МОБИЛЬНАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА С ДАТЧИКАМИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использовано, например, в качестве мобильной автоматизированной информационной системы с датчиками перемещения, в частности, мобильного коммуникационного устройства с датчиком, аналогичным используемым в манипуляторах типа «мышь».
Известны различные устройства и узлы ввода информации в мобильные информационные системы. Их можно разделить на два типа: ввод информации (обычно символов) посредством клавиатуры и ввод различной информации путем учета положения текущего указателя, чаще всего отображаемого на дисплее. Полезная модель относится к устройствам, функционирующим по второму типу. К нему же относятся широко распространенные трекболы и мини-джойстики, встроенные в мобильные терминалы, например, телефоны и смартфоны (патент РФ RU 2444147 С2). Также для ввода информации используются G-сенсоры - датчики, реагирующие на изменение положения устройства в гравитационном поле Земли. Они по определению не могут использоваться для ввода информации при передвижении устройства по горизонтальной ровной поверхности, что является общепринятой практикой в офисной работе; кроме того, они недостаточно точны для ввода многих видов информации.
Наиболее близким аналогом является система ввода информации с помощью сенсорных площадок мобильных телефонов и смартфонов: как обычных (заявка на патент RU 2008142904 А, их площадь обычно 30-40 кв.мм.), так и недавно представленных компанией MicroPointing сверхмалых (площадью примерно 1 кв.мм.; в неквалифицированных переводах популярных зарубежный интернет-статей, таких, как, например, mouse_May_2011.htm, это изобретение ошибочно называется компьютерной мышью, хотя представляет собой сенсор касания пальца человека; в то время как мышь - это устройство, которое с целью ввода информации само передвигается по ровной поверхности кистью руки человека, а кисть руки при этом, в том числе пальцы, не воспринимаются оптическими датчиками мыши). Недостатками этих систем являются физическое неудобство длительного использования и необходимость очень точных движений, что делает его невозможным для использования, например, больными с тремором рук.
Решаемой полезной моделью задачей является расширение арсенала технических средств ввода информации в мобильные автоматизированные информационные системы. Техническим результатом является реализация назначения, т.е. решение поставленной задачи по расширению арсенала технических средств ввода информации в мобильные автоматизированные информационные системы.
Для удобства и однозначного понимания целесообразно привести расшифровки и определения используемых далее обозначений, символов и/или терминов.
Информация - совокупность всевозможных данных с возможностью преобразования и разбиения их на минимальные элементы, например, да и/или нет.
Компьютерный код - набор электромагнитных сигналов, передаваемых по физическим каналам связи и/или сохраняемых на материальных носителях, и эквивалентных массивам информации различных объемов.
Эквивалентность компьютерных кодов массиву информации - их взаимно однозначное отображение, то есть возможность их взаимно однозначного преобразования посредством соответствующего устройства.
Дисплей - устройство, представляющее на его экране пользователю информацию в визуальной форме путем преобразования эквивалентных представляемой информации последовательностей компьютерных кодов в совокупности световых потоков, воспринимаемых пользователем как изображения.
Сенсорный дисплей - дисплей, выполненный со способностью восприятия информации в виде нажатий пользователя на точки или множества точек его экрана и формирования эквивалентной этой информации последовательности компьютерных кодов.
Мобильная автоматизированная информационная система (далее МИС) - совокупность программно-аппаратных средств для операций с информацией, в том числе выраженной в компьютерных кодах: получения информации, преобразования, хранения и анализа и представления пользователю в воспринимаемой им форме, в том числе дисплей и/или интерфейс для подключения внешнего, расположенного вне ее корпуса дисплее. МИС выполнена с возможностью ее оперативного перемещения пользователем. Примерами МИС служат смартфон или мобильный телефон.
Окружающая обстановка - окружающие МИС предмет или предметы, но не часть пользователя, которой пользователь производит перемещение МИС, и не составляющие ее части. Например, коврик для манипулятора «мышь» является обстановкой, а палец пользователя на той руке, которой он держит МИС - нет. Гравитационное поле также не является предметом, и, следовательно, частью окружающей обстановки.
Пользователь - человек или робот, ориентированный вводить в МИС информацию путем ее перемещения.
Перемещение МИС - производимое пользователем с целью ввода информации изменение ее положения относительно окружающей обстановки. Информацию о перемещении МИС воспринимают посредством датчиков.
Датчик - расположенное в едином корпусе с МИС устройство для бесконтактного или контактного получения информации о перемещении МИС, преобразования этой информации в компьютерный код и его дальнейшей передачи. Примерами датчиков могут служить применяемые для ввода информации в компьютерных манипуляторах типа «мышь» «шариковые» или оптические, в том числе, лазерные, устройства.
