计算机用输入外围设备制造技术

本发明专利技术涉及一种计算机等使用的输入外围设备，该外围设备包括由操作者手持的活动部分，并且配置适合于产生电气信号的电气传感器，以便响应由操作者输送给活动部分的移动而将信号传送到计算机中，设备的活动部分包括通过关节装置而连接在固定底座（２）上的外壳（４），关节装置配置为容许外壳（４）相对于底座（２）的所有可能的运动，除去在基本上垂直于底座（２）支承平面方向移动的运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及计算机使用的输入外围设备，用于在现场屏幕上操纵虚拟事物，诸如计算机辅助设计(CAD)、计算机图表、视频游戏或医疗图像等现场，并且也可用于操纵实际事物，诸如监视摄像机、机器人或三维测量机等。
技术介绍
一种通常计算机用的已知输入外围设备，一般称作鼠标，包括一个外壳，操作者在其上面靠手，并且固定在适合在平坦表面上滑动的底座上。这样的鼠标配合能够产生电气信号的电气传感器，响应鼠标的移动而将信号传送到计算机中，使移动在两个明显不同的方向上区别，这在多数办公应用中已经足够，但是对于使虚拟或实际事物在三维空间中进行操纵还是不够，由于这需要六个自由度的控制。输入外围设备也是众所周知的，例从在美国专利No.6 333 733中，由固定的底座和通过活动关节连接在底座上的外壳构成，该关节容许外壳相对于底座在位移方面有三个自由度而在旋转方面也有三个自由度。操作者根据需要对于所操纵物件的运动在三维空间中移动外壳，并且可以同时在几个自由度上进行。对于配合从这样输入外围设备上传感器出来信号响应的软件有利地应如此编制程序，使受控制物件的运动能够忠实地复制外壳的运动。不过，诸自由度之一对应于外壳向垂直于支承平面运动的方向，其中外围设备的底座倚靠在该支承平面移动。该特征阻止手倚靠在外壳上并且要求设置带有腕关节延伸部分的靠手(即手腕处)，这随着时间过去将发生肌肉骨骼失调，又称作腕管综合症。专利技术目的本专利技术目的是提供一种输入外围设备，它能够在使用中如同普通的鼠标一样提供同样舒适性，而仍容许操纵有效数量的自由度。
技术实现思路
更精确地说，本专利技术提供一种计算机等用的输入外围设备，该设备包括由操作者手持的移动部分，并且配置适合于产生电气信号的电气传感器，以便响应由操作者输送给活动部分的移动而将信号传送到计算机中，其中按照本专利技术活动部分包括通过关节装置而连接在固定底座上的外壳，关节装置配置为容许外壳相对于底座的所有可能的运动，除去在基本上垂直于底座支承平面方向移动的运动。外壳然后能够操纵五个自由度，即对应于基本上平行于支承底座平面方向移动的两个自由度，和在旋转方向的三个自由度，它们能够对应于所操纵物件的五个相应自由度。至于未提及的第六自由度，它可以由配置在外围设备上的控制件所控制。如此，有可能至少控制所操纵物件的五个自由度而继续支持手腕，并且在外壳运动和所操纵物件运动之间保持非常本能的一致性。附图简要说明本专利技术能够根据以下参照附图的描述更好地理解，其中附图说明图1为本专利技术第一具体实施例的纵向剖面图；图2为图1的平面图，其中输入外围设备的外壳按照图1中II-II线部分剖开；图3为相似于图1的视图，显示构成本专利技术第二具体实施例的外围设备；和图4为相似于图1的视图，显示构成本专利技术第三具体实施例的外围设备。具体的实施方式参照图1，本专利技术的输入外围设备1包括放置在支承平面3、例如为操作者的办公桌上的底座2。输入外围设备1包括符合生物工程学曲线形状的外壳4，适合于容易地在手中握持。外壳4通过关节装置连接在底座2上，在此情况中在底座2和外壳4之间延伸连接元件5。连接元件5具有球形顶端6，该顶端容纳在外壳4中的形状互补的球形空穴7中，和底部平面端8，该端压紧在底座2的平面表面9上，而平面9平行于支承平面3。可以观察到，平面表面9在本例中平行于支承平面3。在一种变型中它能够相对于所述支承平面延伸成为角度。以下，名词“横向”方向用来表示垂直于平面表面9的方向。这些部署使下列运动成为可能-外壳4的旋转运动，它能够使操作者的手在外壳4上围绕连接元件5顶端6中心所施加力矩的影响下相对于底座2转动；和-外壳4的移动运动能够通过操作者的手施加在底座平面上的力而相对于底座2移位，在此时连接元件5的底部平面端8的位移在底座2的平面9上滑动。旋转运动使外壳4在旋转方面有三个自由度，而移动运动使外壳4在位移方面有两个自由度。应该观察到，操作者的手在外壳4上在横向所施加的力通过连接元件5直接传递到底座2，而并不导致外壳运动。操作者的手这样可以倚靠在外壳4上，从而除解手臂疲劳和避免依靠在手腕区域上。在外壳4和底座2之间的关节装置使外壳4具有五个自由度，可以有利地用来代表通过本专利技术输入外围设备所操纵的虚拟或实际物件相应的五个自由度。至于第六个自由度，具体即为对应于被关节装置所阻止的横向移动运动，它能够通过由外壳4所携带的滚动轮100所控制。在该例子中，滚动轮100为可枢转地安装在外壳4中的不完整扇形件以便在一定的角度范围内枢转。