用于平衡輸入設備的系統和方法【專利摘要】本發明公開一種用于平衡輸入設備的系統，包括：球形設備，其具有外球形壁和內球形壁，所述系統進一步包括：內部電路模塊，其容納內部電路，并定位在球形設備的中心并且在所述中心平衡以便保持球形設備在平坦表面上平衡；空腔，其形成于外球形壁與內球形壁之間；流變流體，其安置在空腔中，其中流變流體的體積低于空腔的體積的50％，并且使得流變流體的重量超過球形設備在沒有流變流體的情況下的重量；其中外球形壁和內球形壁中的至少一個包括流變流體激活裝置，被配置來改變流變流體的狀態；以及流變流體激活控制器，被配置來響應于預定義條件的出現而控制流變流體激活裝置，使得球形設備可以在自由滾動狀態與固定狀態之間切換。【專利說明】用于平衡輸入設備的系統和方法【
技術領域：
】[0001]本發明涉及用于平衡如計算機輸入設備的輸入設備的系統和方法。【
背景技術：
】[0002]根據維基百科，在計算中，輸入設備是用于對信息處理系統如計算機或其它信息家電提供數據和控制信號的任何外圍設備(一塊計算機硬件裝備)。輸入設備的實例包括鍵盤、鼠標、掃描儀、數字相機和操縱桿。[0003]存在指向設備的一個子組，所述指向設備為用于在空間中指定位置的輸入設備。涉及間接輸入的實例包括鼠標和軌跡球。[0004]標題為“可旋轉輸入設備(Rotatableinputdevice)”的現有技術公布US20100039381A1公開一種計算機鼠標，所述計算機鼠標包括檢測計算機鼠標沿支撐表面運動的表面跟蹤傳感器。另外還包括一個或多個取向傳感器，所述取向傳感器檢測計算機鼠標相對于樞軸點的運動。計算機鼠標還包括控制器，所述控制器被配置來將沿支撐表面的運動轉化為二維坐標并且將相對于樞軸點的運動轉化為旋轉幅值。[0005]‘381公開呈現了鼠標的具有半橢圓形形式的圓形形狀的底表面。由于這個圓形底部，鼠標可相對于支撐表面或相對于鼠標樞軸點“滾動”。[0006]另外，取向傳感器被配置來檢測鼠標相對于一個或多個樞軸點的旋轉運動。也就是說，取向傳感器被配置來檢測鼠標的滾動、俯仰和/或側轉。各種取向傳感器可用于檢測此類旋轉運動。取向傳感器的實例為用于基于角動量的檢測來測量取向或旋轉的陀螺儀。陀螺儀的一個實例是體現在微機電系統(MEMS)設備中的振動結構陀螺儀。陀螺儀的另一個實例是用于檢測相對角位移和角速率的旋轉陀螺儀，所述相對角位移和角速率可以被轉化為鼠標的旋轉。[0007]‘381解決方案的缺點在于鼠標僅是半橢圓形的，這減小了運動可能性，尤其是鼠標的滾動、俯仰和/或側轉。[0008]此外，‘381還將此類圓形定義為實現鼠標在直立取向上的穩定性與滾動鼠標的便利性之間的期望平衡所需的任何合適程度。[0009]因此，在‘381中公開了困難和尚未解決的需求，這個需求由于實現鼠標平衡的困難性和滑離傾斜表面的可能性而排除了鼠標的大體上球形形狀。從用戶的觀點來看，平衡必須存在并且鼠標(或一般來說輸入設備)需要擱置在桌子上，而不是自轉和完全平衡地橫臥。[0010]因此，期望提供用于平衡輸入設備的方法和系統。優選地，此類平衡系統將適用于大體上球形或球形的輸入設備，如球形計算機鼠標。【
發明內容】[0011]本發明的目標是一種用于平衡輸入設備的系統，所述系統包括:球形設備，所述球形設備具有外球形壁和內球形壁，所述系統進一步包括:內部電路模塊，所述內部電路模塊容納內部電路并定位在球形設備的中心并且在所述中心平衡以便保持球形設備在平坦表面上靜止；空腔，所述空腔形成于外球形壁與內球形壁之間；流變流體，所述流變流體安置在空腔中，其中所述流變流體的體積低于空腔的體積的50%，并且使得流變流體的重量超過球形設備在沒有流變流體的情況下的重量；其中外球形壁和內球形壁中的至少一個包括流變流體激活裝置，所述流變流體激活裝置被配置來改變流變流體的狀態；以及流變流體激活控制器，所述變流體激活控制器被配置來響應于預定義條件的出現而控制流變流體激活裝置，使得球形設備可以在自由滾動狀態與固定狀態之間切換。[0012]優選地，流變流體為電流變流體或磁流變流體。[0013]優選地，在電流變流體的情況下，激活裝置為電極，而在磁流變流體的情況下，激活裝置為線圈。[0014]優選地，在內壁和/或外壁上每周邊存在8個激活裝置。[0015]優選地，球形設備包括加速度計，基于所述加速度計的輸出，流變流體激活控制器將根據球形設備的位置確定應啟動所述激活裝置的哪個子集。