СПОСОБ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ Российский патент 2005 года по МПК G06F3/02 

Заявляемое изобретение (далее “изобретение”) относится к вычислительной технике, в частности к способам ввода информации в ЭВМ и устройствам для ввода информации в ЭВМ.

Известен и широко применяется способ ввода информации в ЭВМ с использованием клавиатуры, при котором задействованы дисплей, клавиатура, знакогенератор и блок управления. Нажимая на клавиши клавиатуры, оператор инициирует передачу соответствующих электронных кодов на блок управления. Получая от клавиатуры коды функциональных клавиш, блок управления генерирует соответствующие управляющие команды. Получая от клавиатуры коды символьных клавиш, блок управления передает на дисплей изображение соответствующих символов, выбирая их из памяти знакогенератора. При этом клавиатура содержит конструктивный элемент (корпус), а также зафиксированные относительно конструктивного элемента чувствительные и токопроводящие элементы. Срабатывание чувствительных элементов вызывают надавливанием на чувствительные элементы при упоре в преграду, которой является дно конструктивного элемента (корпуса) клавиатуры (“Знакомьтесь: компьютер”, перевод с англ. /под ред. Курочкина В.М. М.: Мир, 1989 г., с.137-164).

Этот способ ввода информации в ЭВМ выбран в качестве прототипа той части изобретения, в которой предлагается способ ввода информации в ЭВМ.

Действия оператора при способе ввода информации в ЭВМ, рассматриваемого в качестве прототипа, привычны и доступны, что определило его широкое применение. Однако этот способ имеет и серьезный недостаток: оператору, дотягиваясь до клавиатуры, приходится длительное время придерживаться достаточно фиксированных поз и фиксированных положений кисти руки, что наряду с однообразными движениями способствует накоплению усталости и может явиться источником появления соответствующих профессиональных заболеваний опорно-двигательного аппарата. Похожая особенность присуща и способам ввода информации с применением многих других, кроме клавиатуры, устройств для ввода информации. Расстройства, возникающие в результате выполнения повторяющихся действий известны уже многие годы. За последние десятилетия в связи с повсеместным распространением персональных компьютеров проблема заболеваний опорно-двигательного аппарата, связанных с необходимостью постоянного выполнения однотипных повторяющихся действий усилилась и обострилась, поэтому многие компании затрачивают значительные средства на профилактические меры и оказание медицинской помощи своим операторам (Брайан Ливингстон “Секреты Windows 3.1”, Совместное издание “Диалектика” (Киев) и “Информейшн Компьютер Энтерпрайз” (Москва), Киев, 1994 г., с.208-209).

Целью изобретения является устранение указанного недостатка прототипа путем существенного снижения фиксации поз и положений кисти руки оператора при вводе информации в ЭВМ и, в конечном счете, повышение удобств для оператора при работе на ЭВМ.

Эта цель достигается тем, что для ввода информации способом согласно изобретению на руке оператора фиксируют, при этом надевая на кисть руки, устройство, содержащее конструктивный элемент в виде гибкой оболочки, имеющей форму, приближенную к форме кисти руки, затем вызывают срабатывание чувствительных элементов надавливанием при упоре в преграду, которой может являться часть тела оператора или опора, представляющая собой объект, внешний по отношению к телу оператора и расположенный в пределах свободной досягаемости кистью руки оператора с надетым устройством.

Способ согласно изобретению обеспечивает наибольшее удобство работы оператора при широких возможностях настройки чувствительных элементов, причем полезна не только возможность настройки чувствительных элементов на функцию ввода выбираемой оператором команды, но также и возможность оставить любой из чувствительных элементов по выбору оператора в выключенном состоянии.

При вводе информации способом согласно изобретению в большинстве случаев для оператора удобно использовать чувствительные элементы, расположенные напротив средней и/или ногтевой фаланг пальцев кисти руки со средней фалангой.

Для достижения удобства при работе оператора в качестве преграды может использоваться часть тела оператора, например, большой палец и/или ладонь кисти руки оператора, на которую надето устройство, и/или кисть другой руки оператора.

