[发明专利]布局可定制的智能人机接口设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于取代现有计算机键盘、鼠标及其他外部设备的智能人机接口设备，特别公开一种布局可定制的智能人机接口设备的概念、原理、及实现方法。

背景技术

自从第一台计算机发明之后，计算机技术在短短几十年内取得了突飞猛进的发展。电子技术的进步大概以摩尔定律的速度提升半导体芯片的处理速度。计算机的操作系统和各种软件的性能和功能也越来越强大，使得现在计算机的硬件和软件已经完全不是诞生时的模样。与之相比，计算机的主要人机接口——键盘和鼠标——则延续了最初的结构和使用方式。发明于1964年的鼠标，采用了两个相互垂直的滚轮定位的设计；按键式键盘源于1868年发明的打字机键盘，只不过于20世纪移植到了计算机上。传统的键盘和鼠标并不能很好的支持电脑扮演未来家庭娱乐中心、多媒体中心、高效工作工具等角色。

长期以来，软件的设计思路，是要让用户努力适应系统的特定操作思维方式。随着性能的提高，计算机能够腾出来更多的计算力向用户提供更人性化的人机接口。人机接口的发展方向，是要让系统努力适应用户的习惯，让用户以处理真实环境下事物的思维方式与虚拟世界互动。力反馈技术、3D操作系统、虚拟现实、图像识别、语音识别、意念控制、触摸技术等正在悄然改变人机互动方式。可见，对传统人机接口的革新正在进行。

目前的鼠标操作，只能以单手进行。用户移动鼠标并点击鼠标按键，用以触发屏幕上的菜单、游戏中的枪械扳机或在虚拟现实中拖拽一件物品——但这些只限于单手操作。大部分情况下，总有一只手是空闲的。这种不便就好比人们在真实环境中，只能使用一只手工作一样。如果能让双手配合起来，就能完成更多复杂动作，从而让操作更加高效。比如，两只手配合转动或放大缩小一张图片；一只手选择并拖动文件，另一只手在该文件上签名。

与计算机互动的方式越来越多，人们希望一种人机接口设备就能取代现有的键盘、鼠标、手写板、绘图板、游戏外设、MIDI键盘等多种人机接口设备。同时，人们需要一种能够跟据用户使用偏好和需要，定制操作布局的人机接口设备。例如，按一键打开某个常用软件；用滑动条和旋钮控制播放器的进度和音量；针对某个软件设置自定义的专用键盘布局；改变按键的大小、位置、形状、颜色、文字；设置特定的单手或双手手指动作完成特殊操作等。

应用广泛的单点触摸技术，给操作带来了很大的限制——同一时刻只能响应一个手指操作。多点触摸技术能使系统识别更多的手指动作组合，甚至是本发明涉及的双手操作。

非触摸技术放弃了传统的按压式触摸传感器，采用图像、超声、红外、激光、电磁场等方式识别手指动作。用户不需接触设备本身，只要在传感器触发区内凌空完成动作，就可被识别并转换成相应操作。非触摸技术的合理应用会给人机互动方式带来巨大改变。

发明内容

本发明属于计算机人机接口设备，它能够整合并取代现有计算机键盘、鼠标、手写板、绘图板、游戏外设、MIDI键盘等多种设备，并能根据用户和软件需要，定制专用的人机接口布局。

本发明涉及的计算机人机接口设备，有一个液晶显示器，用来显示模拟的人机接口画面，包括：控制菜单、文字提示、图片提示、系统预置或用户定制的按键、旋钮、滑动条、拨轮等画面。其中的按键、旋钮、滑动条、拨轮等虚拟操作按键，在本发明中被称为操作元素。用户看到画面后，在触发区以接触或非接触方式触发与操作元素关联的传感器，被接口中的处理电路识别，解释成操作代码，并通过接口发送到计算机主机。主机中运行的相应软件将操作代码解释为执行命令，从而完成对操作系统及相关软件的控制。所述的操作元素被触发后，以动画、高亮、闪烁或提示音等反馈形式提示用户该操作元素被触发。所述的人机接口设备设有布局转换的开关或旋钮，用户可在各种人机接口布局中切换。