RU2648938C2 - Inertial device and methods of remote controlling electronic systems - Google Patents
Inertial device and methods of remote controlling electronic systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2648938C2 RU2648938C2 RU2015155141A RU2015155141A RU2648938C2 RU 2648938 C2 RU2648938 C2 RU 2648938C2 RU 2015155141 A RU2015155141 A RU 2015155141A RU 2015155141 A RU2015155141 A RU 2015155141A RU 2648938 C2 RU2648938 C2 RU 2648938C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- longitudinal axis
- user
- housing
- value
- control
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 27
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 15
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 7
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 229910005813 NiMH Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- -1 dirt Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
- G06F3/03545—Pens or stylus
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
- G06F3/0383—Signal control means within the pointing device
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
- G06F3/0481—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] based on specific properties of the displayed interaction object or a metaphor-based environment, e.g. interaction with desktop elements like windows or icons, or assisted by a cursor's changing behaviour or appearance
- G06F3/04815—Interaction with a metaphor-based environment or interaction object displayed as three-dimensional, e.g. changing the user viewpoint with respect to the environment or object
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
- G06F3/0481—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] based on specific properties of the displayed interaction object or a metaphor-based environment, e.g. interaction with desktop elements like windows or icons, or assisted by a cursor's changing behaviour or appearance
- G06F3/0482—Interaction with lists of selectable items, e.g. menus
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
- G06F3/0487—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
- G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
- G06F3/04883—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures for inputting data by handwriting, e.g. gesture or text
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- Selective Calling Equipment (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к миниатюрным инерциальным устройствам для дистанционного управления электронными системами, а более конкретно к устройству ввода, выполненному с возможностью обнаружения вращения и с возможностью посылать команды управления на основе вращений, а также к способам дистанционного управления электронными системами с использованием указанного инерциального устройства.The present invention relates to miniature inertial devices for remote control of electronic systems, and more particularly to an input device configured to detect rotation and with the ability to send control commands based on rotations, as well as to methods for remote control of electronic systems using the specified inertial device.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
В настоящее время разработаны разнообразные устройства, позволяющие управлять электронными системами и осуществлять ввод информации.Currently, a variety of devices have been developed that allow you to control electronic systems and enter information.
Известны такие устройства ввода информации и взаимодействия с электронными системами, как мыши, джойстики, стилусы, трекболы, которые позволяют пользователю выбирать операции и перемещать курсор на экране дисплея устройства в ответ на перемещение устройства ввода.Known devices for inputting information and interacting with electronic systems such as mice, joysticks, styluses, trackballs that allow the user to select operations and move the cursor on the device’s display screen in response to moving the input device.
Тем не менее, мышь, джойстик и т.д. требуют наличия поверхности, на которой их можно перемещать, например, стола или поверхности сенсорного экрана. Гироскопические указатели, как описано в US 4787051, например, не нуждаются в поверхности, но имеют ограничение свободы действовать, как правило, только на перемещение курсора влево-вправо, вверх-вниз.However, a mouse, joystick, etc. require a surface on which they can be moved, such as a table or a touch screen surface. Gyroscopic pointers, as described in US 4,787,051, for example, do not need a surface, but have a restriction of freedom to act, usually only on moving the cursor left-right, up-down.
Так как компьютеры и другие электронные устройства стремительно развиваются, управление в двух измерениях не является достаточным, и было бы полезно увеличить степень свободы для ввода более широкого спектра информации. Такой контроль, например, будет позволять изменить масштаб или прокрутить страницу на основе движения руки человека или изменить вид приложения. Кроме того, для такого устройства важно иметь привычную и удобную для манипуляции форму, например, карандаша, а также, чтобы ошибки, связанные с неточностью работы датчиков, не приводили к нежелательному ответу на устройстве и нарушениям контроля.As computers and other electronic devices are developing rapidly, control in two dimensions is not sufficient, and it would be useful to increase the degree of freedom to enter a wider range of information. Such control, for example, will allow you to change the scale or scroll the page based on the movement of a person’s hand or change the appearance of the application. In addition, for such a device, it is important to have a familiar and convenient for manipulation shape, for example, of a pencil, and also so that errors associated with inaccurate operation of the sensors do not lead to an undesirable response on the device and violations of control.
Инерциальная часть устройства ввода обычно состоит из одного, двух или трех акселерометров (или одного 3-осевого акселерометра) и одного, двух или трех гироскопов (или одного 3-осевого гироскопа).The inertial part of the input device usually consists of one, two or three accelerometers (or one 3-axis accelerometer) and one, two or three gyroscopes (or one 3-axis gyroscope).
Гироскоп - это устройство, предназначенное для измерения или поддержания ориентации, как правило, путем измерения угловой скорости поворота по отношению к заданной оси. Гироскопы могут быть изготовлены на основе нескольких методов, но выполненные по микроэлектромеханической технологии (MEMS) гироскопы являются самыми популярными, особенно в области бытовой электроники и других не требующих высокой точности крупносерийных приложений из-за своей низкой стоимости, небольших размеров и низкого энергопотребления.A gyroscope is a device designed to measure or maintain orientation, usually by measuring the angular velocity of rotation with respect to a given axis. Gyroscopes can be made on the basis of several methods, but gyroscopes made using microelectromechanical technology (MEMS) are the most popular, especially in the field of consumer electronics and other high-precision large-scale applications because of their low cost, small size and low power consumption.
Датчики ускорения или акселерометры предназначены для измерения кажущегося ускорения. Они также могут быть сконструированы на основании MEMS-технологии, но бывают и других типов, например, струнные и маятниковые. MEMS-технология, так же, как и в случае с гироскопами, позволяет снизить стоимость и обеспечить достаточную точность при небольших размерах.Acceleration sensors or accelerometers are designed to measure apparent acceleration. They can also be constructed on the basis of MEMS technology, but there are other types, for example, string and pendulum ones. MEMS-technology, as well as in the case of gyroscopes, allows you to reduce cost and ensure sufficient accuracy with small sizes.
Акселерометр - это устройство, измеряющее проекцию кажущегося ускорения (разности между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением). Как правило, акселерометр представляет собой чувствительную массу, закрепленную в упругом подвесе. Отклонение массы от ее первоначального положения при наличии кажущегося ускорения несет информацию о величине этого ускорения. При нулевом истинном ускорении акселерометр будет измерять проекцию гравитационного ускорения на ось его чувствительности. Таким образом, при помощи трехосевого акселерометра возможно определение его положения по отношению к вектору гравитации.An accelerometer is a device that measures the projection of apparent acceleration (the difference between the true acceleration of an object and gravitational acceleration). As a rule, an accelerometer is a sensitive mass fixed in an elastic suspension. The deviation of the mass from its initial position in the presence of an apparent acceleration carries information about the magnitude of this acceleration. At zero true acceleration, the accelerometer will measure the projection of gravitational acceleration on the axis of its sensitivity. Thus, using a three-axis accelerometer, it is possible to determine its position with respect to the gravity vector.
