УКАЗАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО "МЫШЬ" - ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР Российский патент 2018 года по МПК G06F3/03 G06F15/00 

Изобретение относится к области обработки цифровых данных с помощью электрических устройств, в частности, к конструкциям цифровых компьютеров, а также к конструкциям указательных устройств, перемещаемых или устанавливаемых пользователем (2D - "мышам", трекболам, световым "перьям", прижимным роликам), и к конструкциям их аксессуаров, может быть использовано в производстве цифровых компьютеров и периферийных устройств для них.

Известен микрокомпьютер Intel Compute Stick (первый аналог), содержащий в своей конструкции: компактный плоский корпус (104*38*12,5 мм), несущий на себе и вмещающий в себя все остальные конструктивные элементы; печатную (системную, материнскую) плату с электрическими и электронными конструктивными составляющими; систему на чипе (однокристальную систему) Intel Atom Z3735F (64 - битную и четырехъядерную) с частотой 0,5-1,83 ГГц, с принудительным охлаждением при помощи вентилятора, с электропитанием от порта microUSB (через отдельный блок питания) и со встроенным графическим контроллером Intel HD Graphics; оперативное (2 ГБ) и постоянное (32 ГБ, твердотельный накопитель на флэш -памяти) запоминающие устройства, причем постоянное запоминающее устройство расширяется картой памяти microSDXC; один порт USB 2.0 (для подключения периферии - клавиатуры, "мыши" и проч. т.п.), беспроводные интерфейсы Bluetooth 4.0 и Wi-Fi (по стандартам IEEE 802.11b/g/n), а также интерфейсы для беспроводного подключения дополнительных дисплеев и HDMI (для подключения основного монитора) с максимальным разрешением FullHD (1920 на 1080 точек), по которому же выводится и звук; тридцатидвухразрядную операционную систему Microsoft Windows 8.1. Микрокомпьютер позиционируется производителем в качестве базового офисного персонального компьютера, тонкого клиента, для работы с мультимедиа, для видеорекламы (http://www.ixbt.com/cpu/intel-соmрute-stick.shtml).

К недостаткам этого микрокомпьютера - аналога относятся: отсутствие встроенных (аппаратных и/или программных) клавиатуры, "мыши", сканера документов и проч. периферии, а наличие лишь интерфейсов USB, Wi-Fi, Bluetooth, HDMI, так как компактный плоский корпус микрокомпьютера выполнен неразборным и в нем нет возможностей для изменения аппаратной конфигурации, что требует от пользователя самостоятельной докупки и/или подключения соответствующего оборудования; выделение установленной в нем системой на чипе такого количества тепла, что требуется принудительное воздушное охлаждение микрокомпьютера, что неизбежно засоряет его пылью, а конструктивные особенности и/или специальные аппаратные средства для защиты и/или самоочистки от пыли и проч. загрязнений не предусмотрены; отсутствие встроенных аккумуляторов или системы беспроводного питания, что, несмотря на небольшие размеры данного микрокомпьютера, лишает его мобильности и превращает, фактически, в стационарное устройство.

Также известна оптическая "мышь" Mouse - Box (второй аналог), которая содержит: стандартный (то есть захватываемый и передвигаемый всей кистью руки пользователя) корпус с двумя кнопками и колесом прокрутки; печатную (системную, материнскую) плату, установленную внутри корпуса, со всеми электрическими и электронными конструктивными составляющими, включая и блок отслеживания перемещения "мыши"; четырехъядерный процессор ARM Cortex (с частотой 1,4 ГГц) и соответствующий чипсет с питанием от встроенного в "мышь" аккумулятора или беспроводным способом (от индукционного "коврика"), беспроводным же способом, вероятно, возможна и подзарядка аккумулятора, если он встроен; оперативное и постоянное (128 ГБ флэш - памяти) запоминающие устройства (последнее дополняется внешним "облачным" хранилищем); два порта USB 3.0, интерфейс Wi-Fi (стандартов IEEE 802.11b/g/n) и дополнительный интерфейс для беспроводной передачи изображения на монитор, а также порт microHDMI; акселерометр, гироскоп (вероятно, чтобы отдавать "мыши" жестовые команды). Разработчики рекомендуют использовать Mouse - Box, когда полноразмерный системный блок или ноутбук может быть неуместен, но доступ к личным данным и приложениям все еще необходим (http://www.ixbt.com/news/2015/01/22/?show=tape).

