用手指形态表示按键的模拟键盘制造技术

一种用于电脑、手机等数字设备人机交互的模拟键盘。把所用到的按键指令设置成平面阵列的布局形式，各按键用手指的悬空、触击以及伸、缩、原位状态的组合(即手形)表示并进行预定义。通过检测操作者各手指的伸缩和触击状态，或者检测各手指的触击的类型(伸展触击、缩回触击及原位触击)，把检测值与预定义的手形码匹配来识别其要输入的按键指令，实现键盘的功能。当按键较多时，对按键进行模式分类(设置模式手形进行各模式的切换)，以使相同的手形在不同的模式下表示不同的按键；或者对按键阵列进行行/列延展，相同的触击表示不同行列上的按键。通过将传感器安装在鼠标上或将鼠标检测元件安装到手上，可以实现该模拟键盘与鼠标的一体化整合。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电脑、手机及其它数字设备的人机交互装置，其特征是以操作者手指伸展、缩回和对身边物体触击的形态组合表示按键，通过手指形态检测产生相应的键值，无需键盘而实现键盘功能。
技术介绍
目前，公知的数字设备(电脑、手机、数控系统及其它智能终端等)键盘一般是由多个按键按一定排列规则布局在一个面上(通常是平面)，其底部一般是与按键 对应的检测键盘触击传感器阵列及驱动电路，用框架把所有按键和传感器阵列及驱动电路固结一体，构成实体键盘。键盘面上的位置与按键指令是一一对应的。操作者要进行某种按键输入时，需对相应按键的位置准确定位并按下该键，产生相应的键值。从人机友好角度看，这种实体键盘主要有两种缺点一是需要手指对键盘面上的每个按键进行准确定位，否则会按错键；其次键盘是实体装置，输入时手不能离开键盘，这对操作者而言是一种累赘。
技术实现思路
为了克服现有的键盘输入时手不能离开键盘而且需要手指对按键进行定位触击的不足，本专利技术提供一种输入系统，只需用手指模拟对键盘按键的触击动作，用传感器检测手指形态，通过微处理器处理手指形态信息即可产生相应键值，实现键盘的按键输入操作。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是将手指的伸展、无伸缩、缩回等形态分别定义为伸形、原形和缩形；而手指对身边物体(包括其它手指)的触击、无接触(即悬空)分别定义为触态、空态。手指的各种形和态分别用特定的代码表示。构建传感器阵列(阵列含义包括不规则阵列，即不要求所有行的列数相同以及所有列的行数相同，甚至不要求行列对齐)，其中每个传感器列检测一个相应手指的形态。以传感器阵列各种形态值组合(即手形码)表示键盘按键并存储在驱动电路中，建立键盘按键集到传感器阵列形态值组合的映射。设定传感器值的某种形态为激活形态，发出激活形态的手指称为激活指。若有传感器出现激活形态则表示有按键操作的发生。利用传感器阵列(带在手上时称为手架)检测手指的形态，驱动电路把检测到的各手指形态信号传送到微处理器中分析处理，匹配预定义的手形码，产生相应的按键编码或键值。本专利技术的有益效果是，该输入系统不需要实体键盘，摆脱了实体键盘的累赘；也不用定位手指的触击位置，而是利用手指的形态组合或模拟击键动作实现键盘的按键输入；还可以把键盘输入和鼠标输入进行集成，获得友好舒适的人机交互。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，其中所有实施例均以触态为激活态，有手指发出触击时表示发生了按键操作。图1是用于检测单个手指(图中为右手食指)形态的指架实施例图。图2是另一种检测单个手指(图中为右手食指)形态的指架实施例图。图3是由四个指架构成的右手手架实施例图。图4是手架传感器驱动电路模块图及手形信息的一般数据帧格式图。图5是将模拟键盘集成到鼠标的系统实施例图。图6是将鼠标集成到手架上的系统实施例图。图7是用手指的三形(伸形、原形和缩形)二态(触态和空态)定义PC(个人计算机)键盘在打字键模式下的一种手形方案图。图8是用手指三形二态定义PC键盘在功能键模式下的一种手形方案图。图9是用手指三形二态定义PC小键盘的一种手形方案图。图10是用手指二形(伸形和缩形)二态定义PC键盘在字符键模式下的一种手形方案图。图11是用手指二形二态定义PC键盘在数字符号键模式下的一种手形方案图。图12是用手指二形二态定义PC小键盘在编辑键模式下的一种手形方案图。图13是用手指二形二态定义PC小键盘在数字键模式下的一种手形方案图。图14是用手指二形二态定义PC小键盘全体按键的另一种手形方案图。图15是用手指二形二态定义PC及手机键盘在字符模式下的一种手形方案图。图16是用手指二形二态定义PC及手机键盘在数字符号模式下的一种手形方案图。