Известны способы дистанционного управления электронными системами с использованием устройств, имеющих гироскопы и акселерометры, например, как описано в KR 20130095551, KR 20140032782 и в KR 20130115452, который взят нами как прототип.Known methods for remote control of electronic systems using devices having gyroscopes and accelerometers, for example, as described in KR 20130095551, KR 20140032782 and KR 20130115452, which we took as a prototype.
Как правило, гироскопы и акселерометры в известных устройствах управления используются для определения положения устройства в пространстве.Typically, gyroscopes and accelerometers in known control devices are used to determine the position of the device in space.
Известное устройство и способ с его использованием представляет собой устройство дистанционного управления различными телевизионными приемниками и приставками, содержащее в своем составе гироскопы и акселерометры, и используется для управления экранным указателем в соответствии с перемещением устройства в пространстве.The known device and method using it is a remote control device for various television receivers and consoles, comprising gyroscopes and accelerometers, and is used to control the on-screen pointer in accordance with the movement of the device in space.
Однако это устройство не использует вращение вокруг своей третьей оси для управления экранным интерфейсом и требует, чтобы оператор держал его определенным образом по отношению к горизонту (в противном случае повороты руки оператора с устройством вокруг вертикальной и горизонтальной оси будут преобразовываться в команды управления курсором с ошибкой).However, this device does not use rotation around its third axis to control the screen interface and requires the operator to hold it in a certain way relative to the horizon (otherwise, turning the operator’s arm with the device around the vertical and horizontal axis will be converted to cursor control commands with an error) .
Заявитель неожиданно обнаружил, что наличие гироскопов и акселерометров в устройстве управления электронными системами, включающем микропроцессор, канал передачи данных, устройство обратной связи, сенсорные датчики прикосновения и источник питания, в сочетании с продолговатой его формой, например, формой продолговатого цилиндра, пишущей ручки или карандаша, позволяет легко и эргономично управлять прокруткой (вверх и вниз) и/или масштабированием, например, содержимого компьютерного экрана, посредством вращения устройства в свободном пространстве вокруг продольной его оси, при этом значение угловой скорости, при превышении которого устройство включает данный режим, легко может быть изменено пользователем, т.е. такие настройки могут быть индивидуальными.The applicant unexpectedly discovered that the presence of gyroscopes and accelerometers in an electronic systems control device including a microprocessor, a data channel, a feedback device, touch sensors and a power source, combined with its elongated shape, for example, the shape of an elongated cylinder, writing pen or pencil , allows you to easily and ergonomically control scrolling (up and down) and / or scaling, for example, the contents of the computer screen, by rotating the device in free a space of about the longitudinal axis thereof, the angular velocity, above which the device includes active mode can be easily changed by the user, i.e., such settings may be individual.
При этом устройство определяет величину поворотов корпуса в горизонтальной и вертикальной плоскостях вне зависимости от угла, на который этот корпус повернут относительно своей продольной оси.In this case, the device determines the amount of rotation of the housing in horizontal and vertical planes, regardless of the angle by which this housing is rotated relative to its longitudinal axis.
Устройство, описанное в настоящей заявке, в отличие от известного из уровня техники, вне зависимости от его поворота вокруг своей продольной оси, преобразует свою систему координат таким образом, что оси, поворот вокруг которых используется для перемещения курсора экранного интерфейса вверх-вниз и вправо-влево, всегда привязаны к положению горизонта.The device described in this application, unlike the prior art, regardless of its rotation around its longitudinal axis, transforms its coordinate system in such a way that the axes, rotation around which is used to move the screen interface cursor up and down and to the right to the left, always tied to the position of the horizon.
Такой подход позволяет, кроме возможности держать устройство в руке, не обращая внимания на его поворот вокруг продольной оси, использовать этот поворот для управления экранным интерфейсом, например реализуя таким способом прокрутку или масштабирование объектов экрана.This approach allows, in addition to the ability to hold the device in hand, not paying attention to its rotation around the longitudinal axis, use this rotation to control the screen interface, for example, scrolling or scaling screen objects in this way.
Это обеспечивает точную быструю промотку страниц и отсутствие ошибок позиционирования экранного указателя, вызванных наклоном плоскостей поворота устройства по отношению к горизонту.This ensures accurate fast page scrolling and the absence of positioning errors of the on-screen pointer caused by the inclination of the plane of rotation of the device relative to the horizon.
Далее было также обнаружено, что гироскоп и акселерометр в таком приборе позволяют управлять прокруткой и/или масштабированием в положениях продольной оси корпуса с отклонением от вертикального не более чем на определенную величину, в этом случае все функции, кроме управления прокруткой или масштабированием, отключаются; эта величина также может быть индивидуально задана пользователем.Further, it was also found that the gyroscope and accelerometer in such a device allow scrolling and / or scaling to be controlled in the positions of the longitudinal axis of the body with a deviation from the vertical of no more than a certain amount, in this case all functions except scrolling or scaling are disabled; this value can also be individually set by the user.
Кроме компьютеров такой режим позволяет управлять мультимедийным проектором, телевизором, игровой приставкой, дистанционно управляемой игрушкой, музыкальной системой, а так же системами виртуальной и дополненной реальности.In addition to computers, this mode allows you to control a multimedia projector, TV, game console, remotely controlled toy, music system, as well as virtual and augmented reality systems.
В таком случае, кроме прокрутки или переключения страниц, масштабирования изображения, текста, окна программы, так же легко и удобно можно производить увеличение или уменьшение уровня звука, освещенности или изменение параметров движения, например, дистанционно управляемой игрушки.In this case, in addition to scrolling or switching pages, scaling an image, text, program window, it is just as easy and convenient to increase or decrease the sound level, illumination, or change motion parameters, for example, of a remotely controlled toy.
Важным свойством представляемого устройства также является то, что оно универсально и может быть использовано в управлении и персональным компьютером и другими приборами без внесения конструктивных изменений в устройство, при этом электронные системы, в которых предусмотрена возможность управления посредством мыши, могут управляться и без установки дополнительного программного обеспечения.An important property of the presented device is also that it is universal and can be used to control both a personal computer and other devices without making structural changes to the device, while electronic systems that can be controlled by mouse can be controlled without installing additional software providing.
Заявителю не удалось обнаружить в уровне техники известные инерциальные устройства, которые решали бы те же задачи и обладали бы теми же существенными признаками.The applicant was not able to find in the prior art known inertial devices that would solve the same problems and possess the same essential features.
