。铰链结构hs2限定基本上在x方向上延伸的第三旋转轴ra3和基本上在z方向上延伸的第四旋转轴ra4。

当将手指部分容纳在相应的第一或第二手指支撑件fs1、fs2中时，第一和第三旋转轴ra1、ra3布置为与相应手指的掌指关节基本对准，并允许手指在z方向上向上和向下移动远离并朝向基座b，以与传感器s阵列交互。因为本实施例的小指和食指的掌指关节不必在y方向上在相同位置上看到，第一旋转轴ra1和第三旋转轴ra3不必相对于彼此对准。

尽管第二旋转轴ra2和第四旋转轴ra4本身不是必需的，但是第二旋转轴ra2和第四旋转轴ra4为手指增加了在x方向上移动的额外自由度，优选地，如这里对于食指和小指所描绘的那样，例如到达位于3x4阵列旁边的其他传感器，例如3x4阵列旁边的一个或两个传感器以添加特定的功能，例如在输入模式(键盘模式、鼠标模式和/或游戏模式)之间切换或半永久提供的特殊键/数据输入(例如shift键、esc键等)的传感器。可替代地或附加地，第二和/或第四旋转轴ra2、ra4上的传感器可以改变阵列中的传感器的含义。可替代地或附加地，阵列中的传感器可以例如能够检测位置信息，例如触摸左侧与触摸右侧具有不同的含义。在图4中，示出了一个实施例，其中可以将虚线所示的传感器s’的附加列布置在3×4阵列的旁边，然后将其有效地变成3×5阵列或3×6阵列。

在一个实施例中，铰链结构hs1、hs2相对于基座的位置(即第一旋转轴ra1与基座b之间以及第三旋转轴ra3与基座b之间的距离)是可调节的。这允许根据手和/或手指的大小来调节相应的手指支撑件与基座之间的距离，并优化该距离。

尽管在图4的实施例中，当从基座b行进到铰链结构hs1、hs2时，首先分别遇到旋转轴ra2、ra4，然后依次遇到旋转轴ra1、ra3，但是旋转轴的顺序也可以颠倒。此外，旋转轴可以由铰链部的纵轴形成，但是也可以由旋转轴位于自由空间中的等效移动关节来提供。可替代地，旋转轴ra1、ra3的位置也可以被组合，例如，当使用能够在两个正交方向上旋转的球窝关节时，或者当有足够的游隙允许在两个正交方向上旋转时。

数据输入设备id还包括拇指部分tb。在图4中，以平面图示出了拇指部分，但是为了清楚起见，在图5中以后视图示出了拇指部分。拇指部分tb通过连接构件cm附接到基座b。通过在基座b的右侧上设置拇指部分tb，对于技术人员将显而易见的是，数据输入设备id更适合于左手，并且使数据输入设备id更适合于右手，拇指部tb需要安装在基座b的左侧。

该实施例的拇指部分tb包括具有四个侧壁w1-w4的管状横截面，该四个侧壁w1-w4包围空间sp，以容纳人手的拇指。在该实施例中，每个侧壁w1-w4设置有对应的传感器ts1-ts4，从而允许使用拇指进行附加的用户输入，这将在下面更详细地说明。

每个传感器s和/或传感器s'和/或传感器ts1-ts4可以包括一个或多个检测器，以检测与指尖或拇指的交互。这种检测器可以是开关的形式，但是传感器可以可替代地或附加地包括模拟传感器，例如力传感器、光学传感器或接近传感器，以检测指尖或拇指与传感器接合时的力或所引起的移动量。可以使用的传感器或检测器的其他示例是按钮、电容式传感器、光学传感器或任何其他允许指尖或拇指进行交互从而允许用户输入的传感器。

在一个实施例中，传感器s以及可能的传感器s’可以设置有传感器显示器，该传感器显示器允许在与传感器交互时指示用户输入的种类、类型或值。但是，也可以在另一个位置提供指示该情况的单独的显示器，例如在用户可以轻松看到显示屏的手上方。外部屏幕(例如计算机屏幕、电视屏幕或任何其他外部屏幕)也可以用于向用户提供此类信息。

