专利名称：一种手势鼠标的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新颖的根据人的手势产生相应鼠标信号的鼠标，属人机交互和信息处理领域。
背景技术：
现在鼠标在计算机产品上广泛使用，公开的鼠标产品有机械鼠、光标鼠、轨迹球等，这些鼠标大大提高了人机界面的效率，但都需要机械开关来实现鼠标的左键、右键和滚轮功能，如鼠标的左键对应一个机械开关，当鼠标左键被按下时对应的机械开关触发信号， 机械开关都有一定的使用寿命，一定时间后就因为机械部件磨损导致失灵，每年大量丢弃的鼠标的塑料外壳也造成环保问题；而人的手指在长时间按鼠标的过程中也会造成劳损， 导致各种常见的“鼠标病”。其次这些鼠标为了配合用户的手掌的大小，导致鼠标的体积无法微型化，而且每种鼠标型号也只能与一些用户的手掌大小所匹配。最后这些鼠标还都需要提供一个可以支撑鼠标的操作平面，如机械鼠需要一个平面摩擦滚珠，光电鼠标需要在一个在较平整可以反射光线的平面上，对平面的介质也有一定的要求，如不能够在透明的玻璃上正常使用，而用户在移动状态中(如车上)也几乎无法使用鼠标。另外一些病人和些残疾人使用这种普通鼠标也非常吃力和不方便。三维重力加速度感应器可以测量在三维坐标轴上的重力加速度值，其最基本的原理都是由于重力或加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出或数字量输出。
发明内容
本发明的目的是为了解决机械开关带来的鼠标的寿命问题、鼠标小型化问题、操作自然简便化和需要操作平面的问题。使用本发明的鼠标可以没有一个机械开关，大大提高了使用寿命；也可以做成指环大小，体积微型化，大人小孩也可以共用；更不需要一个摆放鼠标的桌面，而且可以在空中进行操作，甚至在裤袋里等狭窄空间进行操作。本发明的手势鼠标具有长寿命、体积小、省力、使用方便无空间限制、健康环保，是对近年来几乎没有变化的鼠标做的重大的改革。本发明中的手势鼠标，由佩戴在用户多个手指上的多个感应单元和至少一个信号处理器组成，信号处理器接收多个感应单元中感应手指运动的加速度传感器得到的三维加速度数据，可以计算出用户这些手指之间的相对动作，并根据这些动作转换为鼠标对应的左键单击、右键单击、滚轮向上滚动、滚轮向下滚动和鼠标移动信号。在这种鼠标的每个感应单元中至少含有一个三维重力加速度感应器。每个三维重力加速度感应器可以感应到三维方向上的重力和加速度，当用户的手指运动时，佩戴在手指上的三维重力加速度感应器就会感应到手指的各个方向上的重力加速度数值(下称感应值)。本发明至少使用两个感应单元，它们佩戴在两只不同的手指上，这些感应单元之间可以使用有弹性的多股细电缆相连接来传递电源和信号，也可以独立供电和通过无线方式传递信号。更加特殊的是，这种鼠标可以植入人体体内，由人体内的生物电池进行供电，然后再通过无线方式与电子设备相连接。在这种鼠标的感应单元中，为了减小体积和方便，除了必须的三维重力加速度感应器外，还可以根据需要放入信号处理器和接口模块，当然也可以将三维重力加速度感应器、信号处理器和接口模块合并为在一起，如做成一个专用芯片。一个手势鼠标可以只需要一个信号处理器，也可以使用多个信号处理器，即每个感应单元都内置一个信号处理器。接口模块可以采用无线和有线两种形式，如可以通过有线的USB接口与电子设备连接，也可以采用低功耗的蓝牙、Zigbee等无线接口与电子设备连接。一个手势鼠标可以只需要一个接口模块与电子设备相连接，也可以使用多个接口模块与电子设备相连接。而各个感应单元之间也可以通过无线连接来传递信号。