Таким образом, изобретение относится к инерциальным устройствам дистанционного управления электронными системами, включающим трехосевой гироскоп, трехосевой акселерометр, микропроцессор, канал передачи данных, устройство тактильной обратной связи, сенсорные датчики прикосновения и источник питания, заключенным в корпус продолговатой формы и определяющим величину поворотов указанного корпуса в горизонтальной и вертикальной плоскостях вне зависимости от угла, на который этот корпус повернут относительно своей продольной оси; где часть функций управления может осуществляться при превышении значения угловой скорости по продольной оси корпуса выше заданной пользователем величины, а часть функций управления может осуществляться в положениях продольной оси корпуса с отклонением от вертикального не более чем на заданную пользователем величину и где управление не требует поверхности.Thus, the invention relates to inertial devices for remote control of electronic systems, including a three-axis gyroscope, a three-axis accelerometer, a microprocessor, a data channel, a tactile feedback device, touch touch sensors and a power source enclosed in an elongated shape and determining the amount of rotation of the specified body in horizontal and vertical planes, regardless of the angle at which this body is rotated relative to its longitudinal axis; where part of the control functions can be performed when the value of the angular velocity along the longitudinal axis of the casing is higher than the value set by the user, and part of the control functions can be performed in the positions of the longitudinal axis of the casing with a deviation from the vertical by no more than a user-specified value and where control does not require a surface.
Также изобретение относится к способу дистанционного управления электронными системами с использованием описанного инерциального устройства, включающему определение величины поворотов корпуса устройства в горизонтальной и вертикальной плоскостях вне зависимости от угла, на который этот корпус повернут относительно своей продольной оси, и дистанционную передачу данных; где часть функций управления может осуществляться при превышении значения угловой скорости по продольной оси корпуса выше заданной пользователем величины; часть функций управления может осуществляться в положениях продольной оси корпуса с отклонением от вертикального не более чем на заданную пользователем величину и где управление не требует поверхности.The invention also relates to a method for remote control of electronic systems using the described inertial device, which includes determining the rotation of the device body in horizontal and vertical planes, regardless of the angle by which this body is rotated relative to its longitudinal axis, and remote data transmission; where part of the control functions can be carried out when the value of the angular velocity along the longitudinal axis of the housing is higher than the value set by the user; part of the control functions can be carried out in the positions of the longitudinal axis of the housing with a deviation from the vertical by no more than a user-specified value and where control does not require a surface.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Далее описано следующее.The following is described.
Инерциальное устройство для дистанционного управления электронными системами, включающее:Inertial device for remote control of electronic systems, including:
- по меньшей мере один трехосевой MEMS-гироскоп,at least one triaxial MEMS gyroscope,
- по меньшей мере один трехосевой MEMS-акселерометр,at least one triaxial MEMS accelerometer,
- по меньшей мере один микропроцессор,- at least one microprocessor,
- по меньшей мере один канал передачи данных,at least one data channel,
и источник питания, дополнительно содержащее устройство тактильной обратной связи и по меньшей мере два сенсорных датчика прикосновения и заключенное в корпус продолговатой формы, определяющее величину поворотов указанного корпуса в горизонтальной и вертикальной плоскостях вне зависимости от угла, на который этот корпус повернут относительно своей продольной оси; позволяющее осуществлять часть функций управления при превышении значения угловой скорости по продольной оси корпуса выше заданной пользователем величины; а часть функций управления - в положениях продольной оси корпуса с отклонением от вертикального не более чем на заданную пользователем величину.and a power source, further comprising a tactile feedback device and at least two touch touch sensors and enclosed in an oblong shape housing that determines the amount of rotation of the housing in horizontal and vertical planes regardless of the angle by which this housing is rotated about its longitudinal axis; allowing to carry out part of the control functions when the value of the angular velocity along the longitudinal axis of the housing is higher than the value set by the user; and part of the control functions is in the positions of the longitudinal axis of the housing with a deviation from the vertical by no more than a value specified by the user.
В частных случаях указанными частями функций являются прокрутка и/или масштабирование.In special cases, the indicated parts of the functions are scrolling and / or scaling.
В частных вариантах исполнения корпус может иметь форму продолговатого цилиндра, пишущей ручки или карандаша.In private embodiments, the housing may be in the form of an elongated cylinder, writing pen or pencil.
В частных вариантах исполнения сенсорные датчики используются для управления графическим интерфейсом, а также один из сенсорных датчиков может использоваться для активации устройства при наличии контакта с ним руки пользователя.In private versions, touch sensors are used to control the graphical interface, and one of the touch sensors can be used to activate the device when there is contact with the user's hand.
В частных вариантах исполнения канал связи является беспроводным и представляет собой Bluetooth.In private versions, the communication channel is wireless and represents Bluetooth.
Также в настоящем описании рассматриваются способы дистанционного управления электронными системами с использованием инерциального устройства, включающего:Also described in the present description are methods for remote control of electronic systems using an inertial device, including:
- по меньшей мере один трехосевой MEMS-гироскоп,at least one triaxial MEMS gyroscope,
- по меньшей мере один трехосевой MEMS-акселерометр,at least one triaxial MEMS accelerometer,
- по меньшей мере один микропроцессор,- at least one microprocessor,
- по меньшей мере один канал передачи данных,at least one data channel,
и источник питания, дополнительно содержащего устройство тактильной обратной связи и по меньшей мере два сенсорных датчика прикосновения и заключенного в корпус продолговатой формы, включающий определение величины поворотов корпуса устройства в горизонтальной и вертикальной плоскостях вне зависимости от угла, на который этот корпус повернут относительно своей продольной оси, и дистанционную передачу данных; где часть функций управления может осуществляться при превышении значения угловой скорости по продольной оси корпуса выше заданной пользователем величины и где управление не требует поверхности.and a power source, further comprising a tactile feedback device and at least two touch sensor sensors and enclosed in an elongated body, including determining the amount of rotation of the device body in horizontal and vertical planes regardless of the angle by which this body is rotated relative to its longitudinal axis , and remote data transmission; where part of the control functions can be carried out when the value of the angular velocity along the longitudinal axis of the housing is higher than the value set by the user and where control does not require a surface.
Также часть функций управления может осуществляться в положениях продольной оси корпуса с отклонением от вертикального не более чем на заданную пользователем величину.Also, part of the control functions can be carried out in the positions of the longitudinal axis of the housing with a deviation from the vertical by no more than a user-specified value.
В частных случаях управляемое электронное устройство является персональным компьютером (ПК), мультимедийным проектором, телевизором, игровой приставкой, дистанционно управляемой игрушкой, музыкальной системой, системой освещения и т.д., а часть функций управления, которая может осуществляться при превышении значения угловой скорости по продольной оси выше заданной пользователем величины, представляет собой прокрутку или переключение страниц, масштабирование изображения, текста, окна программы; увеличение или уменьшение уровня звука, освещенности или изменение параметров движения.In particular cases, the controlled electronic device is a personal computer (PC), multimedia projector, television, game console, remotely controlled toy, music system, lighting system, etc., and part of the control functions, which can be performed when the value of the angular velocity is exceeded by the longitudinal axis is higher than the value set by the user, represents scrolling or switching pages, scaling an image, text, program window; increase or decrease the level of sound, light or change motion parameters.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
В рамках настоящей заявки под термином "электронные системы" понимается любая электронная система, использующая интерфейс человек-компьютер и имеющая в своем составе какое-либо устройство для визуализации информации и дальнейшего считывания ее человеком. К таким системам, например, относятся: персональные компьютеры, как настольные, так и портативные; телевизоры; медиаплееры; системы, использующие для отображения информации очки виртуальной и дополненной реальности; игровые приставки, смартфоны, планшетные компьютеры, системы, использующие для визуализации информации видеопроекторы или голографические проекторы; системы, использующие визуализацию путем проецирования изображения на стекло транспортного средства.In the framework of this application, the term "electronic systems" means any electronic system that uses a human-computer interface and incorporates any device for visualizing information and then reading it out by a person. Such systems, for example, include: personal computers, both desktop and laptop; TV sets media players; systems using virtual and augmented reality glasses to display information; game consoles, smartphones, tablet computers, systems using video projectors or holographic projectors for information visualization; systems using visualization by projecting images onto the glass of a vehicle.