在一个实施例中，基座b的近端侧被配置为与手(例如手掌或掌指关节腕侧的相应手臂)接合，以限制移动基座b的自由度，但是这里明确指出，这本身不是必需的。可以设想出更多限制移动性的方法，例如通过使用至少两个手指支撑件，其中一个手指支撑件可以限制另一个手指支撑件的旋转，例如绕ra1或ra3旋转轴旋转。

尽管在以上示意图中将基座b描绘为刚性结构，但是在此特别注意，基座b可以包括一起形成基座b的多个互连部分。在一个实施例中，基座b可以包括用来支撑一个或多个手指支撑件并容纳大部分电子设备(例如电池、控制单元等等)的部件的主体部分。基座b可以进一步包括一个或多个至少承载一组传感器的手指基座部分。上述一个或多个手指基座可以连接到主体部分，使得它们相对于主体部分的位置和/或取向可以被调节。主体部分可以例如具有用于与手掌接合的凹入的上表面，其中，手指基座部分可以在凹入的上表面上的不同位置处连接到主体部分，从而在在特定位置连接手指基座部分，可以设置位置和取向(遵循上表面的轮廓)。

图6至10描绘了标准的qwerty键盘布局。当提供如图4所示的包括传感器s的3x4阵列的数据输入设备id时，可以按如下方式配置和使用该数据输入设备id，以模仿真实qwerty键盘的使用。

在该实施例中，默认情况下，作为示例，通过圈出键上的符号，将传感器阵列s分配给如图6所示的3×4键阵列，从而为每个传感器提供预定的输入功能。因此，在默认配置中，传感器s可以允许通过指尖和相应传感器之间的交互来输入字母“q”、“w”、“e”、“r”、“a”、“s”、“d”、“f”、“z”、“x”，“c”和“v”。如上所述，可以提供例如显示器作为单独的显示器，或者通过在传感器s本身上显示字母或使用外部显示器来显示字母，以便为用户提供视觉指示，使他能够确定是否输入了正确的字母作为用户输入。

可替代地或附加地，可以通过显示预定输入功能而在输入设备的显示器上或在与输入设备进行通信的外部设备的显示器上提供视觉信息，而无需实际提供用户输入。

例如，这可以使用检测指尖的存在的接近传感器来完成。当接近传感器指示附近存在指尖时，这可以触发所分配的预定输入功能的显示。当用户实际上想要输入该输入功能作为用户输入时，进一步操作指尖以与相应的检测器/传感器接合。

在一个实施例中，接近传感器指示附近存在指尖，并因此指示传感器和指尖之间的距离，该距离可用于导出关于手的关节位置的3d信息。然后，该信息可以用于游戏或手势控制。

另一个示例是使用两个传感器的组合。输入设备可以例如配备有显示传感器，例如按钮。通过首先与显示传感器交互并且随后或同时与另一个传感器交互，可以显示另一个传感器的分配的预定输入功能，而无需将输入功能输入为用户输入。当用户实际上想要输入该输入功能作为用户输入时，另一个传感器可以再次与之交互而不与显示传感器交互。

所提及的显示传感器是提供预定功能的专用传感器的示例。这种传感器的另一个示例是允许改变模式的模式传感器或允许选择或取消选择大写锁定的大写锁定传感器。

显然，即使当使用两个相似的数据输入设备id时，一个适合于图3中的左手，另一个适合于右手，在默认配置中，不是标准qwerty键盘上的所有键都可寻址的。然而，如将在下面解释的，拇指部分的传感器ts1-ts4也可以有利地用于到达其他按键。

为了到达键“1”、“2”、“3”和“4”，拇指可以通过向下移动来与传感器ts3交互，这对应于当其他手指到达普通键盘上的键“1”、“2”、“3”和“4”时拇指相对于这些手指的类似相对移动，因此感觉自然。传感器s的整个阵列因此移动，以分配给图7中圈出的键。但是，作为替代，仅分配给字母“q”、“w”、“e”和“r”的传感器行切换到键“1”、“2”、“3”和“4”。

可以使用传感器ts1在虚拟键盘上进行相对的移动，以达到“ctrl”、“win键”、“alt”和“空格”键。同样，整个阵列可以移动或仅移动传感器的下行，其中，“下”是指在使用输入设备时最靠近手掌的传感器行。