[0016]優選地，激活裝置被定位成彼此相鄰。[0017]優選地，激活裝置在其間隔開一段距離。[0018]優選地，基于自加速度計的輸出確定的加速度矢量，流變流體激活控制器確定應啟動哪些激活裝置以便平衡球形設備。[0019]優選地，預定義條件為由操作員手部檢測器確定的在球形設備上存在操作員手部或沒有操作員手部，所述操作員手部檢測器被配置來指示操作員是否正握住球形設備。[0020]本發明的另一個目標是一種用于平衡輸入設備的方法，根據本發明，所述方法包括以下步驟:等待由操作員手部檢測器進行的操作員手部的檢測；允許通過命令流變流體激活控制器撤銷啟動所有激活裝置來允許流變流體在空腔內的自由流動；等待由操作員手部檢測器進行的沒有與操作員手部接觸的檢測；命令流變流體激活控制器啟動所選擇的激活裝置，以使得流變流體成為固體。[0021]本發明的另一個目標是一種計算機程序，所述計算機程序包括用于在所述程序于計算機上運行時進行根據本發明的方法的所有步驟的程序代碼裝置。[0022]本發明的另一個目標是一種計算機可讀介質，所述計算機可讀介質存儲計算機可執行指令，所述計算機可執行指令在計算機上被執行時進行根據本發明的方法的所有步驟。【專利附圖】【附圖說明】[0023]通過示例性實施例在附圖中示出本發明，在附圖中:[0024]圖1A和圖1B呈現了根據本發明的系統的示意圖；[0025]圖2A和圖2B呈現了系統在輸入設備運動之后的行為；[0026]圖3呈現了系統的內部電路的示意性概觀；以及[0027]圖4示出根據本發明的方法。【具體實施方式】[0028]圖1A和圖1B呈現了根據本發明的系統的示意圖。在圖1A中，具有球形形式的輸入設備101擱置在平坦表面107上。設備101包括容納內部電路的內部電路模塊106，在圖3中呈現了內部電路模塊的更多細節。[0029]內部電路模塊定位在球形101的中心，并且需要在中心平衡而不會導致設備101在平坦表面上的運動(或從積極的方面來講，為了保持球形設備101在平坦表面上靜止)。[0030]設備101包括外壁102和內壁103，所述外壁和所述內壁造成空腔105，流變流體104安置在空腔中。優選地，外壁102與內壁103之間的距離越小越好。外壁102和內壁103具有球形形狀，并且在一個優選實施例中，通過至少一個距離元件(附圖中未示出)將內壁103保持在距外壁102的固定距離處。[0031]流變流體的體積應當盡可能地低，同時保持流變流體的重量超過裝置101未充滿流變流體時的重量。優選地，流變流體應當每立方厘米盡可能地重。另外，優選地，流變流體的體積低于空腔105的體積的50%。[0032]流變流體可以是現有技術中已知的電流變流體或磁流變流體。電流變(ER)流體是極細的不導電顆粒(直徑達50微米)在電絕緣流體中的懸浮物。這些流體的表觀粘度響應于電場而可逆地改變達100，000的量級。磁流變流體(MR流體)是載體流體中的一種智能流體，通常為一種油。當經受磁場時，流體大大地增加其表觀粘度，達到成為粘彈固體的程度。[0033]外壁102和/或內壁103具有多個流變流體激活裝置108，所述流變流體激活裝置在外壁和/或內壁上或模制在外壁和/或內壁中，例如嵌入在塑料外殼中。流變流體激活裝置108被配置來改變流變流體的狀態(在液體與固體之間)。在電流變流體的情況下，激活裝置108為電極，而在磁流變流體的情況下，激活裝置108為線圈。優選地，在使用加速度計的情況下，內部電路106將根據設備101的位置確定應啟動激活裝置108的哪個子集。[0034]如果外壁102和內壁103中僅一個具有多個流變流體激活裝置108，那么磁流變流體將被使用。[0035]在另一個實施例中，激活裝置108可在其間隔開一段距離并且不是被定位成如例如圖1A中所示的相鄰。已發現，在內壁103和外壁102上每周邊8個激活裝置108是足夠的。自然地，在球形上存在眾多周邊。[0036]在另一個實施例中，僅適用于電流變流體，僅存在外壁(第一電極)上的一個激活裝置和內壁(第二電極)上的另一個激活裝置。電極之間的電壓將控制電流變流體的狀態。[0037]圖1B呈現了根據本發明的系統的示意圖，其中設備101已被定位在傾斜表面107上。設備101沒有由操作者操作，因此基于加速度計的讀數，即，加速度矢量，系統確定應啟動哪個激活裝置108以便平衡設備101。在這個實例中，由109指示符指示的激活裝置108已被啟動，以使得流變流體成為固體并且平衡設備101，使得設備不會滾離傾斜表面107。