用于平衡輸入設(shè)備的系統(tǒng)和方法【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于平衡輸入設(shè)備的系統(tǒng)，包括：球形設(shè)備，其具有外球形壁和內(nèi)球形壁，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：內(nèi)部電路模塊，其容納內(nèi)部電路，并定位在球形設(shè)備的中心并且在所述中心平衡以便保持球形設(shè)備在平坦表面上平衡；空腔，其形成于外球形壁與內(nèi)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(shè)備在沒有流變流體的情況下的重量；其中外球形壁和內(nèi)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(tài)；以及流變流體激活控制器，被配置來響應(yīng)于預(yù)定義條件的出現(xiàn)而控制流變流體激活裝置，使得球形設(shè)備可以在自由滾動狀態(tài)與固定狀態(tài)之間切換?！緦＠f明】用于平衡輸入設(shè)備的系統(tǒng)和方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及用于平衡如計算機(jī)輸入設(shè)備的輸入設(shè)備的系統(tǒng)和方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]根據(jù)維基百科，在計算中，輸入設(shè)備是用于對信息處理系統(tǒng)如計算機(jī)或其它信息家電提供數(shù)據(jù)和控制信號的任何外圍設(shè)備(一塊計算機(jī)硬件裝備)。輸入設(shè)備的實例包括鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)字相機(jī)和操縱桿。[0003]存在指向設(shè)備的一個子組，所述指向設(shè)備為用于在空間中指定位置的輸入設(shè)備。涉及間接輸入的實例包括鼠標(biāo)和軌跡球。[0004]標(biāo)題為“可旋轉(zhuǎn)輸入設(shè)備(Rotatableinputdevice)”的現(xiàn)有技術(shù)公布US20100039381A1公開一種計算機(jī)鼠標(biāo)，所述計算機(jī)鼠標(biāo)包括檢測計算機(jī)鼠標(biāo)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(jī)鼠標(biāo)相對于樞軸點的運動。計算機(jī)鼠標(biāo)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(zhuǎn)化為二維坐標(biāo)并且將相對于樞軸點的運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)幅值。[0005]‘381公開呈現(xiàn)了鼠標(biāo)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(biāo)可相對于支撐表面或相對于鼠標(biāo)樞軸點“滾動”。[0006]另外，取向傳感器被配置來檢測鼠標(biāo)相對于一個或多個樞軸點的旋轉(zhuǎn)運動。也就是說，取向傳感器被配置來檢測鼠標(biāo)的滾動、俯仰和/或側(cè)轉(zhuǎn)。各種取向傳感器可用于檢測此類旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)的陀螺儀。陀螺儀的一個實例是體現(xiàn)在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)設(shè)備中的振動結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)陀螺儀，所述相對角位移和角速率可以被轉(zhuǎn)化為鼠標(biāo)的旋轉(zhuǎn)。[0007]‘381解決方案的缺點在于鼠標(biāo)僅是半橢圓形的，這減小了運動可能性，尤其是鼠標(biāo)的滾動、俯仰和/或側(cè)轉(zhuǎn)。[0008]此外，‘381還將此類圓形定義為實現(xiàn)鼠標(biāo)在直立取向上的穩(wěn)定性與滾動鼠標(biāo)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(xiàn)鼠標(biāo)平衡的困難性和滑離傾斜表面的可能性而排除了鼠標(biāo)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(biāo)(或一般來說輸入設(shè)備)需要擱置在桌子上，而不是自轉(zhuǎn)和完全平衡地橫臥。[0010]因此，期望提供用于平衡輸入設(shè)備的方法和系統(tǒng)。優(yōu)選地，此類平衡系統(tǒng)將適用于大體上球形或球形的輸入設(shè)備，如球形計算機(jī)鼠標(biāo)?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0011]本發(fā)明的目標(biāo)是一種用于平衡輸入設(shè)備的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:球形設(shè)備，所述球形設(shè)備具有外球形壁和內(nèi)球形壁，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括:內(nèi)部電路模塊，所述內(nèi)部電路模塊容納內(nèi)部電路并定位在球形設(shè)備的中心并且在所述中心平衡以便保持球形設(shè)備在平坦表面上靜止；空腔，所述空腔形成于外球形壁與內(nèi)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(shè)備在沒有流變流體的情況下的重量；其中外球形壁和內(nèi)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(tài)；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(yīng)于預(yù)定義條件的出現(xiàn)而控制流變流體激活裝置，使得球形設(shè)備可以在自由滾動狀態(tài)與固定狀態(tài)之間切換。[0012]優(yōu)選地，流變流體為電流變流體或磁流變流體。[0013]優(yōu)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(yōu)選地，在內(nèi)壁和/或外壁上每周邊存在8個激活裝置。[0015]優(yōu)選地，球形設(shè)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(jù)球形設(shè)備的位置確定應(yīng)啟動所述激活裝置的哪個子集。[0016]優(yōu)選地，激活裝置被定位成彼此相鄰。[0017]優(yōu)選地，激活裝置在其間隔開一段距離。[0018]優(yōu)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(yīng)啟動哪些激活裝置以便平衡球形設(shè)備。[0019]優(yōu)選地，預(yù)定義條件為由操作員手部檢測器確定的在球形設(shè)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(shè)備。