МАНИПУЛЯТОР ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ

Область применения
Полезная модель относится к устройствам ввода информации в компьютер, манипуляторам и пультам управления, и может также быть использована для ручного управления иными техническими объектами и технологическими процессами с помощью процессорной техники.
Уровень техники
Известна заявка RU 99120083 на Устройство ввода данных для позиционирования курсора на экране монитора в результате перемещения шарика (2) относительно подложки с преобразованием этих вращательных перемещений шарика (2) в соответствующие электронные сигналы, которое содержит магнитное регистрирующее средство (11) для регистрации углового вращательного перемещения шарика (2), предпочтительно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, причем указанное регистрирующее средство (11) включает в себя один или более регистрирующих блоков, обеспечивающих регистрацию магнитного сигнала, характеризующего перемещение поверхности шарика (2), отличающееся тем, что регистрирующие блоки содержат две считывающих головки (12, 13), обеспечивающие регистрацию магнитного сигнала, вводимого записывающей головкой (14).
Недостатком устройства является то, что оно может быть использовано только для ввода строго определенной информации, подобно мыши, и не может одновременно использоваться в качестве мыши, джойстика, клавиатуры, пульта дистанционного управления, манипулятора для ввода жестов рук.
Известна заявка RU 99120094 на Устройство ввода данных типа компьютерного пера для позиционирования курсора на экране монитора в результате перемещения шарика относительно подложки с преобразованием этих вращательных перемещений шарика в электронные сигналы, которое содержит оптическое регистрирующее средство для регистрации углового вращательного перемещения шарика, предпочтительно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, отличающееся тем, что указанное оптическое регистрирующее средство включает в себя, по меньшей мере, один источник по существу когерентного электромагнитного излучения, связанный с одним или более детекторами через, по меньшей мере, одну линзу.
Недостатком устройства является то, что оно может быть использовано только для ввода строго определенной информации, подобно мыши, и не может одновременно использоваться в качестве
мыши, джойстика, клавиатуры, пульта дистанционного управления, манипулятора для ввода жестов рук.
Из уровня техники известно устройство (патент DE 19845082), имеющее опорную плиту, и наклонную часть в виде полусферы. Наклонная часть имеет контактные элементы, которые приводятся в действие, когда сфера под наклоном касается опорной плиты. Устройство может содержать датчик движения в форме акселерометра.
Недостатком устройства является то, что оно может быть использовано только для ввода строго определенной информации, например, мыши и джойстика, и не может одновременно использоваться в качестве мыши, джойстика, клавиатуры, пульта дистанционного управления, манипулятора для ввода жестов рук.
Наиболее близким аналогом является патент JP 5149966 на блок дистанционного управления. Устройство содержит инерционные датчики, в зависимости от положения пульта и его наклона рукой ведут управление игрушками, компьютерами или другим оборудованием. Использование инерционного датчика, например, акселерометра и гироскопа позволяет вести управление одной рукой.
Недостатком устройства является то, что оно может быть использовано только для ввода строго определенной информации, в частности, как пульт дистанционного управления, и не может одновременно использоваться в качестве мыши, джойстика, клавиатуры, пульта дистанционного управления, манипулятора для ввода жестов рук.
Наиболее близким аналогом является устройство для ввода данных (патент US 6191775). Оно содержит аппарат для ввода данных в виде шара, в зависимости от положения координат которого в трехмерном пространстве осуществляется ввод тех или иных данных.
Когда датчик фиксирует изменение положения шара, определяется его угловое смещение относительно предыдущего положения. Степень смещения позволяет вводить определенные данные.
Недостатком устройства является то, что оно может быть использовано только для ввода строго определенной информации, например, как мыши и клавиатуры, и не может одновременно использоваться в качестве мыши, джойстика, клавиатуры, пульта дистанционного управления, манипулятора для ввода жестов рук.
Техническим результатом является универсальность устройства, которое можно использовать одновременно в качестве мыши, джойстика, клавиатуры, пульта дистанционного управления, манипулятора для ввода жестов рук.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показано конструктивное устройство манипулятора (а - вид снаружи сбоку, б - вид изнутри сбоку), где 1 - кнопочное колесо-прокрутки, 2 - кнопки или переключатели, 3 - датчик ускорения и ориентации (акселерометр), 4 - аккумулятор, 5 - устройство беспроводной связи, 6 - лазерная система фиксации смещения положения, 7 - контакты, 8 - переключатель манипулятора в режим левый/правый.
На Фиг.2 показано конструктивное устройство манипулятора (внешний вид в объеме спереди), где 9 - корпус манипулятора в виде стержня.