剩余的激活裝置108可保持不活動以便降低功率消耗。[0038]圖2A和圖2B呈現了系統在輸入設備運動之后的行為。如圖可容易地看出，在這個示例性實施例中存在較少的激活裝置108。[0039]設備101以平衡狀態擱置在傾斜表面107上，并且所選擇的109激活裝置108是活動的。已在球形上識別任意選擇的點A。指示符101表示操作員握住設備101,激活裝置108被釋放并且操作員可以在方向110上容易地移動設備101。一旦操作員滾動設備101并且釋放對設備的觸摸，設備101將啟動不同的109激活裝置108，以便保持設備101在同一個傾斜表面107上平衡。[0040]圖3呈現了系統的內部電路的示意性概觀。處理器308利用存儲器309和存儲于存儲器中的軟件來控制系統的剩余元件。通信是通過數據總線303來實現，但是在其它實施例中，內部電路可直接通信而不利用公共數據總線303。內部電源304為設備供應功率，優選從電池電源供應。電池充電的建議方式將使用感應充電器以避免對接入外部電纜的需要并且避免設備101上的任何外部插座，所述外部插座可能改變設備101的平衡。[0041]負責提供坐標信息的部件為陀螺儀301，并且對流變流體激活控制器307提供輸入的部件為加速度計302。[0042]設備101可以通過無線通信電路305(例如，藍牙鏈接)與如個人計算機的受控設備無線通信。[0043]系統還包括操作員手部檢測器306，所述操作員手部檢測器被配置來指示操作員是否以促進設備的有效使用的方式握住設備101，例如，操作員的手掌應擱置在設備101上。此類檢測的程度可依賴于用戶。檢測本身可例如使用以檢測觸摸的電容傳感器的形式的觸摸傳感器來實現。相同電容觸摸傳感器可負責檢測用戶的點擊、雙擊等。[0044]系統最重要的電路為流變流體激活控制器307，所述流變流體激活控制器基于來自加速度計302的輸入確定在設備101的當前位置中要啟動哪些激活裝置108。優選地，在確定應啟動哪些激活裝置時，流變流體激活控制器307也將流變流體的水平考慮在內。[0045]在僅存在兩個激活裝置的情況下，當使用電流變流體時，不需要加速度計302的輸入作為確定的一部分。[0046]圖4示出根據本發明的方法。方法在步驟401處開始，在所述步驟處，系統等待由操作員手部檢測器306進行的操作員手部的檢測(可能存在流變流體激活控制器307控制流變流體激活裝置108所需要的其它預定義條件)，使得球形設備101可以在自由滾動狀態與固定狀態之間切換，并且反之亦然。[0047]如果在設備101上檢測到操作員手部，則在步驟402處，系統允許流變流體在空腔105內的自由流動，即，流變流體激活控制器307撤銷啟動所有激活裝置108。[0048]只要操作員握住設備101，系統即允許流變流體403的自由流動。當操作員手部檢測器306檢測到404操作員已經釋放設備101時，所述操作員手部檢測器優選地立即通知流變流體激活控制器307啟動所選擇的激活裝置108，以使得空腔105中的流變流體成為固體405。流變流體激活控制器307可以將來自加速度計302的輸入和可作為參數存儲在存儲器309中的流變流體的量/水平考慮在內。[0049]利用具有球形形狀的基于陀螺儀的輸入設備的優點在于，用戶的手腕和手臂將擱置在穩定的表面上，從而避免手部肌肉上的不必要的應力，在操縱圖形用戶界面的小圖標或復選框時更加精確，設備可以用在不適用于(例如)光學設備的各種粗糙表面、織物、沙發等上。[0050]另外，根據本發明的輸入設備101的自動、自適應平衡在輸入設備101處于空閑狀態中時避免了不必要的光標移動或點擊。[0051]本領域技術人員可容易地認識到，用于平衡輸入設備的前述方法可通過一個或多個計算機程序進行和/或控制。此類計算機程序通常通過利用設備的計算資源來執行。計算機程序可以存儲在非易失性存儲器(例如閃存存儲器)中或易失性存儲器(例如RAM)中，并且由處理單元執行。這些存儲器是用于存儲計算機程序的示例性記錄介質，所述計算機程序包括進行根據本文所呈現的技術概念的計算機實現的方法的所有步驟的計算機可執行指令。[0052]雖然已參照特定優選實施例描繪、描述并且定義了本文所呈現的本發明，但是以上說明書中的具體實施的此類參考和實例并不意味著對本發明的任何限制。然而，明顯的是，可在不脫離技術概念的更廣泛范圍的情況下對本發明做出各種修改和變化。