Объектом, внешним по отношению к телу оператора и расположенным в пределах свободной досягаемости кисти руки оператора с надетым устройством, может быть элемент другого устройства для ввода информации или подлокотник кресла оператора, или стол оператора, или опора, форма внешней выпуклой поверхности которой приближена к форме поверхности полуэллипсоида, или опора, форма внешней выпуклой поверхности которой приближена к форме поверхности полуэллипсоида и которая зафиксирована относительно другого устройства для ввода информации. Выбор того или иного объекта, в конечном счете, определяется требованием удобства работы оператора.

(Попутно заметим, что изготовление опоры в форме, приближенной к форме поверхности полуэллипсоида, требует уточнения длин осей полуэллипсоида, которое может быть произведено в ходе получения и дополнительной обработки слепков с внутренней поверхности кисти руки.)

При осуществлении способа согласно изобретению совместно с другими способами ввода информации опорой, внешней по отношению к телу оператора, может быть, например, корпус клавиатуры или корпус выносного трек-бола.

Опорой, форма внешней выпуклой поверхности которой приближена к форме поверхности полуэллипсоида и которая зафиксирована относительно другого устройства для ввода информации, может быть дополнительный конструктивный элемент, одеваемый на “мышь” и закрывающий клавиши или часть клавишей “мыши”.

Корпус выносного трек-бола может иметь полость для размещения “мыши”, что позволяет при совместном осуществлении способа согласно изобретению и других способов ввода информации оптимально расположить устройства для ввода информации, что важно для удобства работы оператора.

В случае, когда корпус выносного трек-бола выполнен с полостью для размещения “мыши”, стенка корпуса трек-бола, ограничивающая полость для размещения “мыши”, в месте, расположенном при размещении “мыши” в корпусе трек-бола над частью корпуса “мыши” свободной от клавиш, может быть выполнена с вырезом или отверстием, перпендикулярньм опорной плоскости трек-бола, что делает опору более компактной и, в конечном счете, повышает удобство работы оператора.

Для осуществления способа согласно изобретению необходимо устройство, которое также является предметом изобретения.

Известно устройство, информация о котором содержится в описании изобретения к патенту Российской Федерации №2024048, кл. G 06 F 3/02, G 09 В 9/04, 1994 г. Это устройство, не являясь предметом указанного патента, упоминается как вспомогательное средство и представляет собой двухслойные перчатки, между слоями которых монтируются контактные датчики, а также соединяющие их провода. Расположение контактных датчиков приводится на фиг.7 описания к указанному патенту. Изобретение по указанному патенту предназначено для ввода в ЭВМ информации о положении рук водителя на ободе рулевого колеса в тренажерах транспортных средств. Вспомогательное средство в форме перчатки применяется с целью фиксации датчиков касания на внутренней поверхности кисти руки водителя.

Упомянутое выше вспомогательное средство устройства для ввода информации в ЭВМ согласно патенту Российской Федерации №2024048, содержащее гибкую оболочку в форме, приближенной к форме кисти руки и позволяющей фиксировать вспомогательное средство на кисти руки, а также содержащее чувствительные элементы, прикрепленные к гибкой оболочке, и токопроводящие элементы, принято в качестве прототипа устройства согласно изобретению.

Закрепление датчиков касания напротив поверхностей кистей рук водителя, соприкасающихся с рулем автомобиля при вождении, является главной целью осуществления прототипа. Это предопределяет использование гибкой оболочки в форме целой перчатки и по существу единственный вариант расположения датчиков, а именно в тех частях оболочки, которые соответствуют поверхностям кистей рук водителя, соприкасающихся с рулем автомобиля при вождении.

Осуществление устройства согласно настоящему изобретению преследует совершенно другую цель - повышение уровня удобств оператора при вводе информации в ЭВМ, что, в частности, достигается за счет создания условий для меньшей фиксации поз и положений кисти руки оператора при вводе информации. Указанный прототип не преследует этой цели, и наоборот, предполагается, что создаваемые на тренажере условия, включая позы и положения рук водителя, должны быть максимально приближены к условиям, в которых обычно находится водитель при управлении транспортным средством. Эти отличия предопределяют то, что устройство согласно изобретению может быть осуществлено с разными вариантами исполнения гибкой оболочки и с разными вариантами размещения чувствительных элементов. Кроме того, устройство согласно изобретению предназначено для ввода широкого спектра информации, в том числе символьной информации и управляющих команд в ЭВМ, что также исключено в прототипе.