为了到达键“t”、“g”和“b”，拇指可以通过向左移动来与传感器ts4交互，这对应于当其他手指到达普通键盘上的“t”、“g”和“b”键时拇指相对于这些手指的类似相对移动，因此再次感觉自然。因此，传感器s的整个阵列可以移动，以分配给图8中圈出的键。同样，作为替代，仅传感器的右列可以移动。

可以使用传感器ts2在虚拟键盘上进行相对的移动，以达到“tab”或“capslock”键。同样，整个阵列可能会移动，也可能只有左列移动。或者，当将一个或多个按键分配给专用传感器时，如果在虚拟键盘上切换时会跳过“tab”和/或“capslock”键，则至少在大多数时间都可以触及它们。

图9通过圈出键上的符号描绘了默认情况下分配给右手穿戴的数据输入设备id的传感器s阵列的3x4键阵列。可以通过拇指与传感器ts1-ts4的相应交互来达到围绕此阵列的键，方法与上述左手类似。

拇指与传感器ts1-ts4的上述交互以达到其他键仅用于直接达到相邻键。因此，仍然有些键不能用作输入，例如键盘右侧的“enter”键。要到达“enter”键，拇指可能会与传感器ts2交互两次，例如如图10所示，彼此紧接可以将整个阵列向右移动两个键。可以在其他方向上进行类似的移动，从而可以到达标准qwerty键盘的任何键。

在输入设备的上述操作中，拇指和传感器ts1-ts4之一之间的交互会影响改变输入功能。在一个实施例中，拇指和传感器ts1-ts4中的一个之间的接合改变了输入功能，并且随后拇指与传感器ts1-ts4中的一个之间的脱离接合自动地将输入改变回默认设置，可能是在超时时间已经过去之后。然而，脱离接合也可能不改变输入功能，从而允许在预定的时间段内再次与传感器接合，从而导致输入功能在相同方向上的另一变化或与另一个传感器(例如相对的传感器)接合，导致输入功能在另一个方向上发生变化，例如回到默认设置。在另一实施例中，可以通过检测拇指与传感器ts1-ts4之一接合的力来区分在一个方向上移动一个键或在所述方向上移动两个或更多个键。例如当施加力低于预定值时，输入功能的分配仅在相应方向上移动一个键，而当施加力高于预定值时，输入功能的分配则在所述相应的方向上移动两个键。

左手拇指和右手拇指也可以一起工作以在精细移动(即一个键在特定方向上的移动)和粗略移动(即两个或多个键在同一方向上的移动)之间进行区分。

应当注意，尽管上述实施例涉及qwerty键盘，但是相同的原理可以应用于任何键盘布局。此外，上述实施例使用键q、w、e、r、a、s、d、f、z、x、c和v作为左手的起点，并使用键u、i、o、p、j、k、l、“；”、m、“，”、“。”和“/”作为右手的起点，但是相同的原理可以应用于任何起点，但起点也有所不同作为合适起点的最大尺寸可以例如取决于可用传感器的数量。

图11描绘了要由数据输入设备控制的外部设备ed，在该示例中，该外部设备ed是根据图4的数据输入设备。该外部设备包括显示器di。该附图中的显示描绘了可以使用数据输入设备输入的文本tx，例如使用关于图6-10描述的方法和配置。为了输入文本tx，以键盘模式提供了数据输入设备。

图11中还示出了光标cu，其指示当使用根据本发明的键盘或数据输入设备提供相应的用户输入时将添加文本的位置。在键入文本的过程中，可能需要改变光标cu的位置，以在其他位置修改或添加文本。

在一个实施例中，这是使用数据输入设备的箭头模式来完成的。可以使用允许在模式之间进行切换的专用传感器以箭头模式提供数据输入设备，但是也可以使用通过与传感器的预定组合同时进行交互而被分配了其他输入功能的传感器来执行切换模式，优选不要或不经常使用任何模式的组合。