[0020]本發(fā)明的另一個目標(biāo)是一種用于平衡輸入設(shè)備的方法，根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括以下步驟:等待由操作員手部檢測器進(jìn)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(nèi)的自由流動；等待由操作員手部檢測器進(jìn)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(fā)明的另一個目標(biāo)是一種計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序包括用于在所述程序于計算機(jī)上運行時進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法的所有步驟的程序代碼裝置。[0022]本發(fā)明的另一個目標(biāo)是一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)存儲計算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計算機(jī)可執(zhí)行指令在計算機(jī)上被執(zhí)行時進(jìn)行根據(jù)本發(fā)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(fā)明，在附圖中:[0024]圖1A和圖1B呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖；[0025]圖2A和圖2B呈現(xiàn)了系統(tǒng)在輸入設(shè)備運動之后的行為；[0026]圖3呈現(xiàn)了系統(tǒng)的內(nèi)部電路的示意性概觀；以及[0027]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的方法?！揪唧w實施方式】[0028]圖1A和圖1B呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖。在圖1A中，具有球形形式的輸入設(shè)備101擱置在平坦表面107上。設(shè)備101包括容納內(nèi)部電路的內(nèi)部電路模塊106，在圖3中呈現(xiàn)了內(nèi)部電路模塊的更多細(xì)節(jié)。[0029]內(nèi)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(dǎo)致設(shè)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(shè)備101在平坦表面上靜止)。[0030]設(shè)備101包括外壁102和內(nèi)壁103，所述外壁和所述內(nèi)壁造成空腔105，流變流體104安置在空腔中。優(yōu)選地，外壁102與內(nèi)壁103之間的距離越小越好。外壁102和內(nèi)壁103具有球形形狀，并且在一個優(yōu)選實施例中，通過至少一個距離元件(附圖中未示出)將內(nèi)壁103保持在距外壁102的固定距離處。[0031]流變流體的體積應(yīng)當(dāng)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(yōu)選地，流變流體應(yīng)當(dāng)每立方厘米盡可能地重。另外，優(yōu)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(xiàn)有技術(shù)中已知的電流變流體或磁流變流體。電流變(ER)流體是極細(xì)的不導(dǎo)電顆粒(直徑達(dá)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(yīng)于電場而可逆地改變達(dá)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(dāng)經(jīng)受磁場時，流體大大地增加其表觀粘度，達(dá)到成為粘彈固體的程度。[0033]外壁102和/或內(nèi)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(nèi)壁上或模制在外壁和/或內(nèi)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(tài)(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(yōu)選地，在使用加速度計的情況下，內(nèi)部電路106將根據(jù)設(shè)備101的位置確定應(yīng)啟動激活裝置108的哪個子集。[0034]如果外壁102和內(nèi)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(fā)現(xiàn)，在內(nèi)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(nèi)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(tài)。[0037]圖1B呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖，其中設(shè)備101已被定位在傾斜表面107上。設(shè)備101沒有由操作者操作，因此基于加速度計的讀數(shù)，即，加速度矢量，系統(tǒng)確定應(yīng)啟動哪個激活裝置108以便平衡設(shè)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(shè)備101，使得設(shè)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(xiàn)了系統(tǒng)在輸入設(shè)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(shè)備101以平衡狀態(tài)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(shè)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(shè)備101。一旦操作員滾動設(shè)備101并且釋放對設(shè)備的觸摸，設(shè)備101將啟動不同的109激活裝置108，以便保持設(shè)備101在同一個傾斜表面107上平衡。[0040]圖3呈現(xiàn)了系統(tǒng)的內(nèi)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(tǒng)的剩余元件。通信是通過數(shù)據(jù)總線303來實現(xiàn)，但是在其它實施例中，內(nèi)部電路可直接通信而不利用公共數(shù)據(jù)總線303。內(nèi)部電源304為設(shè)備供應(yīng)功率，優(yōu)選從電池電源供應(yīng)。電池充電的建議方式將使用感應(yīng)充電器以避免對接入外部電纜的需要并且避免設(shè)備101上的任何外部插座，所述外部插座可能改變設(shè)備101的平衡。[0041]負(fù)責(zé)提供坐標(biāo)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(shè)備101可以通過無線通信電路305(例如，藍(lán)牙鏈接)與如個人計算機(jī)的受控設(shè)備無線通信。[0043]系統(tǒng)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(jìn)設(shè)備的有效使用的方式握住設(shè)備101，例如，操作員的手掌應(yīng)擱置在設(shè)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(xiàn)。相同電容觸摸傳感器可負(fù)責(zé)檢測用戶的點擊、雙擊等。[0044]系統(tǒng)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(shè)備101的當(dāng)前位置中要啟動哪些激活裝置108。優(yōu)選地，在確定應(yīng)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(nèi)。