Под термином "графический интерфейс" в рамках настоящей заявки понимается разновидность пользовательского интерфейса, в котором элементы интерфейса (меню, кнопки, значки, списки и т.п.), представленные пользователю на дисплее, исполнены в виде графических изображений. В таком интерфейсе пользователь имеет произвольный доступ (с помощью устройств ввода - клавиатуры, мыши, джойстика, джестора и т.п.) ко всем видимым экранным объектам (элементам интерфейса) и осуществляет непосредственное манипулирование ими.The term "graphical interface" in the framework of this application refers to a type of user interface in which the interface elements (menus, buttons, icons, lists, etc.) presented to the user on the display are made in the form of graphic images. In this interface, the user has random access (via input devices - keyboard, mouse, joystick, joystick, etc.) to all visible on-screen objects (interface elements) and directly manipulates them.
Под термином "гироскоп" в рамках настоящей заявки понимается датчик угловой скорости, то есть прибор, измеряющий угловую скорость своего вращения в инерциальном пространстве вокруг одной (одноосевой гироскоп) или нескольких (трехосевой гироскоп) осей чувствительности.The term "gyroscope" in the framework of this application refers to an angular velocity sensor, that is, a device that measures the angular velocity of its rotation in inertial space around one (single-axis gyroscope) or several (three-axis gyroscope) sensitivity axes.
Под термином "акселерометр" в рамках настоящей заявки понимается прибор для измерения кажущегося ускорения направленного вдоль оси (одноосевой) или осей (трехосевой) прибора.The term "accelerometer" in the framework of this application refers to a device for measuring the apparent acceleration directed along the axis (uniaxial) or axes (three-axis) of the device.
Под термином "микропроцессор" в рамках настоящей заявки понимается программное управляемое устройство для обработки информации, выполненное в виде однокристальной микросхемы и содержащее как АЛУ (арифметико-логическое устройство), так и ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), ПЗУ (постоянное запоминающее устройство).The term "microprocessor" in the framework of this application is understood to mean a software-controlled information processing device made in the form of a single-chip microcircuit and containing both ALU (arithmetic logic device) and RAM (random access memory), ROM (read-only memory).
Под термином "канал передачи данных" в рамках настоящей заявки понимается система технических средств, обеспечивающая передачу данных в двух направлениях (от инерциального устройства к электронной системе и от электронной системы к инерциальному устройству) на скоростях не ниже 57600 бит в секунду и использующая проводную или беспроводную среду распространения сигнала. Например, USB в качестве проводного канала или Bluetooth в качестве беспроводного канала связи.The term "data transmission channel" in the framework of this application is understood to mean a system of technical means providing data transmission in two directions (from an inertial device to an electronic system and from an electronic system to an inertial device) at speeds not lower than 57600 bits per second and using wired or wireless signal propagation medium. For example, USB as a wired channel or Bluetooth as a wireless communication channel.
Под термином "источник питания" в рамках настоящей заявки понимается любой источник питания, обеспечивающий автономную работу прибора. Например, гальванический элемент или аккумулятор.The term "power source" in the framework of this application refers to any power source that provides autonomous operation of the device. For example, a galvanic cell or battery.
Под термином "устройство тактильной обратной связи" в рамках настоящей заявки понимается любое устройство, позволяющее человеку получать информацию о функционировании прибора через прикосновение, такое как вибромотор или солиноид, способный создавать ощутимые сейсмические импульсы на поверхности прибора.The term "tactile feedback device" in the framework of this application is understood to mean any device that allows a person to receive information about the operation of the device through touch, such as a vibrator or solinoid, capable of creating tangible seismic pulses on the surface of the device.
Под термином "сенсорный датчик прикосновения" в рамках настоящей заявки понимается электрическая площадка, покрытая диэлектриком, изменяющая свою емкость по отношению к корпусу прибора от прикосновения к ней.The term "touch sensor" in the framework of this application refers to an electric area coated with a dielectric, changing its capacitance with respect to the body of the device from touching it.
Под термином "корпус продолговатой формы" в рамках настоящей заявки понимается такой корпус, который имеет по одному измерению размер, в 4 и более раз превышающий размеры по двум другим измерениям. Примером такой формы является карандаш или пишущая ручка.The term "oblong-shaped body" in the framework of this application is understood to mean such a body that has a dimension in one dimension that is 4 or more times larger than the dimensions in two other dimensions. An example of such a shape is a pencil or writing pen.
Под термином "горизонтальная плоскость" в рамках настоящей заявки понимается любая плоскость, перпендикулярная локальному вектору силы тяжести.The term "horizontal plane" in the framework of this application refers to any plane perpendicular to the local gravity vector.
Под термином "вертикальная плоскость" в рамках настоящей заявки понимается любая плоскость, перпендикулярная любой горизонтальной плоскости.The term "vertical plane" in the framework of this application refers to any plane perpendicular to any horizontal plane.
Под термином "продольная ось" в рамках настоящей заявки понимается ось системы координат, связанной с инерциальным устройством, обозначенная на фиг. 1 как X.The term "longitudinal axis" as used in this application means the axis of the coordinate system associated with an inertial device, indicated in FIG. 1 as X.
Под термином "функции управления" в рамках настоящей заявки понимаются различные варианты и режимы управления электронными системами.The term "control function" in the framework of this application refers to various options and control modes of electronic systems.
Под термином "угловая скорость" в рамках настоящей заявки понимается величина, характеризующая скорость вращения материальных точек, из которых состоит твердое тело, вокруг оси вращения за единицу времени.The term "angular velocity" in the framework of this application is understood as a value characterizing the rotation speed of the material points that make up a solid around a rotation axis per unit time.
Под термином "ось вращения" в рамках настоящей заявки понимается прямая, перпендикулярная плоскостям, в которых материальные точки твердого тела в процессе вращения описывают круговые траектории.The term "axis of rotation" in the framework of this application means a straight line perpendicular to planes in which the material points of a solid during rotation describe circular trajectories.
Под термином "порог угловой скорости" в рамках настоящей заявки понимается заранее заданная величина модуля угловой скорости, при превышении которой меняется алгоритм работы прибора.The term "threshold of angular velocity" in the framework of this application refers to a predetermined value of the angular velocity module, when exceeded, the algorithm of the device changes.