在箭头模式下，改变传感器的分配输入功能，优选使得可以为光标cu指示以下方向：

对应于向上移动光标的方向u；

对应于向下移动光标的方向d；

对应于向右移动光标的方向r；以及

对应于向左光标移动的方向l。

可以将方向分配给不同的传感器，但是可替代地，可以使用多个检测器，例如操纵杆。作为示例，如图5所示的传感器ts1、ts2、ts3和ts4可以分别被分配方向u、r、d和l。

另外或可替代地，可以在鼠标模式下提供数据输入设备，从而允许控制通常由标准鼠标或笔记本电脑键盘控制的箭头(鼠标指针)mo的移动。同样，可以使用允许在模式之间进行切换的专用传感器以鼠标模式提供数据输入设备，但是也可以使用通过已被分配其他输入功能的传感器通过与传感器的预定组合同时进行交互来执行切换模式，优选不使用或不经常使用在任何模式下的这种组合。

在鼠标模式下，改变传感器的分配输入功能，优选使得可以为光标cu指示以下方向：

对应于向上移动箭头的方向u；

对应于向下移动箭头的方向d；

对应于向右移动箭头的方向r；以及

对应于向左移动箭头的方向l。

另外，鼠标的左击(可能还有右击)功能被分配给一个或多个传感器。

在一个实施例中，四个传感器用于u、r、d和l移动。在一个实施例中，传感器ts1-ts4用于u、r、d和l移动，并且向其他传感器s或s’之一分配左击或右击功能。在一个实施例中，操纵杆用于u、r、d和l移动。

添加可能的移动方向以更紧密地模仿鼠标的功能可能很方便。因此，例如通过与例如u传感器和l传感器(例如传感器ts1和ts4)同时交互。控制单元可以例如被配置为输出与相对于平行于l和r方向的参考方向具有角度α＝45度的方向od相对应的信号。因此，除了下表中的u、d、r和l方向外，还可以根据下表3使用其他方向od。

表3：传感器组合和另一方向od的角度α的概述

当u、r、d和l传感器(例如传感器ts1-ts4)例如是或包括模拟传感器(例如力传感器)时，也可以在具有其他角度α的方向od上移动。然后，施加到一个传感器和另一个传感器的力或压力之间的比值确定角度α的值。

附加地或可替代地，施加到传感器或传感器组合的力的总和或矢量总和可用于确定设定点，包括捕捉(也称为跳动)、抖动、加速度、显示器di上的箭头mo的行进速度或行进距离。例如，可以使用拉力(即力的变化率)来确定抖动。

在一个实施例中，提供了另外的传感器(例如，陀螺仪和/或加速度计)来确定设定点。

在一个实施例中，陀螺仪用于确定u、r、d和l传感器上的附加角度。优选地，手的相对较大的旋转移动、旋转速度或旋转加速度转化为鼠标光标的方向的相对较小的变化。

在一个实施例中，加速度计可以与一组u、r、d和l传感器组合使用。优选地，加速度计被配置用于鼠标光标的精细移动，并且u、r、d和l传感器被配置用于鼠标光标的粗略移动。但是，也可以设想相反的情况。优选地，速度的相对较大的变化导致鼠标光标的速度的相对较小的变化。

在一个实施例中，人工智能用于确定由陀螺仪和/或加速度计呈现的3d数据的2d解释。例如。稍后在交互中使用更正作为学习的反馈。

在一个实施例中，可以分配传感器以提高鼠标光标的设定点。这可以是用于固定提高因子的数字传感器，也可以是用于可变提高因子的模拟传感器。例如，这可能有助于在较大的表面上快速移动鼠标。可替代地或附加地，可以分配传感器以软化鼠标光标的设定点。它可以是用于固定提高因子的数字传感器，也可以是用于可变软化因子的模拟传感器。例如，这可能有助于在较小的表面上准确移动鼠标。

在一个实施例中，左手和右手可以一起确定设定点，其中加法是最简单的形式，并且其中一只手例如可以具有比另一只手更大的重量。在一个实施例中，设备可以被配置为使得当仅使用一只手而不依赖于这只手时，设定点确定是精细的，而当使用两只手时，设定点确定是粗略的。在另一实施例中，可以将设备被配置为使得仅当使用一只手时，设定点确定是精细的，当使用另一只手时，设定点确定是粗略的，而当两只手使用时，设定点确定就非常粗略。