Устройство согласно изобретению содержит гибкую оболочку в позволяющей фиксировать устройство на кисти руки оператора форме и чувствительные элементы, помещенные на и/или в гибкую оболочку, и отличается тем, что гибкая оболочка выполнена в форме перчатки или части перчатки и чувствительные элементы при положении устройства, зафиксированном относительно кисти руки, размещены напротив следующих четырех типов поверхностей кисти руки: ладонной поверхности фаланг пальцев со средними фалангами, тыльной поверхности фаланг пальцев со средними фалангами, боковой поверхности фаланг пальцев со средними фалангами, обращенной к большому пальцу той же кисти руки, а также тыльной поверхности запястья и пястья. При этом чувствительные элементы в случае использования гибкой оболочки в форме перчатки размещены одновременно напротив любых двух или любых трех, или четырех из указанных выше типов поверхностей, а в случае использования гибкой оболочки в форме части перчатки чувствительные элементы размещены напротив любой одной или любых двух, или любых трех, или четырех из указанных выше типов поверхностей.

(Типы поверхностей кисти руки см. “Малая медицинская энциклопедия”, гл. редактор академик АМН СССР В.И.Покровский, М.: Издательство “Советская энциклопедия”, 1991 г., Т.2, с.412-415.)

С целью повышения удобства работы оператора гибкая оболочка, имеющая форму части перчатки, может быть выполнена с охватом разного количества пальцев кисти руки, в частности, может быть предназначена для размещения из пальцев кисти руки только любого одного пальца со средней фалангой или для размещения только любых двух, или только любых трех, или четырех пальцев со средней фалангой.

С той же целью гибкая оболочка, имеющая форму части перчатки, может быть предназначена для размещения из фаланг пальцев со средней фалангой только основной и средней фаланг или для размещения наряду с основной и средней фалангами также и ногтевой фаланги любого одного или любых двух, или любых трех из пальцев со средней фалангой.

Для оператора, имеющего длинные ногти, необходимо, чтобы гибкая оболочка на каждой части, предназначенной для размещения ногтевой фаланги, была выполнена с разрезом для продвижения ногтя при фиксировании оболочки на кисти руки оператора.

Кроме указанных выше признаков, нужно отметить ряд особенностей влияющих на использование устройства согласно изобретению. Работа с устройством согласно изобретению особенно удобна при широком спектре настроек чувствительных элементов, включая возможность настройки и выбора раскладок чувствительных элементов. Устройство согласно изобретению по внешнему виду может быть очень похоже на обычную перчатку, с теми изменениями, которые будут внесены в его внешний вид сообразно особенностям его использования. Удобны варианты исполнения устройства со свободным большим пальцем кисти руки. Чувствительные элементы могут быть размещены напротив середины фаланг или со смещением ближе к соответствующим суставам. Является удобной возможность включения и выключения устройства согласно изобретению в целом, реализуемая через соответствующий элемент устройства, тогда оператор при необходимости работы с клавиатуры или при других действиях, по своему усмотрению сможет либо снять, либо же просто временно выключить устройство, не снимая его и не беспокоясь при этом о том, что будут задействованы функции ввода команд с чувствительных элементов устройства. Возможно исполнение устройства согласно изобретению в проводном или беспроводном варианте.