Под термином "модуль угловой скорости" в рамках настоящей заявки понимается величина угловой скорости без учета направления вращения.The term "angular velocity module" in the framework of this application refers to the magnitude of the angular velocity without taking into account the direction of rotation.
Под термином "вертикальная ось" в рамках настоящей заявки понимается любая ось вращения, перпендикулярная горизонтальной плоскости.The term "vertical axis" in the framework of this application refers to any axis of rotation perpendicular to the horizontal plane.
Под термином "поверхность" в рамках настоящей заявки понимается любое твердое основание, необходимое для функционирования устройства дистанционного управления контактного типа. Например, для устройства типа мышь требуется основание, по которому мышь будет перемещаться в процессе работы.The term "surface" in the framework of this application refers to any solid foundation necessary for the operation of a contact type remote control device. For example, a device such as a mouse requires a base on which the mouse will move during operation.
Под термином "пользователь" в рамках настоящей заявки понимается человек, использующий инерциальное устройство или другое устройство дистанционного управления интерфейсом человек-компьютер.The term "user" in the framework of this application refers to a person using an inertial device or other device for remote control of the human-computer interface.
Под термином "масштабные коэффициенты" в рамках настоящей заявки, понимаются числовые константы, линейно связывающие измеряемые инерциальным устройством угловые скорости и скорости перемещения курсора по экрану или скорость прокрутки и/или масштабирования объектов экранного интерфейса.The term "scale factors" in the framework of the present application refers to numerical constants that linearly relate the measured inertial device angular velocities and speeds of cursor movement on the screen or the speed of scrolling and / or scaling of objects of the screen interface.
Устройство собрано в корпусе, материалом которого может быть металл, пластик, стекло, дерево или комбинация вышеперечисленных материалов.The device is assembled in a housing, the material of which may be metal, plastic, glass, wood or a combination of the above materials.
В некоторых вариантах осуществления корпус может быть покрыт краской, например, soft touch или другим диэлектрическим покрытием.In some embodiments, the implementation of the housing may be coated with paint, for example, soft touch or other dielectric coating.
Для управления режимами работы устройства могут быть предусмотрены емкостные сенсоры, расположенные на поверхности корпуса устройства.To control the operating modes of the device, capacitive sensors located on the surface of the device can be provided.
В некоторых вариантах осуществления сенсоры имеют форму колец и могут быть расположены ближе к одному из концов корпуса устройства.In some embodiments, the sensors are ring-shaped and may be located closer to one end of the device body.
В некоторых вариантах осуществления один или несколько из сенсоров могут использоваться для включения устройства, например, устройство активируется при наличии контакта руки пользователя с одним из сенсорных датчиков прикосновения.In some embodiments, one or more of the sensors can be used to turn on the device, for example, the device is activated when a user's hand comes in contact with one of the touch sensors.
Устройство имеет возможность обнаруживать, когда пользователь прикасается к устройству. Это используется для того, чтобы исключить нежелательное управление курсором, в то время когда устройство не находится в руке. Устройство начинает работать только, когда находится в руке.The device has the ability to detect when the user touches the device. This is used to exclude unwanted cursor control while the device is not in the hand. The device only starts when it is in your hand.
Некоторые реализации устройства оборудованы встроенным микрофоном, способным распознавать голосовые команды. Микрофон способен распознавать не только голос, но и характерные щелчки пальцами, «поцарапывание» и «поглаживание».Some implementations of the device are equipped with a built-in microphone that can recognize voice commands. The microphone is able to recognize not only the voice, but also the characteristic clicks of the fingers, “scratching” and “stroking”.
В некоторых вариантах осуществления устройство имеет несколько сенсоров прикосновения или нажатия. Для повышения эргономических свойств может быть предусмотрена тактильная обратная связь от срабатывания сенсоров, например вибрация. В некоторых вариантах осуществления устройство для этого содержит вибромотор.In some embodiments, the device has multiple touch or click sensors. To improve ergonomic properties, tactile feedback from sensors, such as vibration, may be provided. In some embodiments, a device for this comprises a vibratory motor.
В некоторых вариантах осуществления сенсорные датчики прикосновения используются для управления графическим интерфейсом.In some embodiments, touch sensors are used to control the graphical interface.
В некоторых вариантах осуществления устройство предназначено для управления положением курсора, световой отметки или любого другого графического объекта, спроецированного на экран компьютера, планшета, смартфона, телевизора или любого другого устройства с графическим интерфейсом, путем свободного перемещения устройства в пространстве.In some embodiments, the device is designed to control the position of the cursor, light, or any other graphic object projected onto the screen of a computer, tablet, smartphone, TV, or any other device with a graphical interface, by freely moving the device in space.
В роли контролируемых устройств могут выступать: персональные компьютеры, смартфоны, системы освещения, мультимедийные проекторы, автомобильные и стационарные аудиосистемы, телевизоры, игровые приставки, дистанционно управляемые игрушки и др.The role of controlled devices can be: personal computers, smartphones, lighting systems, multimedia projectors, car and stationary audio systems, televisions, game consoles, remotely controlled toys, etc.
В некоторых вариантах осуществления при наличии достаточного количества сенсоров устройство может реализовывать функции компьютерной мыши.In some embodiments, if there are a sufficient number of sensors, the device can implement the functions of a computer mouse.
Для устройства, выполненного с возможностью погружения в воду, сенсоры управления могут быть выполнены в виде датчиков изменения геометрии поверхности корпуса или корпуса устройства.For a device configured to be immersed in water, control sensors can be made in the form of sensors for changing the geometry of the surface of the housing or the housing of the device.
В некоторых вариантах корпус выполнен герметичным с защитой от пыли, грязи, песка и воды. В некоторых вариантах устройство может быть выполнено в корпусе, позволяющем погружать устройство в воду.In some embodiments, the housing is sealed with protection from dust, dirt, sand and water. In some embodiments, the device may be implemented in a housing that allows the device to be immersed in water.
Устройство содержит микропроцессор, производящий расчеты, необходимые для преобразования данных о движении устройства в команды управления электронной системой.The device contains a microprocessor that performs the calculations necessary to convert the data on the movement of the device into commands for controlling the electronic system.
Устройство содержит канал передачи данных с устройства на управляемое посредством него электронное устройство.The device comprises a data transmission channel from the device to an electronic device controlled by it.
В некоторых вариантах осуществления канал передачи данных является проводным, в других вариантах беспроводным, например, Bluetooth, радиоканалом или оптическим каналом. Предпочтительным вариантом является беспроводной канал, предпочтительно Bluetooth.In some embodiments, the data channel is wired, in other embodiments, wireless, such as Bluetooth, a radio channel, or an optical channel. The preferred option is a wireless channel, preferably Bluetooth.