所呈現的優選實施例僅僅是示例性的，并且沒有窮舉本文所呈現的技術概念的范圍。[0053]因此，保護范圍并不限于說明書中所述的優選實施例，而僅受所附權利要求書限制。[0054]另外，在本申請中設想所附權利要求書的任意組合。【權利要求】1.一種用于平衡輸入設備的系統，所述系統包括:球形設備(101)，所述球形設備具有外球形壁(102)和內球形壁(103)，所述系統的特征在于，所述系統進一步包括:內部電路模塊(106)，所述內部電路模塊容納內部電路，并定位在所述球形設備(101)的中心并且在所述中心平衡以便保持所述球形設備(101)在平坦表面上靜止；空腔(105)，所述空腔形成于所述外球形壁(102)與所述內球形壁(103)之間；流變流體，所述流變流體安置在所述空腔(105)中，其中所述流變流體的體積低于所述空腔(105)的體積的50%，并且使得所述流變流體的重量超過所述球形設備(101)在沒有所述流變流體的情況下的重量；其中所述外球形壁(102)和所述內球形壁(103)中的至少一個包括流變流體激活裝置(108)，所述流變流體激活裝置被配置來改變所述流變流體的狀態；以及流變流體激活控制器(307)，所述流變流體激活控制器被配置來響應于預定義條件的出現而控制所述流變流體激活裝置(108)，使得所述球形設備(101)可以在自由滾動狀態與固定狀態之間切換。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于所述流變流體為電流變流體或磁流變流體。3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于在所述電流變流體的情況下，所述激活裝置(108)為電極，而在所述磁流變流體的情況下，所述激活裝置(108)為線圈。4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于在所述內壁(103)和/或所述外壁(102)上每周邊存在8個激活裝置(108)。5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于所述球形設備(101)包括加速度計(302)，基于所述加速度計的輸出，所述流變流體激活控制器(307)將根據所述球形設備(101)的位置確定應啟動所述激活裝置(108)的哪個子集。6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于所述激活裝置(108)被定位成彼此相鄰。7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于所述激活裝置(108)在其間隔開一段距離。8.根據權利要求5所述的系統，其特征在于基于自所述加速度計(302)的輸出確定的加速度矢量，所述流變流體激活控制器(307)確定應啟動哪些激活裝置(108)以便平衡所述球形設備(101)。9.根據權利要求1所述的系統，其特征在于所述預定義條件為由操作員手部檢測器(306)確定的在所述球形設備(101)上存在操作員手部或沒有操作員手部，所述操作員手部檢測器被配置來指示操作員是否正握住所述球形設備(101)。10.一種用于平衡輸入設備(101)的方法，根據權利要求1，所述方法的特征在于，所述方法包括以下步驟:等待(401)由所述操作員手部檢測器(306)進行的操作員手部的檢測；通過命令所述流變流體激活控制器(307)撤銷啟動所有激活裝置(108)來允許(402)所述流變流體在所述空腔(105)內的自由流動；等待(404)由所述操作員手部檢測器(306)進行的沒有與所述操作員手部接觸的檢測；命令(405)所述流變流體激活控制器(307)啟動所選擇的激活裝置(108)，以使得所述流變流體成為固體。11.一種計算機程序，所述計算機程序包括用于在所述程序在計算機上運行時進行根據權利要求10的方法的所有步驟的程序代碼裝置。12.—種計算機可讀介質，所述計算機可讀介質存儲計算機可執行指令，所述計算機可執行指令在計算機上被執行時進行根據權利要求10的方法的所有步驟。【文檔編號】G06F3/0346GK104516531SQ201410495159【公開日】2015年4月15日申請日期:2014年9月25日優先權日:2013年9月26日【發明者】亞當·麥克古文斯基,雅羅斯瓦夫·麥斯文澤申請人:遠升科技股份有限公司