Продуктивным может быть сочетание изобретения с уже использующимися устройствами, например, с трек-болом или тачпэдом, в том числе, в случае, когда элемент, выполняющий функцию настройки положения курсора на экране дисплея, вынесен на отдельное устройство. В таком отдельном устройстве может быть применен и используемый в “мышке” элемент, выполняющий функцию настройки положения курсора на экране дисплея. В этом случае, при отсутствии у такого устройства дополнительных функций оно выглядит как бесклавишная “мышь” и может показаться менее удобным, чем обычно используемые манипуляторы типа “мышь”. В то же время, используя в сочетании с таким устройством изобретение, мы легко заменяем функции “мыши” с тремя клавишами, причем кисть и пальцы руки будут меньше уставать, т.к. нет достаточно фиксированных положений пальцев при нажатии на чувствительные элементы, имевших место при нажатии на клавиши “мыши”. Теперь функции клавиш “мыши” выполняют чувствительные элементы, заранее размещенные в гибкой оболочке в наиболее удобных местах. Для работы с такой бесклавишной “мышью” удобно использовать чувствительные элементы, расположенные напротив подушечек пальцев кисти руки оператора. Подобранная округлая форма корпуса бесклавишной “мыши” обеспечит большую, чем в существующих вариантах, свободу кисти руки оператора и в сочетании с удобством при нажатии на чувствительные элементы устройства согласно изобретению существенно снизит усталость оператора при длительной работе.

Кроме того, использование изобретения позволяет поместить на такой бесклавишной “мыши”, не снижая функциональности, два элемента, выполняющих функцию настройки положения курсора на экране дисплея, например, трек-бол под большим пальцем кисти руки и обычный для “мышки” элемент, что позволяет удобно выполнить манипуляции при работе с объемной графикой либо использовать трек-бол для точной подстройки курсора “мыши” на экране дисплея.

Производство отдельных бесклавишных и имеющих клавиши манипуляторов типа “мышь” не является обязательным для совместного использования “мыши” с изобретением. Можно использовать уже существующие манипуляторы типа “мышь”, дополнив их простым конструктивным элементом - надеваемой на корпус “мыши” крышкой.

Подобранная форма крышки обеспечит удобство такой опоры и одновременно крышка закроет клавиши “мыши”. Для использования изобретения в этом случае оператору достаточно будет надеть крышку на “мышь” и нужная бесклавишная “мышь” получена.

Продуктивным может быть и промежуточный вариант, при котором используют и некоторые клавиши “мыши” и изобретение. В этом случае удобна крышка на корпус “мыши”, закрывающая часть клавишей “мыши” и препятствующая их надавливанию. Возможен и вариант совместного использования “мыши” и изобретения при работе двумя руками, при этом, выполняя одной рукой обычные манипуляции с “мышью” на другой руке фиксируют устройство согласно изобретению. В этом случае удобно заменяются функции многокнопочной “мыши”.

Существенно повышаются удобства оператора при совместном использовании изобретения с трек-болом. В настоящее время при применении трек-бола вместо клавиш “мыши” используют дополнительные клавиши, расположенные непосредственно рядом с трек-болом. Длительное использование этих клавиш недостаточно удобно. Улучшить работу оператора можно, использовав вместо клавиш трек-бола чувствительные элементы устройства согласно изобретению, расположенные, например, напротив ногтевой и средней фаланг пальцев кисти руки со средней фалангой. Тогда, если курсор “мыши” перемещают, например, большим пальцем кисти руки, то для клика достаточно последующего соприкосновения большого пальца с другим пальцем той же кисти руки. Удобным будет и использование двух рук оператора: свободной от устройства согласно изобретению - для перемещения курсора “мыши” по экрану дисплея и кисти руки с устройством – для реализации функций клавиш трек-бола. При этом важно, что руку с устройством оператор может разместить в наиболее удобном для него положении и, кроме того, оператор может использовать разные по своему выбору чувствительные элементы устройства согласно изобретению с целью уменьшения усталости от повторяющихся движений при длительной работе. Указанное совместное использование изобретения с трек-болом может быть полезным, например, при работе с ноутбуком, когда нет возможности для размещения манипулятора типа “мышь”.

Похожим образом при вводе информации можно совместно использовать изобретение с тачпэдом. Для этого случая может быть выбрано устройство согласно изобретению, гибкая оболочка которого выполнена в форме части перчатки со свободной ногтевой фалангой указательного и/или среднего пальца.