也可以使用双手来定义更多角度，例如一只手按压l传感器，另一只手按压u和l传感器可以允许22.5度的角度。然后，使用传感器的其他组合可以选择n*22.5度的任意角度，其中n为整数。

在一个实施例中，可以针对每个传感器单独地配置传感器相对于设定点确定的贡献。

在一个实施例中，输入数据设备包括视觉指示设备，例如使用指示灯或显示屏指示数据输入设备处于哪种模式。

尽管已经使用包括3x4传感器阵列的数据输入设备演示了数据输入设备的操作方法和配置，但是对本领域技术人员显而易见的是，可以按照类似的方式使用根据本发明的任何数据输入设备。所提供的传感器s、s'和ts1-ts4的数量将确定操作数据输入设备以提供所需的用户输入所需的确切方式，但是完成此操作的基本原理是相同的。

图12示意性地示出了根据本发明的另一实施例的可穿戴数据输入设备的手指支撑件fs。在该实施例中，手指支撑件fs包括图12所示的四个环形段1、2、3和4，其与人手hh的食指if接合。环形段1-4可替代地被称为手指支撑件fs的接合部分。尽管未示出，但是四个环形段1、2、3、4使用相关联的连接元件(可替代地称为互连部分)刚性地彼此连接，该连接元件不一定必须与食指if接合。

环形段1-4全部被配置为与食指if的对应于食指if的近端指骨的一部分接合。食指if上的环形段1-4与食指if接合的区域分别称为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域。

在下面的描述中，将使用以下符号来描述手指部分和手指之间的相对移动：

x+：指示沿正x方向的平移；

x-：指示沿负x方向的平移；

rx+：指示根据右手规则绕x轴旋转；

rx-：指示根据左手规则绕x轴旋转；

y+：表示沿正y方向的平移；

y-：表示沿负y方向的平移；

ry+：指示根据右手规则绕y轴旋转；

ry-：指示根据左手规则绕y轴的旋转；

z+：指示沿正z方向的平移；

z-：表示沿负z方向的平移；

rz+：表示根据右手规则绕z轴的旋转；以及

rz-：指示根据左手规则绕z轴旋转。

右手规则是众所周知的规则，其中当右手的拇指指向箭头、矢量或正方向时，右手的手指指示旋转方向。在相应的左手规则中，当左手的拇指指向箭头、矢量或正方向时，左手的手指指示旋转方向。

环形段1-4优选地是弯曲的并且被配置为与手指接合，使得环形段1-4不能相对于食指if在x+或x-方向上移动。然后，环形段1和3阻止在z+方向上移动，而环形段2和4阻止在z-方向上移动。

在该实施例中，环形段1和2被配置为与附近的掌指关节或组织接合，从而允许防止手指支撑件沿y-方向移动。当食指处于其静止位置(或者称为中性位置或功能位置)时，中间指骨通常与近端指骨成一个角度，从而防止环形段4沿y+方向移动，从而保持手指支撑件在位。另外，在环形段2和3之间的组织可以提供对沿y+方向的移动的抵抗。当中间指骨与近端指骨对准时，这允许沿y+方向移除手指支撑件。

环形段1-4或相应的互连部分还可防止在rx+、rx-、rz+和rz-方向上的任何旋转。当环形段1布置为足够靠近掌指关节以使其与中指的相邻关节接合时，可以防止沿ry-方向的旋转。环形段2可类似地布置为靠近掌指关节，使得其与中指的相邻关节接合，以防止沿ry+方向的移动。可替代地或另外地，对于其他手指使用多个相似的手指支撑件也允许防止在ry+和ry-方向上的移动。此外，由于在掌指关节的腕部侧的基座的近端侧与手或对应的手臂之间的接合，可以防止在ry+和ry-方向上的移动。

一个或多个环形段可以是至少部分地、可能是全部地弹性的，从而允许手指支撑件适应使用者的手指并且允许容易地穿脱手指支撑件。

图13a和图13b示出了要穿戴在人手hh上的可穿戴数据输入设备的基座b。图13a示出了基座b的一部分及其在使用时相对于手hh的取向，图13b以分解图示出了图13a的基座b和其他部件。