以下详细阐述如何使用手势鼠标和其原理，不失一般性，这里只描述只使用两个感应单元的情况。开始使用时，先确定根据用户的手腕导致手指的基准角度，如用户的手掌手心向下时，这两个不同的感应单元在三维方向的感应值是相近或相同的，这就可以确定一个判定后续动作的基准点。根据需要，这个基准点可以采用默认值，如认为手掌手心向下时的感应值就是默认值，但用户可以通过后续的操作在使用中动态改变这个基准点。当用户的一只手指A上下运动时，这个手指A上得到的某些方向感应值会相应变化较大，而另外一只手指B上得到的对应方向上感应值会变化较小，通过处理器分析两只手指的得到的感应值，结合基准点判别它们感应值的相对变化，从而将手指A的上下运动解析为一个手指的单击，根据感应单元的预先定义编号来区分，就可以转换为左键单击信号或右键单击信号，如手持A上感应单元的编号代表左键，那么手指A点击就代表左键单击ο当用户的两只手指A，B同时向下后方运动时，两只手指上得到的某些方向感应值都会相应变化较大，通过处理器分析两只手指的得到的感应值，结合基准点判别它们感应值的相对变化，从而得知两只手指同时发生了几乎一样的向后动作，从而将手指A和B的上下运动转换为鼠标滚轮的下滚动信号；类似的，当两只手指A，B同时向上前方运动时，从而将手指A和B的上下运动转换为鼠标滚轮的上滚动信号。而且在此过程中可以而且可以根据感应值的大小和变化调节滚轮信号加速度。当用户的两只手指A，B同时前后左右运动时，两只手指上得到的某些方向感应值都会同时相应变大和变小，通过处理器分析两只手指的得到的感应值，结合基准点判别它们感应值的相对变化，从而将手指A和B的前后左右运动转换为鼠标前后左右移动信号。而且可以根据感应值的大小和变化调节鼠标移动信号加速度。可以容易的联想到，根据这种方式，很容易根据手指的不同动作定义其它功能，如一些普通鼠标具有的前进，后退功能。需要特别说明的是，用户的手掌手心的指向的除了向下外，方向可以是其它各个方向，如向上、向左、向右，手腕一定角度的旋转导致其它手心方向角度等，如当用户的手掌手心向上时，上文中的上下方向的运动描述是相反的。手势鼠标可以根据手掌的初始姿态确定的基准点，而处理器根据情况不同基准点解析用户的手势，动作的判别可以与手腕的旋转角度无关，这个特点就可以保证用户在最舒服的姿态使用手势鼠标。很明显，这种鼠标在使用过程中只需要确定的手指的相对变化，并不需要一个支持的平面来支撑手势鼠标。而基准点的确定可以在用户刚刚佩戴上手势鼠标的那段时刻完成自动完成，也可以根据用户的需要自行决定是否需要重新确定基准点。为了使用户舒服的使用这种鼠标，用户可以将感应单元佩戴在双手的任一手指上，即用户决定使用单手或双手和戴在那只手指上。虽然手势鼠标可以使用有线方式或无线方式与电子设备相连接(电子设备包括电脑、手持设备、电视等各种电子设备)，但建议采用无线方式，这时用户甚至可以坐在沙发上、站立时使用手势控制电脑和大屏电视。另外手势鼠标的每个感应单元也可以做成带弹性指环的形状套在手指上，这样不影响用户的休息状态，方便用户在任何姿势下进行操作。需要指明的是指环式只是其中一种固定方式，也可以采用其它方式贴附在手指上或植入体内，只要能够感应手指的运动即可。为了延长电源工作时间，这种手势鼠标可以在用户手指特定的动作时(手指特定的动作可以是上下快速甩动三次，手持连续快速转3个圈)等各种动作自动激活并开始工作，也可以在用户手指特定的动作时进入休眠状态，也可以在用户手指一段时间不动时自动进入休眠状态。
