[实用新型]一种信息输入手柄

说明书

技术领域

本实用新型属于自动化技术领域，涉及一种计算机人机交互输入装置，具体涉及一种信息输入手柄。

背景技术

现有技术的计算机用鼠标或者游戏操纵杆，通过机械或者光学原理将操作者在工作台上移动鼠标或游戏操纵杆的位移量转换成x-y平面位移信号，传递给计算机，以驱动光标的移动，实现二维相对位移量的输入。但是对三维位移和转角量则必须通过应用软件的专门设置，并经过一系列交互操作将二维相对位移量转化为三位量，从而实现复杂的运动参数输入。现有技术的计算机用三维鼠标，通过鼠标上的信号发射器和固定在计算机周围空间位置的信号接收器构成三维位置传感系统，向计算机输入鼠标的三维位置信息，但对三维的转角量则必须通过专门的软件经过一系列人机交互操作来实现交互输入。现有技术的鼠标的使用必须具有位置恢复动作，需要在保持计算机屏幕上光标不动的情况下移动鼠标，即操作者必须将鼠标抬起的情况下移动鼠标。现有技术的计算机用三维鼠标，由于存在结构复杂、造价昂贵、功能单一、不便使用等缺点，造成这类鼠标不能普及使用。无论是计算机鼠标或者游戏操纵杆还是三维鼠标均不能实现诸如力和力矩等力学信号的输入，这就严重制约了三维类软件(计算机动画、CAD，游戏等)的人机交互操作与控制。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种信息输入手柄，实现沿三坐标轴移动和绕三坐标轴转动的六自由度位移量的输入以及沿三坐标轴方向的作用力和绕三坐标轴转动的作用力矩等力学量的输入。

本实用新型包括把手、螺旋弹簧、把手限位装置、应变信号采集装置和底座。底座为盘形结构，筒形的把手限位装置固定设置在底座的顶面。设置在把手限位装置筒内的螺旋弹簧的一端与底座的顶面固定连接，另一端与圆桶形的把手的内侧顶面固定连接。把手套置在把手限位装置外，把手的内侧壁与把手限位装置的外侧壁具有间隙，把手可以在该间隙范围内活动；把手限位装置的顶部高于把手的底部，保证把手不能移出把手限位装置外。螺旋弹簧上分布有n(2≤n≤4)个电阻应变片组，每个电阻应变片组包括三个电阻应变片对，每个电阻应变片对包括对应设置的两个电阻应变片。每个电阻应变片组的三个电阻应变片对设置在螺旋弹簧同一螺旋圆周之内，并且各个电阻应变片组中对应的三个电阻应变片对在螺旋圆周上的位置相同，相邻的两个电阻应变片组间隔至少一个螺旋圆周。

所述的螺旋弹簧的簧丝截面为矩形；每个电阻应变片对中的两个电阻应变片中的一片为双轴应变片，粘贴于弹簧簧丝的下表面上，并且其敏感栅与簧丝轴线成±45°方向；另一片为单轴应变片，粘贴在弹簧簧丝的内侧面上，并且其敏感栅与簧丝轴线平行。一个电阻应变片组中的三个电阻应变片对在弹簧圆周平面上投影的夹角分别为135°、135°和90°。

所述的每个电阻应变片均通过信号线与设置在底座内的应变信号采集装置相连。

本实用新型具有的有益效果是：

(1)本实用新型装置具有六自由度输入和控制能力并且具有两种工作状态，即位移与转角量输入状态和力与力矩量输入状态，这两种状态可以独立工作也可以混合工作，均可以根据所驱动的软件的需要加以设定和切换。

(2)由于鼠标的位移量是一个相对运动量，可以通过软件设置，使得当把手到达运动限位边界位置时，其输出的位移和力的大小与作用力的施加时间相关，即位移和力的大小与施加时间成正比，从而达到对输入量的大小控制。

(3)通过在把手上设置开关按钮，使得当操作者释放把手时该装置可以设置成没有信号输出，即在弹簧不被施加力而通过自身弹力恢复到原始位置的过程中没有信号输出，从而避免了现有技术的鼠标的位置恢复动作，即不需要在计算机屏幕上光标不动的情况下由操作者手工移动鼠标，从而减少操作者对鼠标的操作动作。

(4)由于作用原理与现有技术鼠标不同，对大位移量的输入也无须做大的移动，在实现同样功能情况下对输入装置的操作动作数量也比现有技术的鼠标减少，因此使用该装置可以大大降低操作者手部的疲劳强度。

(5)本实用新型装置整个系统结构简单，制造成本低廉，使用方便，且有较高的可靠性和稳定性。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图；

图2为图1中应变片对粘贴位置示意图；

图3为图2的A-A剖视图。

图中：1.把手，2.螺旋弹簧，3.应变片对，4.把手限位装置，5.应变信号采集装置，6.底座，7.计算机。

具体实施方式