图13a和13b中的焦点是数据输入设备的基座b。将不详细描述输入设备的其他部分，但是可以类似于图1-12中已经示出的实施例。因此，并非所有功能(例如传感器的数量及其空间配置)必须相似。

基座b包括形成基座b的近端pe的第一构件b1，其中基座的近端侧(在这种情况下由第一构件b1形成)被配置为在图13a所示的掌指关节的手腕侧与手hh接合。

第一构件b1设置有相应的接口in2、in3、in4和in4。

图13b还描绘了第一构件b1，但是现在没有关于手hh。还示出了第二构件b2、第三构件b3、第四构件b4和第五构件b5，在该实施例中，每个构件在与基座b的近端pe相对的基座b的远端侧均设置有三个传感器s。

每个构件b2-b5经由对应的中间构件i2、i3、i4和i5连接到第一构件b1的接口in2、in3、in4、in5。在该实施例中，每个中间构件i2-i5可移动地连接到第一构件b1的相应接口in2、in3、in4、in5，并且可移动地连接到相应构件b2-b5，在该实施例中通过可滑动地容纳在第一构件b1的相应接口in2、in3、in4、in5并被可滑动地容纳在各个构件b2-b5中。一个或多个中间构件i2-i5也可以仅在一侧可移动地连接。

在一个实施例中，中间构件i2-i5或构件b2-b5的位置和/或取向可以被临时固定，以在找到最佳位置和/或取向之后防止任何进一步的移动。

在一个实施例中，四个接口in2、in3、in4、in5提供优化传感器相对于指尖的位置和方向，例如，rz上的角度可优化传感器相对于指尖的移动方向的位置，例如ry上的角度可将传感器的各个位置优化到手指的指间关节所需的旋转量。

在一个实施例中，四个中间构件i2-i5提供优化传感器相对于指尖的位置和方向，例如rz上的角度可优化传感器相对于指尖的移动方向的位置，例如ry上的角度可将传感器的各个位置优化到手指的指间关节所需的旋转量。

在一个实施例中，中间构件的可移动地连接至第一构件b1的接口in2、in3、in4、in5的部分与中间构件的可移动地连接至构件b2-b5的各个部分成一定角度布置。这具有以下优点：中间构件相对于构件b2-b5的布置设定了各个构件b2-b5和第一构件b1之间的距离以及中间构件相对于接口in2、in3、in4、in5的布置。第一构件b1的“b1”隐含地设置构件b2-b5之间在x方向上的距离，从而允许将基座b调整为手hh和相应手指的长度和宽度，使得传感器s被适当地定位用于各个手指的指尖。这样，接口in2-in5的其他配置(如在rx和rz上的旋转)(如果适用)保持了其优势。

在一个实施例中，尽管未示出，但是第一构件b1包括一个或多个高度调节器，以在z方向(垂直于x和y方向)上调节构件b2-b5的位置。在一个高度调节器的情况下，所有构件b2-b5的位置可以同时调节，而在另一实施例中，构件b2-b5的位置可以单独调节。

可以使用与所描述的类似的机制来配置拇指传感器的位置。但是，作为替代方案，根据左手或右手的适用性，可以将拇指传感器连接到中间组件i2或i5，也可以将其连接到组件b2或b5，以便一起调整拇指传感器与用于相邻手指的传感器。

如关于上述实施例所示，支撑传感器的基座b的远端可以形成约90-120度的角度，例如相对于手掌为110度，在本实施例中，手掌与基座的近端接触。然而，基座的近端不一定必须与手掌接触，并且手掌和基座的远端之间的角度也可以小得多。此外，近端不一定是远端的伸长部。

尽管本发明总体上描述了可穿戴数据输入设备，以一般地将数据发送到外部设备，但是本发明，无论是第一、第二、第三、第四，还是它们的任意组合，都特别适合于以下情况：可穿戴数据输入设备的主要功能是将用户输入转换为数据，然后将数据发送到外部设备。具有这种主要功能的数据输入设备包括游戏机、键盘和鼠标。在没有外部设备的情况下，这种数据输入设备的使用可能非常有限。这样的数据输入设备也可以被称为用于向外部设备(例如，计算机)输入信息的外围设备。