Благодаря тому, что количество чувствительных элементов устройства согласно изобретению в подавляющем большинстве случаев исполнения более пяти, при совместном использовании изобретения с трек-болом или тачпэдом оператор легко достигает эффекта, получаемого при использовании многокнопочной “мыши” с количеством клавиш, равным или более пяти.

Изобретение применимо в разных частных случаях, например, при изучении больших объемов текстовой информации на персональном компьютере. При прочтении больших текстовых объемов приходится постоянно отвлекаться на совершение однообразных действий по продвижению текста и при этом нужно длительное время придерживаться поз, позволяющих дотянуться до соответствующих клавиш. Для повышения удобства оператора в этом случае достаточно устройства согласно изобретению, охватывающего два пальца кисти руки (например, безымянный и мизинец), за чувствительными элементами которого закрепляют функции клавиш “вверх” и “вниз” клавиатуры персонального компьютера. Для перемещения текста достаточно легкого надавливания на чувствительные элементы устройства, при этом руку с устройством оператор может расположить так, как ему это удобно. Можно положить руку на подлокотник кресла, можно скрестить руки между собой на груди, можно нажимать на чувствительные элементы большим пальцем и т.п., при этом оператор может принять наиболее комфортную для него позу, уже не заботясь как прежде о том, что нужно обязательно дотягиваться, например, до клавиатуры или “мыши”.

Использование изобретения может оказаться полезным также и при некоторых компьютерных играх.

Благодаря тому, что ручной ввод команд с помощью изобретения требует минимальной физической активности, изобретение применимо для работы на персональном компьютере людей с физическими недостатками или когда подвижность оператора сильно ограничена (например, при нахождении в гипсе в послеоперационный период), или при работе в условиях невесомости.

На устройство согласно изобретению достаточно легко могут быть перенесены все функции мышки, а при широком спектре настройки можно обеспечить возможность управления с него персональным компьютером в полном объеме.

Возможно использование как одной, так и двух, соответственно на правую и на левую руку, устройств согласно изобретению одним оператором.

Возможно использование более чем одного устройства одновременно несколькими операторами за одним персональным компьютером.

С учетом возможностей оператора, на устройстве согласно изобретению целесообразно расположить не более чем порядка 30 чувствительных элементов. Оптимальное количество чувствительных элементов может быть выявлено позже с учетом особенностей практического применения. В настоящее время, принимая во внимание требования надежности(безошибочности) осуществления различных манипуляций и учитывая потребность в удобстве выполнения манипуляций в связи с особенностями анатомического строения кисти руки человека, можно предварительно предложить несколько возможных вариантов размещения чувствительных элементов(см. Таблицу 1).

Помимо удобного приближения чувствительных элементов к кисти руки оператора, технический результат изобретения обеспечивается за счет того, что при вводе информации с использованием изобретения оператор может не придерживаться настолько же, как при использовании многих других устройств для ввода информации, фиксированных поз и/или фиксированных положений кисти руки и, кроме того, с использованием изобретения у оператора создается возможность в большей степени, чем прежде, использовать разные устройства для ввода информации, что также способствует снижению уровня усталости от однотипных повторяющихся действий и фиксированных поз или положений кисти руки при длительной работе оператора.

Реализация изобретения не представляет принципиальных технических трудностей. Чувствительные элементы, размещаемые в устройстве согласно изобретению, могут быть, например, наподобие тех, что в настоящее время используются в клавишах клавишных устройств, в частности, могут быть использованы пьезоэлектрические элементы или элементы мембранного типа. Учитывая желательность создания комфортных условий для кисти руки с надетым устройством, гибкая оболочка устройства согласно изобретению может выполняться из материалов, обеспечивающих газовый обмен кожи кисти руки с окружающей средой. Применимы натуральная кожа, искусственные материалы, заменяющие натуральную кожу, материалы с содержанием хлопка. Выполнение гибкой оболочки устройства согласно изобретению многослойной позволит использовать для каждого слоя оптимальные с точки зрения его функциональных задач материалы, в частности, можно использовать для внутреннего прилегающего к кисти руки слоя наиболее совместимые с кожей человека материалы. С учетом возможного загрязнения внутреннего слоя гибкой оболочки при длительном использовании, конструкция устройства согласно изобретению может предусматривать заменяемость внутреннего слоя. Подключение устройства согласно изобретению может осуществляться аналогично существующим вариантам подключения клавиатур и манипуляторов типа “мышь”. Для реализации изобретения потребуется несложное, с учетом уже существующего уровня компьютерных программ, программное обеспечение. Действия, необходимые со стороны оператора при осуществлении изобретения, просты и легко выполнимы.