为测量外壳4相对于底座2的运动，输入外围设备1配置运动传感器，它们未在图中显示以便使附图清晰易懂。为测量外壳4相对于底座2的运动，输入外围设备1配置有辅助零件，具体为第一滑块10和第二滑块15，它们使位置传感器的放置更加容易。第一滑块10安装在底座2上，以便在方向14(显示在图2中)上滑动，并在球形端6的中纬线平面(平行于平面表面9)中延伸。为此目的，如在图1中可见，第一滑块具有狭槽11，其中接纳由固定在底座2上的竖壁13所携带的凸榫12，并且在平面表面9的两侧延伸而互相对准。第二滑块15安装在第一滑块10中以便在方向16上滑动，方向16在上述中纬线平面中延伸，而垂直于方向14。为此目的，第二滑块具有凸榫17(其中一个可以在图2中剖面看到)，它在第一滑块10中凹槽18内滑动。滑块10和15并不构成对外壳4和底座2之间的关节装置的影响。不过它们可以通过提供底座2和第一滑块10的接触、和第二滑块15和第一滑块10之间的接触来限制外壳4在方向14和16的运动。连接元件5的球形端6携带的立柱21在包含在上述中纬线平面中的径向方向延伸，其端部接纳在第二滑块15的圆形凹槽20中。结果，第二滑块15连续地在连接元件5的球形端6中心定位并且跟随其运动。当外壳4运动时，第二滑块15按照外壳4在所述方向16的运动分量的相等量运动，拖拽第一滑块10，使其按照外壳4平行于方向`14的运动分量的相等量运动。应该观察到，为使外壳不管立柱21的存在而转动，在外壳4中的球形空穴7包括凹槽24(这些凹槽可在图2中剖面看到，其中在所述凹槽和立柱21之间的间隙被夸大显示)，使立柱21穿过外壳4的球形空穴7，容许外壳4围绕包含在上述中纬线平面中的轴线在角度方向运动。应该观察到，在外壳4的运动(具有在横向的运动成分)中，连接元件5与外壳4一起转动。这样在外壳4和连接元件5之间建立的连接相似于在两个具有符合一致轴线的轴之间的恒速连接。这些部署使其容易将传感器放入位置中以便决定外壳4的各种运动。这样就有可能将运动传感器放在底座2和第一滑块10之间，从而决定外壳4在方向14上的运动。也可能在第一滑块10和第二滑块15之间放入运动传感器，如此可决定外壳在方向16的运动。也可能在第二滑块15和立柱21之一的端部之间放入位置传感器，从而决定外壳4围绕垂直于方向14及16的轴线的旋转运动，即围绕平行于横向的轴线。最后，可以在第二滑块15和外壳4之间放置两个传感器测量在横向的运动，从而有可能决定外壳4围绕两个在上述中纬线平面中延伸的垂直轴线的旋转运动。最后，为测量由滚动轮100控制的第六自由度，在其轴上放置一个简单旋转传感器就已经足够应付。控制运动本身而不是控制其速度是有利的。为此，软件利用从输入外围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机等使用的输入外围设备（１），该外围设备包括由操作者手持的活动部分，并且配置适合于产生电气信号的电气传感器，以便响应由操作者输送给活动部分的移动而将信号传送到计算机中，其特征为，活动部分包括通过关节装置而连接在固定底座（２）上的外壳（４），关节装置配置为容许外壳（４）相对于底座（２）的所有可能的运动，除去在基本上垂直于底座（２）支承平面方向移动的运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2003-7-23 03/089811.一种计算机等使用的输入外围设备(1)，该外围设备包括由操作者手持的活动部分，并且配置适合于产生电气信号的电气传感器，以便响应由操作者输送给活动部分的移动而将信号传送到计算机中，其特征为，活动部分包括通过关节装置而连接在固定底座(2)上的外壳(4)，关节装置配置为容许外壳(4)相对于底座(2)的所有可能的运动，除去在基本上垂直于底座(2)支承平面方向移动的运动。2.按照权利要求1所述的输入外围设备，其特征为，关节装置包括具有第一端(6)和平面第二端(8)的连接元件(5)，第一端与外壳(4)合作提供球形连接，而第二端可滑动地压紧在底座(2)的平面表面(9)上。3.按照权利要求2所述的输入外围设备，其特征为，连接元件(5)的第一端(6)为球形并且接纳在外壳(4)的互补空穴中。4.按照权利要求2所述的输入外围设备，其特征为，连接元件(5)的第一端(6)和外壳(4)包括合作装置，容许外壳(4)围绕包含在平行于底座平面表面(9)中的轴线运动，同时联合连接元件(5)和外壳(4)围绕垂直于所述平面的轴线旋转。5.按照权利要求3或4所述的输入外围设备，其特征为，合作装置包括在平行于底座平面表面(9)的球形端(6)中纬线平面中延伸的立柱(21)，该立柱(21)延伸通过在外壳(4)球形空穴(7)中的凹槽(24)，使外壳(4)围绕包含在中纬线平面中的轴线旋转地运动。6.按...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克德拉特，
申请(专利权)人：埃里克德拉特，
类型：发明
国别省市：FR[法国]