图1是手势鼠标中一个指环状的感应单元的组成示意图。图中，1.三维重力加速度感应器，2.电源，3.信号处理器、4.接口模块，5.指环。图2是采用带在右手上的指环形状的手势鼠标的示意图。图中，1.手掌，2.食指，
3.中指，4.食指上的感应单元，5.中指上的感应单元，6.连接感应单元的电缆。图3是手势鼠标完成一次单击动作的示意图。图中，1.手掌，2.食指，3.中指，
4.食指上的感应单元，5.中指上的感应单元，6.在完成单击后位置的中指。图4是手势鼠标完成滚轮向下动作的示意图。图中，1.手掌，2.食指，3.中指， 4.食指上的感应单元，5.中指上的感应单元，6.在完成滚动后位置的食指。7.在完成滚动后位置的中指。图5是手势鼠标完成鼠标向右移动动作的示意图。图中，1.手掌，2.食指，3.中指，4.食指上的感应单元，5.中指上的感应单元，6.在完成移动前位置的手掌。
具体实施例方式以下是第一个实施例。参见示意图1，指环状的感应单元具有一个有弹性的指环 (5)，这样可以佩戴在不同粗细的手指上，其中还最少包含一个三维重力加速度感应器(1)。 指环( 可以是完全封闭的，也可以是带有缺口的。如果感应单元是主感应单元的，还有可以含有电源O)、信号处理器C3)和接口模块G)。如果使用了有线的USB接口模块，手势鼠标可以使用从USB接口提供的电力，而且指环状感应单元可以在适当的力量下从手指上自然脱落，以防止用户无意中甩动手势鼠标拖拽而弄伤手指。如果使用了无线接口模块，电源( 可以使用可充电锂电池，信号处理器C3)处理本感应单元中三维重力加速度感应器 (1)和其它感应单元传送过来的信息，最后通过接口模块(4)发出再发出所需信息。以下是第二个实施例。参见示意图2，手掌⑴手心向下，食指(2)和中指(3)上分别佩戴了食指上的感应单元(4)和中指上的感应单元(5)，其中食指上的感应单元(4)是具有电源、信号处理器和接口模块的主感应单元，而中指上的感应单元( 则没有信号处理器和接口模块，两个感应单元之间通过一个具有弹性的细电缆(6)连接，此电缆中的不同导线(6)可以用于供电和传输所需信号，当感应到一次有效的动作后，食指上的感应单元(4)上的信号处理器通过接口模块将动作对应的鼠标信号发给电子设备。为了便于下文的理解，不失一般性，在某个时刻感应单元在三(维)方向上的感应值一般可以表示为[X，Y，Z]，其中X，Y，Z的范围为-127至128，这里假设X代表左右方向， Y代表前后方向，Z代表上下方向。以下是第三个实施例。参见示意图3，手掌(1)手心向下静止时，用户确定基准点时的感应值分别假设为食指上的感应单元(4)和中指上的感应单元(5)的感应值都是 W，0，0]，信号处理器记录下这两个基准感应值。在完成单击后位置的中指(6)上食指上的感应单元(4)的感应值为[30，10，100]，而动作较小或没有动的食指C3)和食指上的感应单元的感应值为[10，10，10]。处理器接收到这食指和中指变化过程中对应的感应值后， 再与记录下的两个基准感应值进行比较，可以判别中指C3)在Z轴上运动较大，而食指(2) 没有发生较大运动，从而判别中指发生了一次向下的运动，不失一般性，假设中指上的感应单元(4)代表鼠标右键，从而手势鼠标的信号处理器产生一个鼠标右键的单击消息，并通过接口模块发送给电子设备一次鼠标右键单击信号。以下是第四个实施例。参见示意图4，手掌(1)手心向下静止时，用户确定基准点时的感应值分别假设为食指上的感应单元(4)和中指上的感应单元(5)的感应值都是 W，0，0]，信号处理器记录下这两个基准感应值。在食指( 和中指(3)同时弯曲向下向后挠动，在完成滚动后位置的食指(6)上的感应单元的感应值为[30，50，100]，而在完成滚动后位置的中指(7)和中指上的感应单元(5)的感应值为[25，50，100]。