[0045]在僅存在兩個激活裝置的情況下，當(dāng)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(jù)本發(fā)明的方法。方法在步驟401處開始，在所述步驟處，系統(tǒng)等待由操作員手部檢測器306進(jìn)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(yù)定義條件)，使得球形設(shè)備101可以在自由滾動狀態(tài)與固定狀態(tài)之間切換，并且反之亦然。[0047]如果在設(shè)備101上檢測到操作員手部，則在步驟402處，系統(tǒng)允許流變流體在空腔105內(nèi)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(shè)備101，系統(tǒng)即允許流變流體403的自由流動。當(dāng)操作員手部檢測器306檢測到404操作員已經(jīng)釋放設(shè)備101時，所述操作員手部檢測器優(yōu)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(shù)存儲在存儲器309中的流變流體的量/水平考慮在內(nèi)。[0049]利用具有球形形狀的基于陀螺儀的輸入設(shè)備的優(yōu)點在于，用戶的手腕和手臂將擱置在穩(wěn)定的表面上，從而避免手部肌肉上的不必要的應(yīng)力，在操縱圖形用戶界面的小圖標(biāo)或復(fù)選框時更加精確，設(shè)備可以用在不適用于(例如)光學(xué)設(shè)備的各種粗糙表面、織物、沙發(fā)等上。[0050]另外，根據(jù)本發(fā)明的輸入設(shè)備101的自動、自適應(yīng)平衡在輸入設(shè)備101處于空閑狀態(tài)中時避免了不必要的光標(biāo)移動或點擊。[0051]本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地認(rèn)識到，用于平衡輸入設(shè)備的前述方法可通過一個或多個計算機(jī)程序進(jìn)行和/或控制。此類計算機(jī)程序通常通過利用設(shè)備的計算資源來執(zhí)行。計算機(jī)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(zhí)行。這些存儲器是用于存儲計算機(jī)程序的示例性記錄介質(zhì)，所述計算機(jī)程序包括進(jìn)行根據(jù)本文所呈現(xiàn)的技術(shù)概念的計算機(jī)實現(xiàn)的方法的所有步驟的計算機(jī)可執(zhí)行指令。[0052]雖然已參照特定優(yōu)選實施例描繪、描述并且定義了本文所呈現(xiàn)的本發(fā)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(fā)明的任何限制。然而，明顯的是，可在不脫離技術(shù)概念的更廣泛范圍的情況下對本發(fā)明做出各種修改和變化。所呈現(xiàn)的優(yōu)選實施例僅僅是示例性的，并且沒有窮舉本文所呈現(xiàn)的技術(shù)概念的范圍。[0053]因此，保護(hù)范圍并不限于說明書中所述的優(yōu)選實施例，而僅受所附權(quán)利要求書限制。[0054]另外，在本申請中設(shè)想所附權(quán)利要求書的任意組合?！緳?quán)利要求】1.一種用于平衡輸入設(shè)備的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:球形設(shè)備(101)，所述球形設(shè)備具有外球形壁(102)和內(nèi)球形壁(103)，所述系統(tǒng)的特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括:內(nèi)部電路模塊(106)，所述內(nèi)部電路模塊容納內(nèi)部電路，并定位在所述球形設(shè)備(101)的中心并且在所述中心平衡以便保持所述球形設(shè)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(nèi)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(shè)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(nèi)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(tài)；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(yīng)于預(yù)定義條件的出現(xiàn)而控制所述流變流體激活裝置(108)，使得所述球形設(shè)備(101)可以在自由滾動狀態(tài)與固定狀態(tài)之間切換。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于在所述內(nèi)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(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述球形設(shè)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(jù)所述球形設(shè)備(101)的位置確定應(yīng)啟動所述激活裝置(108)的哪個子集。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述激活裝置(108)被定位成彼此相鄰。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述激活裝置(108)在其間隔開一段距離。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，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(yīng)啟動哪些激活裝置(108)以便平衡所述球形設(shè)備(101)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)定義條件為由操作員手部檢測器(306)確定的在所述球形設(shè)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(shè)備(101)。10.一種用于平衡輸入設(shè)備(101)的方法，根據(jù)權(quán)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(jìn)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(nèi)的自由流動；等待(404)由所述操作員手部檢測器(306)進(jìn)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(jī)程序，所述計算機(jī)程序包括用于在所述程序在計算機(jī)上運行時進(jìn)行根據(jù)權(quán)利要求10的方法的所有步驟的程序代碼裝置。12.—種計算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)存儲計算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計算機(jī)可執(zhí)行指令在計算機(jī)上被執(zhí)行時進(jìn)行根據(jù)權(quán)利要求10的方法的所有步驟?！疚臋n編號】G06F3/0346GK104516531SQ201410495159【公開日】2015年4月15日申請日期:2014年9月25日優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日【發(fā)明者】亞當(dāng)·麥克古文斯基,雅羅斯瓦夫·麥斯文澤申請人:遠(yuǎn)升科技股份有限公司