В некоторых вариантах осуществления корпус имеет продолговатую форму, например, продолговатого цилиндра, и по форме и размеру выполнен как средняя ручка или карандаш.In some embodiments, the housing has an oblong shape, such as an elongated cylinder, and is shaped and sized like a middle pen or pencil.
Устройство имеет источник питания, например батарею или аккумулятор. Батареей может быть любая батарея, подходящая по форме и размеру, например, AAA для формы пишущей ручки или карандаша.The device has a power source, such as a battery or battery. A battery may be any battery suitable in shape and size, for example, AAA for the shape of a writing pen or pencil.
В случае использования аккумуляторной батареи ее зарядка может производиться с использованием как проводных, так и беспроводных зарядных устройств.In the case of using a rechargeable battery, it can be charged using both wired and wireless chargers.
В некоторых вариантах осуществления корпус устройства может иметь крепление или отверстие для крепления, позволяющие поставить устройство на стол, разместить в нагрудном кармане или носить на шее или запястье.In some embodiments, the device body may have a mount or a mounting hole for allowing the device to be placed on a table, placed in a breast pocket, or worn on the neck or wrist.
Некоторые параметры системы, а именно:Some system parameters, namely:
- порог угловой скорости по продольной оси корпуса для перехода в режим прокрутки- threshold angular velocity along the longitudinal axis of the housing to enter the scroll mode
- интервал времени, в течение которого значение данной угловой скорости должно превышать пороговое значение для перехода в режим прокрутки,- the time interval during which the value of this angular velocity must exceed the threshold value for entering the scroll mode,
- порог отклонения продольной оси корпуса от вертикального положения для перехода в режим прокрутки,- the threshold of deviation of the longitudinal axis of the housing from the vertical position to switch to scroll mode,
- порог возврата из режима прокрутки,- threshold for returning from scroll mode,
- интервал времени, в течение которого значение угловой скорости должно быть меньше порогового для возврата из режима прокрутки,- the time interval during which the value of the angular velocity must be less than the threshold for returning from the scroll mode,
- масштабные коэффициенты пересчета угловых скоростей в перемещение курсора,- scale coefficients for converting angular velocities into cursor movement,
- масштабные коэффициенты пересчета угловых скоростей в скорость прокрутки могут быть настроены пользователем при помощи компьютерной программы, которая может быть поставлена вместе с устройством.- scale factors for converting angular velocities into scroll speed can be configured by the user using a computer program that can be delivered with the device.
Программа для конфигурации может быть выполнена различными способами и иметь как графический, так и текстовый интерфейс.The configuration program can be executed in various ways and have both a graphical and a text interface.
Например, параметры могут задаваться в виде записей в текстовом файле конфигурации, где вышеперечисленным параметрам будут поставлены в соответствие числовые значения. Впоследствии программа будет считывать значения из данного файла и записывать в память инерциального устройства.For example, parameters can be set in the form of records in a text configuration file, where the above parameters will be assigned numerical values. Subsequently, the program will read the values from this file and write to the memory of the inertial device.
Возможен так же вариант программы конфигурации инерциального устройства с графическим интерфейсом. В этом случае параметры, управляющие режимами работы инерциального устройства, будут вводиться в соответствующих полях программы, а после завершения записываться в память командой.A variant of the inertial device configuration program with a graphical interface is also possible. In this case, the parameters that control the operating modes of the inertial device will be entered in the corresponding fields of the program, and after completion will be written to the memory by the command.
Программное обеспечение может поставляться в комплекте с устройством на любом подходящем носителе или размещено на сервере компании-производителя для дальнейшего скачивания.The software can be bundled with the device on any suitable medium or placed on the server of the manufacturer for further download.
ПРИМЕРEXAMPLE
На фиг. 2 представлено устройство, включающее:In FIG. 2 presents a device including:
1 - трехосевой MEMS-гироскоп,1 - triaxial MEMS gyroscope,
2 - трехосевой MEMS-акселерометр,2 - three-axis MEMS accelerometer,
3 - микропроцессор,3 - microprocessor,
4 - Bluetooth-трансивер,4 - Bluetooth transceiver,
5 - источник питания,5 - power source,
6 - устройство тактильной обратной связи,6 - tactile feedback device,
7-9 - сенсорные датчики прикосновения,7-9 - touch touch sensors,
10 - корпус.10 - case.
В качестве инерциальных датчиков используется микросхема трехосевого МЭМС гироскопа и акселерометра производства фирмы Maxim Integrated МАХ21100.As an inertial sensor, a three-axis MEMS gyroscope and accelerometer chip manufactured by Maxim Integrated MAX21100 is used.
В качестве микропроцессора, используемого для проведения расчетов, используется микросхема ATSAMD21E18A производства фирмы Atmel, представляющая собой микромощный микроконтроллер на основе ядра ARM CortexMO.As a microprocessor used for calculations, the Atmel microchip ATSAMD21E18A is used, which is a micropower microcontroller based on the ARM CortexMO core.
Для построения радиоканала используется модуль LBCA2HNZYZ производства Murata, реализующий протокол Bluetooth Low Energy.To build the radio channel, the LBCA2HNZYZ module manufactured by Murata using the Bluetooth Low Energy protocol is used.
Питание устройства осуществляется от батарейки с напряжением 1.5 В или от NiMH аккумулятора формата AAA.The device is powered by a 1.5 V battery or a AAA NiMH battery.
Сенсорные датчики прикосновения представляют собой покрытые непроводящей краской латунные кольца, присоединенные к емкостному контроллеру Q-Touch.Touch sensors are non-conductive paint coated brass rings attached to the Q-Touch capacitive controller.
Для четкого обозначения срабатывания сенсорных датчиков используется включение на короткое время встроенного вибромотора.To clearly indicate the triggering of the sensor sensors, the built-in vibration motor for a short time is used.
Корпус прибора состоит из металлической тонкостенной трубки, покрашенной краской soft-touch, металлических колец датчиков прикосновения и нескольких пластмассовых деталей, служащих для соединения всех вышеперечисленных элементов.The body of the device consists of a metal thin-walled tube painted with soft-touch paint, metal rings of touch sensors and several plastic parts that serve to connect all of the above elements.
Вращение устройства вокруг оси, назовем ее ось Z (см. фиг. 1), параллельной проекции вектора силы тяжести на плоскость, перпендикулярную продольной оси устройства, используется для перемещения курсора на экране компьютера влево и вправо. Вращение устройства вокруг оси, перпендикулярной оси Z и лежащей в плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства, назовем ее Y, используется для перемещения курсора на экране компьютера вверх и вниз.The rotation of the device around the axis, let's call it the Z axis (see Fig. 1), parallel to the projection of the gravity vector onto a plane perpendicular to the longitudinal axis of the device, is used to move the cursor on the computer screen left and right. The rotation of the device around an axis perpendicular to the Z axis and lying in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the device, let's call it Y, is used to move the cursor on the computer screen up and down.
