[发明专利]多轴线操纵控制装置

说明书

多轴线操纵控制装置(10)包括：外壳(11)；至少一个拇指机构，其布置在外壳(11)上；和电子电路，其用于处理所述传感器信号，并基于所述传感器信号生成操纵控制信号，并将该操纵控制信号传输到处理器装置。各拇指机构包括用于保持用户的拇指的拇指固定单元(50)和将所述拇指固定单元(50)连接到所述外壳(11)的拇指连接件，并且还包括传感器单元，其用于检测拇指固定单元(50)独立地在三个方向上的移动并提供传感器信号。拇指连接件包括第一耦合机构，该第一耦合机构允许固定单元(50)围绕第一轴线(X)和垂直于所述第一轴线的第二轴线(Y)枢转；并且对于至少一个拇指机构，该拇指连接件包括第二耦合机构，该第二耦合机构允许拇指固定单元(50)沿第三轴线(Z)移动，该第三轴线垂直于所述第一轴线和所述第二轴线，并与拇指机构的纵轴线对齐。至少一个拇指机构中的每一个的传感器单元包括双轴线位置感测单元，该双轴线位置感测单元布置在所述第一耦合机构中，以用于检测拇指固定单元(50)围绕第一和第二轴线(X，Y)的旋转。至少一个拇指机构的传感器单元还包括单轴线位置感测单元，该单轴线位置感测单元布置在所述第二耦合机构中，以用于检测拇指固定单元(50)沿第三轴线(Z)的位移。

技术领域

本发明涉及一种电子操纵控制装置。更具体地，本发明涉及一种提供对在物理或虚拟环境中同时操纵的一个或多个对象的移动进行多轴线控制的双手操纵控制装置。

背景技术

目前，已知各种类型的操纵控制装置。例如，可以使用鼠标或操纵杆来操纵计算机环境中的图形对象。双手游戏手柄(two-handed gamepad)控制器还广泛用于控制视频游戏或模拟应用中的各种移动。这些装置被设计成包括以每只手多达两个自由度对移动进行机械控制，而任何额外的操纵控制都可以通过操作安装在操纵控制装置的外壳上的按钮或触发器来提供。

视频游戏在不断发展，因此需要越来越多的额外输入控件来操纵游戏中的头像或执行游戏机制。在市售的标准视频游戏控制器上，这个问题通过在游戏手柄的外壳上实现额外的按钮来解决。然而，所述装置上按钮输入的数量不断增加，这使得控制和掌握游戏成为一项艰巨的任务。此外，作为最通用的手指，拇指并没有被使用到其全方位的运动输入潜力。

存在专为虚拟现实环境设计的控制器，这些控制器几乎专门用于第一人称视角的应用。这些佩戴在手上的装置允许用户的移动被转换为具有完整六个自由度的数字输入。然而，所述装置需要用户整个手臂的运动范围和大的操作区域来执行用于控制操纵的输入。这些装置的操作需要用户输入大量能量，因此这些控制器不适合只需要最小操作空间和使用手指与手腕的最小努力装置操作(minimum effort device operation)。

美国专利第6,664,946号描述了一种允许双轴线铰接式移动的双手计算机输入装置。尽管该装置为视频游戏玩家提供了方便的使用，但它仍然只允许沿两个轴线进行机械操纵控制，并且没有将输入设定回中性零信号、空闲位置(idle position)的重置机制。可以使用布置在装置的外壳上的多个控制按钮来执行其他操纵控制操作。通过使用按钮来操纵控制不太方便且困难。

因此，需要一种双手操纵控制装置，该双手操纵控制装置通过使用户的拇指和手腕参与而最大限度地利用手的解剖结构，以便以同步的方式创建输入控件，而无需依赖按钮输入进行复杂动作，从而提供更直观、更逼真且更省力的操纵。

通过使用这种装置，用户可以同时操纵不止一个对象。例如，数字游戏角色可以在虚拟空间中导摆，而游戏角色的左右四肢也可以同时用装置的机械输入操纵。另一个示例是在真实世界环境中，其中电子手术设备的多个物理元件可以由单一装置用户同时操作。

本发明的目的是提供一种操纵控制装置，该操纵控制装置可以通过两只手，特别是通过用户的两个拇指和手腕，以最小的努力方便地操作。

本发明的另一个目的是提供一种双手操纵装置，该双手操纵装置能够以多达九个自由度在物理或虚拟环境中同时控制一个或多个对象的移动。

发明内容