Рабочая поверхность МИС - поверхность МИС, в которую встроен датчик, определяемая так: если датчик встроен в плоскость, являющуюся частью поверхности МИС, то эта плоскость является рабочей поверхностью МИС; если датчик по своей конструкции может располагаться в любом месте МИС и не требует обязательного встраивания в ее поверхность, или встроен в криволинейную поверхность, рабочей поверхностью МИС является вся поверхность МИС. Например, рабочей поверхностью МИС, представляющей собой соединение узлов смартфона и манипулятора «мышь», будет нижняя плоская поверхность манипулятора «мышь».
Рабочая площадь датчика - площадь части рабочей поверхности МИС, непосредственно необходимой для функционирования встроенного в эту поверхность датчика. Если датчик по своей конструкции может располагаться в любом месте МИС и не требует обязательного встраивания в ее поверхность, рабочая площадь датчика равна нулю. Например, рабочей площадью датчика для МИС, представляющей собой соединение узлов смартфона и манипулятора «мышь», будет площадь отверстия для световых потоков в нижней плоской поверхности манипулятора «мышь».
Выражение «Датчик встроен в поверхность МИС» означает, что он конструктивно связан с этой поверхностью, даже если ни одна деталь датчика не примыкает к поверхности МИС и не выходит за нее. Например, для МИС, представляющей собой соединение узлов смартфона и манипулятора «мышь», оптические излучатель и приемник обычно находятся в некотором углублении нижней плоской поверхности манипулятора «мышь», однако они являются встроенными в эту поверхность.
Sr - площадь рабочей поверхности МИС.
Sd - рабочая площадь датчика.
min
S - минимальная из рабочих площадей датчиков.
В качестве кратких сведений, раскрывающих сущность полезной модели, следует отметить, что достигаемый технический результат обеспечивают функционированием мобильной автоматизированной информационной системы, отличающейся тем, что в ее состав включены N датчиков; при этом число N определено в каждой конкретной реализации, исходя из рабочих площадей датчиков и площади рабочей поверхности мобильной автоматизированной информационной системы, с выполнением соотношений
min
1≤N≤Sr/S или , где
Sr - площадь рабочей поверхности мобильной автоматизированной информационной системы,
i
Sd - рабочая площадь i-го датчика,
min
S - минимальная из рабочих площадей датчиков.
Датчики выполнены с возможностью получения информации о произведенном пользователем перемещении мобильной автоматизированной информационной системы относительно окружающей обстановки и преобразования этой информации в эквивалентные ей компьютерные коды, и взаимосвязаны с совокупностью остальных узлов мобильной автоматизированной информационной системы каналами связей посредством физических носителей компьютерных кодов. Указанной взаимосвязью блоков определен порядок их взаимодействия в каждой конкретной реализации.
Также достижение технического результата обеспечивается функционированием первой модификации этой системы, в которую в качестве датчиков введены оптические датчики, аналогичные используемым в компьютерных манипуляторах типа «мышь».
Также достижение технического результата обеспечивается функционированием второй модификации этой системы, в которой МИС выполнена с возможностью обязательного отключения включенного в ее состав дисплея при получении и использовании информации о произведенном пользователем перемещении мобильной автоматизированной информационной системы относительно окружающей обстановки.
При изложении сведений, подтверждающих возможность осуществления полезной модели, целесообразно более детально описать предложенную систему. При описании нецелесообразно детально останавливаться на известных из опубликованных источников и имеющейся общеизвестной практики особенностях ее узлов, в частности, конструкции датчиков (например, применяющийся в компьютерных манипуляторах типа «мышь» датчик общеизвестен) и способах передачи информации в виде электронных кодов от них к другим узлам МИС (самым простым примером является передача посредством проводников).
Детальное описание заявленной системы и ее модификации целесообразно пояснить с использованием чертежей, на которых схематически изображены:
Фиг.1 Схема функционирования предложенной мобильной автоматизированной информационной системы.
Фиг.2 Конструктивная структурная схема предложенной мобильной автоматизированной информационной системы.
На Фиг.1 и Фиг.2 чертежей обозначены:
1. Пользователь (Фиг.1, 2).
2. Окружающая обстановка (Фиг.1, 2).
3. Направление передачи информации о произведенном пользователем перемещении мобильной автоматизированной информационной системы относительно окружающей обстановки.
4. Мобильная автоматизированная информационная система, в корпус которой включены датчики 5 (Фиг.1, 2).
5. Датчики (Фиг.1, 2).
6. Направление передачи последовательности компьютерных кодов, эквивалентной информации о произведенном пользователем перемещении мобильной автоматизированной информационной системы относительно окружающей обстановки.
7. Физические носители компьютерных кодов (Фиг.1, 2).