Вращение устройства вдоль его продольной оси, назовем ее X, со скоростью больше заранее заданного порога, независимо от ориентации устройства в инерциальном пространстве, переводит устройство в режим прокрутки.The rotation of the device along its longitudinal axis, let's call it X, with a speed greater than a predetermined threshold, regardless of the orientation of the device in inertial space, puts the device in scroll mode.
Отображение перемещения устройства ввода в системе координат, связанной с экраном пользовательского интерфейса, происходит при помощи матрицы косинусов размерности 3×3, которая преобразует вектор из системы координат, связанной с рукой пользователя В, в систему координат, связанную с экраном L, по следующей формуле:The movement of the input device in the coordinate system associated with the user interface screen is displayed using a 3 × 3 cosine matrix, which converts the vector from the coordinate system associated with the user’s hand B to the coordinate system associated with the L screen using the following formula:
гдеWhere
- mB обозначает вектор в системе координат, связанной с рукой (В);- m B denotes a vector in the coordinate system associated with the hand (B);
- mL обозначает вектор в системе координат, связанной с экраном (L);- m L denotes a vector in the coordinate system associated with the screen (L);
Ниже используются следующие определения осей.The following axis definitions are used below.
Продольную ось устройства будем называть X. Система координат экрана привязана к локальному горизонту, причем ось Z направлена вверх и сонаправлена с локальным вектором силы тяжести. В случае, если устройство находится в покое, акселерометр измеряет ускорение:The longitudinal axis of the device will be called X. The coordinate system of the screen is attached to the local horizon, and the Z axis is directed upward and aligned with the local gravity vector. If the device is at rest, the accelerometer measures acceleration:
гдеWhere
g - ускорение свободного падения;g is the acceleration of gravity;
И искомое преобразование координат будет заключаться в нормализации измеренных ускорений и составлении с их помощью матрицы направляющих косинусов:And the desired coordinate transformation will be to normalize the measured accelerations and compile with their help a matrix of guide cosines:
гдеWhere
a 1, а 2, а 3 - компоненты измеренного кажущегося ускорения свободного падения. a 1 , a 2 , a 3 - components of the measured apparent acceleration of gravity.
Далее выберем произвольно не диагональный элемент матрицы и обнулим его.Next, we choose an arbitrary non-diagonal element of the matrix and zero it.
Для получения ортогональной второй строки скалярное произведение второй и третьей строки должно быть равно нулю.To obtain an orthogonal second row, the scalar product of the second and third rows must be zero.
Таким образом получим:Thus we get:
где k служит для нормализации второй строки. Векторное произведение второй и третьей строки дает первую строку.where k serves to normalize the second line. The vector product of the second and third lines gives the first line.
Это преобразование используется для нахождения проекций угловой скорости, измеренной гироскопом устройства на оси системы координат, связанной с экраном интерфейса:This transformation is used to find the projections of the angular velocity measured by the device’s gyroscope on the axis of the coordinate system associated with the interface screen:
гдеWhere
ωL - вектор угловой скорости в системе координат, связанной с экраном;ω L is the angular velocity vector in the coordinate system associated with the screen;
ωB - вектор угловой скорости в системе координат, связанной с рукой.ω B is the angular velocity vector in the coordinate system associated with the hand.
Проекция на ось Z используется для перемещения курсора вправо-влево, а на ось Y для перемещения вверх-вниз.The projection on the Z axis is used to move the cursor left and right, and on the Y axis to move up and down.
Тогда как угловая скорость по оси X используется для реализации дополнительных функций, таких как прокрутка и навигация по меню.Whereas the angular velocity along the X axis is used to implement additional functions, such as scrolling and menu navigation.
В положениях, когда ось X устройства отклонена от вертикали на угол меньше заданного пользователем, функция управления курсором отключается и устройство используется только для прокрутки или масштабирования.In positions when the X axis of the device is deviated from the vertical by an angle less than that specified by the user, the cursor control function is disabled and the device is used only for scrolling or scaling.
При превышении модуля угловой скорости по оси X заранее заданного порога режим работы устройства изменяется. Перемещения курсора по экрану более не производится, а значение X угловой скорости используется для прокрутки или масштабирования объектов экрана. В случае, если значение угловой скорости находится ниже порогового значения в течение заданного промежутка времени, происходит возврат в режим управления положением курсора.If the angular velocity module is exceeded along the X axis of a predetermined threshold, the device operation mode changes. The cursor is no longer moved around the screen, and the X value of the angular velocity is used to scroll or scale the objects on the screen. If the value of the angular velocity is below the threshold value for a given period of time, the cursor position is returned to the control mode.
Устройство позволяет легко и эргономично управлять прокруткой (вверх и вниз) и/или масштабированием содержимого компьютерного экрана вращением устройства в свободном пространстве вокруг одной из осей, обычно продольной. Как только устройство начинает вращаться вокруг этой оси, это вращение измеряется гироскопом, и если угловая скорость превышает некоторый заранее определенный пользователем порог, включается специфическая функция (прокрутка/масштабирование). Назовем это «режим прокрутки».The device allows you to easily and ergonomically control the scrolling (up and down) and / or scaling of the contents of the computer screen by rotating the device in free space around one of the axes, usually longitudinal. As soon as the device starts to rotate around this axis, this rotation is measured by a gyroscope, and if the angular velocity exceeds a certain threshold predefined by the user, a specific function is activated (scrolling / scaling). Call it “scroll mode”.
В режиме прокрутки положение курсора «замораживается» и не изменяется даже при изменении положения устройства в пространстве. Когда скорость вращения устройства вокруг продольной оси снижается ниже предопределенного пользователем порога и находится в этом диапазоне в течение отрезка времени больше заданного, устройство возвращается в нормальный режим работы, в котором происходит управление положением курсора по двум осям.In the scroll mode, the cursor position is “frozen” and does not change even when the device position in space changes. When the speed of rotation of the device around the longitudinal axis decreases below a threshold predefined by the user and is in this range for a period of time greater than the specified one, the device returns to normal operation, in which the cursor position along two axes is controlled.
Устройство может однозначно изменить положение курсора на экране слева-направо или вверх-вниз при вращении устройства пользователем в горизонтальной и/или вертикальной плоскостях.The device can unambiguously change the position of the cursor on the screen from left to right or up and down when the user rotates the device in horizontal and / or vertical planes.
Таким образом, устройство, преобразуя свою систему координат, обеспечивает то, что оси, поворот вокруг которых используется для перемещения курсора экранного интерфейса вверх-вниз и вправо-влево, всегда привязаны к положению горизонта, вне зависимости от поворота корпуса устройства вокруг своей продольной оси.Thus, the device, transforming its coordinate system, ensures that the axes, rotation around which is used to move the screen interface cursor up and down and left and right, are always tied to the position of the horizon, regardless of the rotation of the device’s body around its longitudinal axis.