На Фиг.3 продемонстрированы трех, пяти и семи позиционные конфигурации положения манипулятора при наклонах.
На Фиг.4 показано положение двух манипуляторов для одновременной работы (а - вид сбоку, б - общий вид ракурс  спереди).
Реализация полезной модели
Заявленный технический результат достигается за счет того (см. Фиг.1 и Фиг.2), что манипулятор для ввода информации, содержащий оптическую лазерную систему фиксации смещения положения (6), кнопочное колесо прокрутки (1), не менее одного акселерометра (3), отличающийся тем, что представляет собой стержень (9), на боку которого размещено не менее одного переключателя (2), содержит аккумулятор (4), устройство беспроводной связи (5). Переключатель (2) может быть выполнен в форме кнопки или рычага, или джойстика. Стержень (9) может быть выполнен в цилиндрической форме. Акселерометр может быть выполнен с функцией датчика ускорения и/или ориентации. Манипулятор может быть дополнительно оснащен микрофоном (на чертеже не показан). Дополнительно манипулятор может содержать механический переключатель (8), выполненный с возможностью переключения настроек управления манипулятором в зависимости оттого, в какой руке он находится: левой или правой.
Устройство может быть реализовано в виде стержня (9), предпочтительно, для удобства использования цилиндрической формы. Сбоку стержня выполнены переключатели (2) в количестве не менее одного, но предпочтительно в количестве четырех и в форме кнопок. Дополнительной кнопкой является кнопка колеса-прокрутки (1), которое аналогично по конструкции кнопочному колесу-прокрутки большинства современных компьютерных мышей. В нижней части устройства находится лазерная оптическая система (6), как и у
оптических компьютерных мышей, а внутри помимо аккумулятора (4) и устройства беспроводной связи (5) находятся датчики (3) ориентации и ускорения движения (акселерометры). Устройство может иметь дополнительный миниатюрный механический переключатель, для указания в какой руке он находится: левой или правой (8). Для подзарядки аккумулятора и подключения иных вспомогательных устройств, например, с секретным кодом, шифрующим сообщения, служат контакты (7), находящиеся внизу устройства.
Устройство беспроводной связи (5) может быть выполнено, например, на основе радиопередатчика или модуля связи Bluetooth, или модуля WiFi, или устройства связи в инфракрасном диапазоне спектра и пр. беспроводных устройств связи.
Лазерная система фиксации смещения положения (6) может быть реализована, например, по аналогии с системами, на основе которых функционируют оптические лазерные компьютерные мыши. Подобные системы содержат лазер, освещающий рабочую площадку, оптический сенсор в виде простейшей матрицы светочувствительных элементов (похожей на матрицу в цифровых фотоаппаратах, но значительно меньшего разрешения), и сигнальный микропроцессор (DSP), умеющий распознавать образы.
Работа устройства в режиме мыши.
Устройство имеет ровное основание, поэтому является аналогом простой мыши, только кнопки расположены несколько иначе. Перемещая его по ровной поверхности, мы управляем курсором на экране монитора. Нажатие кнопок на устройстве равнозначно нажатию кнопок на компьютерной мыши.
Работа в режиме джойстика.
В режиме джойстика наклон устройства в ту или иную сторону соответствует наклону джойстика. Значение наклона определяется с помощью датчиков ориентации. Нажатие кнопок на устройстве равнозначно нажатию кнопок на джойстике.
Работа в режиме клавиатуры.
В режиме клавиатуры устройство работает следующим образом. Предварительно программным путем все символы и клавиши на клавиатуре разделяют по группам. Например, для русскоязычных пользователей это будут следующие группы: Цифры и знаки, Функциональные клавиши, клавиши управления курсором, служебные клавиши (пробел, ввод и т.д.), Латиница, Кириллица. Соответственно для поддержки других алфавитов вместо кириллицы будет другая или другие группы. Для смены группы
символов используется колесо прокрутки. Смена происходит циклически, т.е. при переходе от «кириллицы» далее происходит переход к следующей группе «цифры и знаки». При вращении колеса прокрутки в обратную сторону, происходит переход к предыдущей группе.
Каждая группа символов разбивается на части, число которых соответствует числу кнопок (переключателей) у манипулятора. Положение каждой части делают зависимым от наклона устройства. В зависимости от количества частей каждой из них ставится в соответствие определенное положение устройства. На Фиг.3 продемонстрированы трех, пяти и семи позиционные конфигурации.