图17是用手指二形二态定义PC及手机键盘在小键盘模式下的一种手形方案图。图中1.手指触态传感器，2.末节指段固定环，3.大拇指形态传感器组，4.近节指段固定环，5.手指伸缩“形”传感器，6.指架第二关节联接桥，7.指架第一指关节联接桥，8.手指缩形触击传感器，9.手指原形触击传感器，10.手指伸形触击传感器，11.指架的弹性连接片，12.驱动电路容器，13.手架的模拟量传感器组(例如用于图1中手指“形”的检测)，14.手架的开关量传感器组(例如触击传感器)，15.数模转换器，16.微处理器模块(带有E2PROM之类的存储器)，17.手架端无线收发模块，18.交互对象端无线收发模块及微处理器，19.手形信息的一般数据帧格式，20.鼠标固定钩环，21.鼠标滚轮(中键)及左右键，22.手指伸形触击传感器，23.手指原形触击传感器，24.手指缩形触击传感器，25.鼠标镜头及图像传感器组件容器，26.左大拇指，27.右大拇指，28.小键盘的Numlock按键。具体实施例方式在图1中，固定环(2)和⑷分别套在手指的末节(有指甲段)和近节(与手掌接连段)处。(2)和(4)可合为一体，也可只用其一。指架的联接桥(6)及(7)为弹性部件，能随指关节的活动而产生弹性变形。在指架的联接桥(6)处安装变形检测传感器(例如电阻应变片、电容器等)，用于检测手指伸缩时的弯曲运动。触击传感器(I)如按钮等用于检测手指发出的触击动作。大拇指形态传感器组(3)设置在食指的指架上，其中包含两或三个触击传感器，触击时分别表示大拇指的伸形触态(伸触)、原形触态(原触)和缩形触态(缩触)。在图2中，指架上的触击传感器⑶ (10)被触击时分别表示相应手指的缩触、原触和伸触形态。在图3中，四个指架通过三根弹性连接片(11)连接成一个右手手架，可分别检测从小拇指到食指的形态。在中指指架上固定一个容器(12)，用于安放传感器的驱动电路及电源(可以用电池作为电源)。在图4中，上下对齐的两个虚线框分别是左右手架的传感器驱动电路。如果手指的形检测采用模拟式传感器组(13)，则需用数模转换器(15)(例如电容式传感器可采用电容数字转换器AD7148)将模拟量转换为数字量，再传给微处理器(16);触击传感器组(14)可采用开关式传感器(如按钮)，直接将开关量传给微处理器。对于三形二态手形系统，可对“形”检测值设定上下两个阈值，该阈值之间视为手指处于原形，超出该阈值范围则分别视为伸或缩形；对于二形二态手形系统则可全部用开关式传感器进行形态检测。手指的“形”还可以用检测值的变化方向表示，例如变大(到一定程度)时为伸，变小(到一定程度)时为缩，不变则为原形(针对三形二态系统)。微处理器模块(16)包含了诸如E2PROM之类的存储器，用于保存程序和按键手形码等。手架驱动电路与交互对象端(18)通过射频收发模块(16)进行无线通信。图中(19)为传感器组的一般数据格式，其中Ftl = 0，I分别表示该帧数据系来自左手和右手；Tn T13为大拇指传感器组(3)形态值；Τ2 T5分别为食指到小拇指的触空态值；Si，i = 2，3，4，5，为各手指伸缩形值。利用手形形态数据识别按键，可以放在传感器端进行，也可以放在交互对象端进行。图5给出了将本模拟键盘集成到鼠标的一种方案。可选件鼠标固定钩环(20)用于把鼠标固定到手上；在鼠标侧面设置大拇指的形态检测传感器组(3);在鼠标键(21)的前或后排，则设置了 4列触击传感器组(22) (24) (二形二态时无需2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟键盘，按键布局成阵列形式，其特点是：用传感器检测手指的形态，以传感器阵列的形态值组合表示键盘按键，建立键盘按键集到手形码的映射，通过检测手发出击键动作时的形态，匹配预定义或自定义的手形码，产生相应的按键编码或键值。

【技术特征摘要】
1.一种模拟键盘，按键布局成阵列形式，其特点是用传感器检测手指的形态，以传感器阵列的形态值组合表示键盘按键，建立键盘按键集到手形码的映射，通过检测手发出击键动作时的形态，匹配预定义或自定义的手形码，产生相应的按键编码或键值。2.根据权利要求1所述的模拟键盘，其特征是手指的伸形、缩形或原形可用指关节弯曲运动或弯曲程度表示，手指的触空态用手指对其它物体的触击与否表示，用手指形态值组合来表示按键。3.根据权利要求1所述的模拟键盘，其特征是每个手指的伸触、原触和缩触形态还可分别用其不同位置对其它物体的触击表示，用手指形态值组合来表...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦进文，
申请(专利权)人：韦进文，
类型：发明
国别省市：