信号处理器接收到这食指( 和中指C3)对应的感应值后，与记录下的两个基准感应值进行比较，可以判别食指( 和中指(3)同时在Z轴和Y轴上运动较大，从而判别食指( 和中指(3)同时向下向后挠动，不失一般性，假设向下向后的动作代表鼠标滚轮向下，从而信号处理器产生一个鼠标滚轮向下的消息，并通过接口模块发送给电子设备一次鼠标滚轮向下滚动的信号。而根据感应值的大小和变化调节鼠标滚动信号加速度。以下是第五个实施例。参见示意图5，假设手掌(1)手心向下静止时，用户确定基准点时的感应值分别假设为食指上的感应单元(4)和中指上的感应单元(5)的感应值都是W，0，0]，信号处理器记录下这两个基准感应值。在手掌(1)向右运动时，食指( 和中指 (3)随之向右运动但不做其他动作，在完成移动后位置的手掌(6)上食指上感应单元(4)和中指上的感应单元(5)的感应值都为[100，10，5]。处理器接收到这食指(2)和中指(3)对应的感应值后，与记录下的两个基准感应值进行比较，可以判别食指( 和中指C3)在X轴上运动较大，而其它方向变化很小，从而判别完成了一次移动，不失一般性，假设此时感应值的变化代表向右运动，从而信号处理器产生一个鼠标移动消息，并通过接口模块发送给电子设备一次鼠标移动信号，而且根据感应值的大小和变化调节鼠标移动信号的加速度。
权利要求
1.一种手势鼠标，其特征在于其由佩戴在用户多个手指上的多个感应单元和至少一个信号处理器组成，信号处理器根据这些感应单元中重力加速度传感器得到的三维数据，可以计算出用户这些手指的相对动作，并根据这些动作转换为鼠标对应的左键单击、右键单击、滚轮向上滚动、滚轮向下滚动和鼠标移动信号。
2.按权利要求1所述的一种手势鼠标，其特征在于这种鼠标的每个感应单元至少含有一个三维重力加速度感应器。
3.按权利要求1所述的一种手势鼠标，其特征在于这种鼠标的一个感应单元只感应一只手指的动作。
4.按权利要求1所述的一种手势鼠标，其特征在于这种鼠标可以不需要一个特定的操作平面，即用户可以在一个平面上工作，也可以在空中进行操作。
5.按权利要求1所述的一种手势鼠标，其特征在于这种鼠标可以在用户手指特定的动作时自动激活并开始工作，也可以在用户手指特定的动作时进入休眠状态，也可以在用户手指一段时间不动时自动进入休眠状态。
6.按权利要求1所述的一种手势鼠标，其特征在于这种鼠标的感应单元之间可以使用电缆相连接来传递电源和所需信号。
7.按权利要求1所述的一种手势鼠标，其特征在于这种鼠标的每个感应单元可以做成带弹性指环的形状套在手指上，也可以是其它中方式贴附在手指上。
8.按权利要求1所述的一种手势鼠标，其特征在于这种鼠标可以植入人体体内，由人体内的生物电池进行供电。
9.按权利要求1所述的一种手势鼠标，其特征在于这种鼠标中动作的判别可以与手腕的旋转角度无关。
10.按权利要求1所述的一种手势鼠标，其特征在于这种鼠标中确定基准点的过程可以在用户佩戴完感应单元后自动完成。
全文摘要
一种手势鼠标，其由佩戴在用户多个手指上的多个感应单元和一个信号处理器组成，信号处理器根据这些感应单元中重力加速度传感器得到的三维数据，可以计算出用户这些手指之间的相对动作，并根据这些动作转换为鼠标对应的左键单击、右键单击、滚轮向上滚动、滚轮向下滚动和鼠标移动信号。
文档编号G06F3/033GK102402310SQ20101029163
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者苗胜 申请人:蒋霞