Ниже кратко оценивается общественная значимость реализации изобретения:

- становится более удобной и менее утомительной работа операторов ЭВМ, в том числе и операторов, работающих за персональным компьютером;

- снижается опасность развития профессиональных заболеваний опорно-двигательного аппарата операторов ЭВМ;

- появляется возможность для работы на персональном компьютере для лиц с ограниченной подвижностью (например, для лиц, находящихся на длительном лечении со строгим постельным режимом), учитывая, что, используя персональный компьютер, можно общаться, учиться или работать, в конечном счете, такие лица получают дополнительную возможность социальной реабилитации.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к способам ввода информации в ЭВМ. Техническим результатом является повышение удобства работы оператора ЭВМ, создание условия для снижения профзаболеваний операторов, обеспечение возможности работы с ЭВМ лицам с ограниченной подвижностью. Указанный результат достигается за счет того, что фиксируют на кисти руки оператора устройство для ввода информации, содержащее гибкую оболочку в форме, приближенной к форме кисти руки, и прикрепленные к гибкой оболочке чувствительные элементы, затем вызывают срабатывание чувствительных элементов надавливанием при упоре в преграду, которой является часть тела оператора или объект, внешний по отношению к телу оператора и расположенный в пределах свободной досягаемости кистью руки оператора с надетым устройством. 8 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ ввода информации в ЭВМ, в том числе, символьной информации и управляющих команд, при котором фиксируют относительно руки оператора устройство для ввода информации, содержащее конструктивный элемент в виде оболочки, имеющей форму, приближенную к форме кисти руки или части кисти руки, а также зафиксированные относительно конструктивного элемента чувствительные и токопроводящие элементы, затем вызывают срабатывание чувствительных элементов надавливанием на чувствительные элементы при упоре в преграду, причем в качестве преграды используют опору, представляющую собой объект, расположенный в пределах свободной досягаемости кистью руки оператора с надетым устройством, отличающийся тем, что в качестве опоры, представляющей собой объект, расположенный в пределах свободной досягаемости кистью руки оператора с надетым устройством, используют опору, форма внешней выпуклой поверхности которой приближена к форме поверхности полуэллипсоида, или опору, форма внешней выпуклой поверхности которой приближена к форме поверхности слепка, сделанного с ладонной поверхности кисти руки человека при расслабленном состоянии кисти руки.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, один чувствительный элемент предварительно настраивают на функцию ввода определяемой оператором команды или выключают по выбору оператора при настройке устройства.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ввод информации осуществляют, вызывая срабатывание чувствительных элементов устройства, расположенных напротив средней, и/или ногтевой, и/или основной фаланг пальцев кисти руки.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве опоры используют элемент другого устройства для ввода информации или подлокотник кресла оператора, или стол оператора.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что опору фиксируют относительно другого устройства для ввода информации.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве опоры используют дополнительный конструктивный элемент, одеваемый на манипулятор “мышь”.7. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве элемента другого устройства для ввода информации используют корпус клавиатуры или корпус выносного трек-бола.8. Способ по п.7, отличающийся тем, что корпус выносного трек-бола выполнен с полостью для размещения “мыши”.9. Способ по п.8, отличающийся тем, что корпус трек-бола выполнен с вырезом или отверстием, перпендикулярным опорной плоскости трек-бола и находящимся в стенке корпуса трек-бола, ограничивающей полость для размещения “мыши”, в месте, расположенном при размещении “мыши” в корпусе трек-бола над частью корпуса “мыши”, свободной от клавиш.