8. Совокупность остальных узлов мобильной автоматизированной информационной системы (Фиг.1, 2).
9. Взаимосвязь датчиков с совокупностью остальных узлов МИС каналами связей посредством физических носителей компьютерных кодов.
Схема функционирования предложенной мобильной автоматизированной информационной системы приведена на Фиг.1. В процессе работы системы в датчиках 5 воспринимают информацию в виде произведенного пользователем 1 перемещения относительно окружающей обстановки 2 мобильной автоматизированной информационной системы 4. Затем эту информацию посредством датчиков 5 преобразуют в эквивалентные ей компьютерные коды и направляют их посредством физических носителей компьютерных кодов 7 в совокупность остальных узлов мобильной автоматизированной информационной системы 8. На схеме для наглядности обозначены: цифрой 3 - направление передачи информации о произведенном пользователем перемещении мобильной автоматизированной информационной системы относительно окружающей обстановки, а цифрой 6 - направление передачи последовательности компьютерных кодов, эквивалентных этой информации.
В практически эффективном варианте реализации в качестве датчиков в МИС введены оптические датчики, аналогичные используемым в компьютерных манипуляторах типа «мышь». Схема функционирования системы (Фиг.1) при этом не изменяется.
Таже практически эффективен вариант реализации, в котором МИС выполнена с возможностью обязательного отключения включенного в ее состав дисплея при получении и использовании информации о произведенном пользователем перемещении мобильной автоматизированной информационной системы относительно окружающей обстановки. Схема функционирования системы (Фиг.1) при этом не изменяется. Этот вариант применим в целях экономии электроэнергии, а также ресурсов встроенного дисплея в случаях, когда отображение информации пользователю производится на внешнем дисплее или вообще не требуется.
Практически воплощенным примером реализации является устройство, состоящее из интегрированных в одном корпусе узлов смартфона и компьютерного манипулятора типа «мышь». Таким образом, датчиком являлся датчик манипулятора, который взаимосвязан посредством электрических проводников с другими узлами устройства. В этой реализации, исходя из площади нижней плоской поверхности устройства Sr и рабочей площади поверхности оптического датчика Sd. было определено число датчиков N - 1, при этом были соблюдены соотношения
min
1≤N≤Sr/S или , где
Был проведен эксперимент. Семи пользователям предложили набрать заранее заданный текст из 160 букв и знаков препинания двумя способами - сначала штатным, то есть путем нажатия пальцами рук на виртуальную, отображенную на сенсорном дисплее смартфона клавиатуру, а затем - путем перемещения комплекса по ровной поверхности и нажатия на одну из кнопок смартфона в тот момент, когда указатель «мыши», программно передвинутый в соответствии с воспринятым перемещением, будет наведен на нужный символ виртуальной, отображенной на подключенном к смартфону внешнем дисплее клавиатуры. В качестве внешнего дисплея был использован жидкокристаллический монитор диагональю 17 дюймов, сенсорный дисплей самого устройства был отключен.
Результаты эксперимента приведены в таблице 1, время измерялось в секундах.
Номер пользователя
1
2
3
4
5
6
При штатном вводе
142
128
166
138
181
170
При перемещении устройства
92
98
105
102
127
109
Улучшение времени
35.2%
23.4%
36.7%
26.1%
29.8%
35.9%
табл.1 Результаты эксперимента
Среднее улучшение времени ввода у шести участников, результаты которых приведены в таблице 1, составило 31.2% (с округлением до десятых долей процента).
Седьмой участник эксперимента, страдающий тремором рук, не смог выполнить задание штатным методом, а вторым методом это заняло у него 542 секунды.
Все участники отметили значительно более комфортные условия ввода информации вторым из предложенных им методов.
Таким образом, предложенная мобильная автоматизированная информационная система наглядно продемонстрировала промышленную применимость и достижение заявленного технического результата, а также преодоление недостатков, свойственных близким аналогам.
Этого примера достаточно для понимания сущности и доказательства достижения технического результата с помощью заявленных объектов.
Вышеизложенным наглядно показано, что достижение технического результата может быть обеспечено только неразрывно взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленных объектов, отраженных в формуле полезной модели. Указанные в ней отличия дают основание сделать вывод о новизне данного технического решения, а совокупность испрашиваемых притязаний в связи с их неочевидностью - о его изобретательском уровне, что доказывается также вышеприведенным их детальным описанием. Соответствие критерию «промышленная применимость» предложенной системы доказывается как ее реализацией, так и отсутствием в заявленных притязаниях каких-либо практически трудно реализуемых в промышленных масштабах признаков.
В заключение целесообразно отметить, что одним из высоко востребованных направлений практического использования данной полезной модели является совершенствование способов ввода информации в мобильные автоматизированные информационные системы.