Вышеописанные свойства позволяют, кроме возможности держать устройство в руке, не обращая внимания на его поворот вокруг продольной оси, использовать этот поворот для управления экранным интерфейсом, например реализуя таким способом прокрутку или масштабирование объектов экрана посредством поворота устройства в руке пользователя или руки пользователя вместе с устройством.The above-described properties allow, in addition to the ability to hold the device in hand, not paying attention to its rotation around the longitudinal axis, use this rotation to control the screen interface, for example, by scrolling or scaling screen objects by rotating the device in the user's hand or the user's hand with the device .
Это обеспечивает точную быструю промотку страниц и отсутствие ошибок позиционирования экранного указателя, вызванных наклоном плоскостей поворота устройства по отношению к горизонту, и, таким образом, повышает точность дистанционного управления электронными системами при отсутствии опорной поверхности.This ensures accurate fast page scrolling and the absence of positioning errors of the on-screen pointer caused by the inclination of the device's rotation planes with respect to the horizon, and thus improves the accuracy of remote control of electronic systems in the absence of a supporting surface.
Описание примера осуществления настоящего изобретения предоставлено для иллюстративных и описательных целей. Оно не является исчерпывающим и не ограничивает изобретение описанными вариантами. Многие модификации и варианты очевидны для специалиста в данной области техники. Конкретные варианты осуществления выбраны и описаны для того, чтобы наилучшим образом объяснить принципы изобретения и его практические применения и, следовательно, обеспечить понимание изобретения в различных вариантах его осуществления и с его различными модификациями, подходящими для предполагаемого использования.A description of an embodiment of the present invention is provided for illustrative and descriptive purposes. It is not exhaustive and does not limit the invention to the described options. Many modifications and variations are apparent to those skilled in the art. Specific embodiments have been selected and described in order to best explain the principles of the invention and its practical applications and, therefore, provide an understanding of the invention in various embodiments and with its various modifications suitable for the intended use.
Claims (34)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015155141A RU2648938C2 (en) | 2015-12-23 | 2015-12-23 | Inertial device and methods of remote controlling electronic systems |
| CA3008423A CA3008423A1 (en) | 2015-12-23 | 2016-12-14 | Inertial device and methods of remotely controlling of electronic systems |
| PCT/RU2016/000854 WO2017111660A1 (en) | 2015-12-23 | 2016-12-14 | Inertial device and methods for remotely controlling electronic systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015155141A RU2648938C2 (en) | 2015-12-23 | 2015-12-23 | Inertial device and methods of remote controlling electronic systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015155141A RU2015155141A (en) | 2017-06-29 |
| RU2648938C2 true RU2648938C2 (en) | 2018-03-28 |
Family
ID=59090821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015155141A RU2648938C2 (en) | 2015-12-23 | 2015-12-23 | Inertial device and methods of remote controlling electronic systems |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA3008423A1 (en) |
| RU (1) | RU2648938C2 (en) |
| WO (1) | WO2017111660A1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2235362C2 (en) * | 2001-05-28 | 2004-08-27 | Шелевой Константин Дмитриевич | Pen for hand-written input of data into computer |
| RU80036U1 (en) * | 2008-06-24 | 2009-01-20 | Александр Петрович Алексеев | INPUT MANIPULATOR |
| US20090267897A1 (en) * | 2008-04-23 | 2009-10-29 | Smk Corporation | Remote control transmitter |
| WO2013032410A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | Valicek Stefan | Multifunctional pencil input peripheral computer controller |
| US8830172B2 (en) * | 2008-08-11 | 2014-09-09 | Imu Solutions, Inc. | Selection device and method for performing positioning operation |
| US20150268666A1 (en) * | 2013-07-31 | 2015-09-24 | SZ DJI Technology Co., Ltd | Remote control method and terminal |
| US20150346824A1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Apple Inc. | Electronic Devices with Low Power Motion Sensing and Gesture Recognition Circuitry |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8291346B2 (en) * | 2006-11-07 | 2012-10-16 | Apple Inc. | 3D remote control system employing absolute and relative position detection |
-
2015
- 2015-12-23 RU RU2015155141A patent/RU2648938C2/en not_active IP Right Cessation
-
2016
- 2016-12-14 WO PCT/RU2016/000854 patent/WO2017111660A1/en active Application Filing
- 2016-12-14 CA CA3008423A patent/CA3008423A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2235362C2 (en) * | 2001-05-28 | 2004-08-27 | Шелевой Константин Дмитриевич | Pen for hand-written input of data into computer |
| US20090267897A1 (en) * | 2008-04-23 | 2009-10-29 | Smk Corporation | Remote control transmitter |
| RU80036U1 (en) * | 2008-06-24 | 2009-01-20 | Александр Петрович Алексеев | INPUT MANIPULATOR |
| US8830172B2 (en) * | 2008-08-11 | 2014-09-09 | Imu Solutions, Inc. | Selection device and method for performing positioning operation |
| WO2013032410A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | Valicek Stefan | Multifunctional pencil input peripheral computer controller |
| US20150268666A1 (en) * | 2013-07-31 | 2015-09-24 | SZ DJI Technology Co., Ltd | Remote control method and terminal |
| US20150346824A1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Apple Inc. | Electronic Devices with Low Power Motion Sensing and Gesture Recognition Circuitry |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017111660A1 (en) | 2017-06-29 |
| RU2015155141A (en) | 2017-06-29 |
| CA3008423A1 (en) | 2017-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11243617B2 (en) | Multi-function stylus with sensor controller | |
| USRE47070E1 (en) | Input apparatus, control apparatus, control system, and control method | |
| US20080042973A1 (en) | System for sensing yaw rate using a magnetic field sensor and portable electronic devices using the same | |
| US9442517B2 (en) | Input gestures using device movement | |
| KR101576979B1 (en) | Electric apparatus which determines user input using magnetic field sensor | |
| KR102052370B1 (en) | Flexible Portable Device | |
| JPWO2008149991A1 (en) | Information processing apparatus, input apparatus, information processing system, information processing method, and program | |
| CN111373349B (en) | Method, apparatus and storage medium for navigating in augmented reality environment | |
| US8810511B2 (en) | Handheld electronic device with motion-controlled cursor | |
| US10061400B2 (en) | Input device and control system | |
| CN201689394U (en) | Stylus based on multi-sensor fusion | |
| JP2004288188A (en) | Pen type input system using magnetic sensor, and its trajectory restoration method | |
| WO2015137014A1 (en) | Information input and output apparatus and information input and output method | |
| RU2648938C2 (en) | Inertial device and methods of remote controlling electronic systems | |
| JP2010152587A (en) | Input device, control system, handheld device and calibration method | |
| US10809797B1 (en) | Calibration of multiple sensor modules related to an orientation of a user of the sensor modules | |
| KR101759829B1 (en) | Interfacing method, wearable device and user terminal using sensor | |
| EP2600221B1 (en) | Input gestures using device movement | |
| JP6067838B2 (en) | Method and apparatus for providing 3D input | |
| Li | Exploring a Human-Machine Interaction Method | |
| KR20220131658A (en) | Wearable device that determines motion signal for controlling host device based on machine learning | |
| Lam | Micro Input Devices System (MIDS) Using MEMS Sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171224 |