Для ввода конкретного символа любой части необходимо нажать соответствующую кнопку на устройстве. Кнопка колеса-прокрутки в этом случае имеет две функции: используется и для смены группы символов и для выбора знака. Для подсказки программным путем пользователю на экране в небольшой области отображают те символы части, которые можно ввести в данном положении. Также программно можно задать условие, что курсор может принимать вид старшего знака из части.
Выбор конфигурации может быть осуществлен и иным образом. Если устройство не оснащено датчиком ориентации, то можно использовать перемещение мыши по поверхности стола. В зависимости от величины смещения можно считать позиционирование в ту или иную область выбором соответствующей группы. При этом курсор на экране остается неподвижным.
Работа с двумя устройствами одновременно (см. Фиг.4).
Для полноценного ввода текста удобнее использовать два устройства, так же как и набивать быстрее двумя руками.
Для этого на одном из устройств переключатель устанавливается в положение «левый», а на другом в положение «правый». Программное обеспечение автоматически подстраивают под работу с одним или двумя устройствами. Переключение в режимы «левый»/«правый» может быть реализовано, например, за счет переключения контактов внутри манипулятора с разных элементов устройства. Переключение в режимы «левый»/«правый» также может быть реализовано, например, программным путем посредством выбора команды на переключение «левый»/«правый». Технической сложности реализация данного эффекта не представляет и широко практикуется и известна в операционных системах, например, в операционной системе Windows XP подобная функция есть в Панели управления \Мышь\ где представлены
свойства мыши и можно переключить ее положение в режим для левши или правши.
Работа в режиме пульта дистанционного управления.
В режиме пульта управления можно реализовать функции управления громкостью звука, переключения каналов (при наличии ТВ-тюнера), управления медиаплеером, переключения задач и т.п. Это достигается задействованием только лишь функций кнопок и колеса-прокрутки.
Работа в режиме манипулятора для ввода жестов рук.
Этот режим подошел бы для игр типа бокс, где от движения рук и скорости зависит игровой процесс. Но дополнительно требуются трехмерные датчики ускорения движения. Переключение между различными режимами работы (обеспечение универсальности). Переключение между различными режимами работы может быть реализовано, например, одновременным нажатием нескольких кнопок (переключателей) манипулятора с последующим одиночным нажатием соответствующей кнопки для выбора режима работы: Мышь, Джойстик, Клавиатура, Пульт дистанционного управления или Манипулятор для ввода жестов рук. Это легко реализуется программным путем и подобные функции одновременного нажатия клавиш для выбора раздела меню широко известны в различных компьютерных устройствах и даже бытовой технике (например, в электроплитах) с электронным блоком управления.
Переключение между различными режимами работы может быть реализовано, например, также и программно, командой с компьютера или даже голосовой командой, для чего манипулятор может быть дополнительно оснащен микрофоном.
Поскольку манипулятор является универсальным устройством, то возникает желание использовать его с разными устройствами (компьютерами). С другой стороны, для этого необходимо сделать все для защиты передаваемой информации. Для этого, а также для подзарядки аккумулятора манипулятор должен быть оснащен специальными контактами, к которым можно подключить ключ шифрования, а также адаптер. Адаптер подключают к компьютеру или в розетку через блок питания. Ключ шифрования (подобно известным ключам) генерирует секретный код, пользуясь которым, можно шифровать передаваемые через радиочастоты сообщения от манипулятора к компьютеру.
Осуществление взаимодействия между всеми элементами манипулятора может осуществляться за счет их присоединения к микроконтроллеру. Современные микроконтроллеры содержат плату с микросхемой, микропроцессор, память.
Микроконтроллер подбирают в зависимости от набора элементов в манипуляторе. Современные микроконтроллеры позволяют задействовать и обслуживать все элементы, входящие в состав манипулятора.
Работоспособность микроконтроллера может быть обеспечена написанием программного обеспечения под работу всех элементов в манипуляторе. Поскольку работа каждого из них в отдельности известна из уровня техники, а также известна работа каждого из режимов манипулятора, то реализация данного программного обеспечения не составит сложности.
При этом микроконтроллер не является обязательным атрибутом. Управление всеми элементами манипулятора может осуществляться посредством микропроцессора и подключенной к нему памяти (носителя информации).
Также управление всеми элементами манипулятора может осуществляться и через устройство внешней связи, сигналы с которого передаются на компьютер, обрабатываются программным путем, далее программно формируется управляющий сигнал и подается на устройство беспроводной связи манипулятора, а с него на тот элемент, которому адресован командный сигнал.
Исходя из всего этого принцип управления и взаимосвязи между элементами манипулятора не влияет на технический результат и может быть реализован различными путями. Поэтому этот принцип не заявляется предметом охраны настоящего устройства.