К недостаткам этой "мыши" - компьютера - аналога относятся: придание корпусу, кнопкам и колесу прокрутки стандартных формы, размеров и близкого к обычному веса с воздействием на них всей кисти руки пользователя, что неизбежно загрязняет их, изнашивает их поверхностные покрытия и вызывает (при длительной работе) приличное утомление кисти руки; отсутствие конструктивных особенностей и/или специальных аппаратных средств для защиты и/или самоочистки от пыли и проч. загрязнений и предохранения от порчи поверхностных покрытий "мыши"; не имеется встроенных (аппаратно и/или программно реализованных) клавиатуры, сканера документов и остальной периферии (а имеются только интерфейсы USB, Wi-Fi и HDMI), из-за чего пользователю этой "мыши" придется приобретать все это дополнительно и подключать самостоятельно.

В качестве прототипа выбрано оптическое незагрязняемое бескнопочное указательное устройство "мышь", имеющее: малогабаритный корпус, бесконтактно располагающийся под кистью руки пользователя, накрывающей его сверху во время работы (что обеспечивает ему незагрязняемость), особой трехгранной призматической геометрической формы, со специальным пыле- и/или грязеотталкивающим поверхностным покрытием, с оптимально выбранным углом наклона боковых граней этого корпуса относительно горизонтали (что должно приводить к естественному соскальзыванию осаждающейся из воздуха пыли) и с установленными на/в нем интенсификаторами (ускорителями, улучшителями) процесса самоочистки (вибраторами, обдувателями, омывателями), роль которых могут выполнять, в том числе, и движители "мыши"; установленную внутри корпуса печатную плату с расположенными на ней внутренними электрическими и электронными компонентами конструкции "мыши", включая составляющие ее чипсета; пару эксцентриковых (дебалансных) движителей и механизм поворота, полностью располагающихся внутри корпуса и позволяющих "мыши" самостоятельно (и бесконтактно) перемещаться и поворачиваться вслед за движущейся ладонью пользователя; датчики наличия/отсутствия опорной поверхности под "мышью", обеспечивающие ей безопасность при всех ее передвижениях; переднюю, две боковые, возможно, и верхнюю видеокамеры, отслеживающие командные движения пальцев накрывающей "мышь" сверху кисти руки пользователя и смещение его ладони относительно "мыши", что и позволяет "мыши" бесконтактно перемещаться вслед за рукой пользователя по опорной поверхности; чипсет с микроконтроллером, как обеспечивающим общую работоспособность "мыши", в том числе ее "парковку", когда работа с ней завершена, и выполнение с помощью нее сканирования документов, так и объединяющем в одном чипе от трех до пяти оптических датчиков, которые могут входить в состав блока отслеживания перемещения "мыши" (светодиодного или лазерного), передней, двух боковых, возможно, и верхней видеокамер; проводной (PS/2, например, или USB), имеющий то же поверхностное покрытие, что и корпус "мыши", или же беспроводной (работающий, к примеру, в стандартном 2,4-ГГц-вом радиодиапазоне) интерфейс, через который (либо же от установленных внутри корпуса "мыши" аккумуляторов) осуществляется и электропитание составляющих "мышиной" конструкции (российский патент на изобретение 2601832 "Незагрязняемое бескнопочное указательное устройство "мышь"").

К недостаткам этой "мыши" - прототипа относятся: отсутствие встроенного персонального компьютера, способного обеспечивать работоспособность хотя бы офисных, сетевых и небольших и несложных игровых программ, то есть отсутствие центрального процессора с набором микросхем системной логики (чипсетом) или объединяющей их системы на чипе, оперативного и постоянных запоминающих устройств, графической и звуковой подсистем, интерфейсов для установки устройств расширения функциональности, возможно, сетевых интерфейсов, портов ввода - вывода данных и т.д.; выполнение электропитания чипсета "мыши" только лишь от встроенных аккумуляторов или через проводной интерфейс (через который одновременно может осуществляться и подзарядка аккумуляторов), а запитка "мыши" беспроводным способом (от индукционного "коврика", к примеру) или подзарядка таким же образом ее аккумуляторов не предусматриваются конструкцией "мыши"; отсутствие в чипсете или микроконтроллере "мыши" аппаратно и/или программно реализованной нейронной сети, используемой для распознавания образов и заранее обученной узнавать нужные (командные) движения пальцев, кисти или всей руки пользователя или обнаруживать в окружающем пространстве опознавательные сигналы и/или изображения " парковочных" хранилища или ниши, чтобы воспринимать жестовые команды пользователя или выполнять "парковку" "мыши", когда сеанс работы с ней окончен; отсутствие у "мыши" встроенных датчиков давления, температуры, дыма и влаги, а также соответствующего встроенного в ее чипсет или микроконтроллер программного обеспечения, чтобы выполнять резервное копирование пользовательских данных на удаленное хранилище информации в случае взрыва, пожара, наводнения и проч. катастрофических ситуаций, в которых может повредиться как сама "мышь", так и находящиеся в ней важные данные.

Задачей предполагаемого изобретения является: замена размещаемой внутри корпуса "мыши" печатной платы с расположенными на ней электрическими и электронными компонентами конструкции, включая составляющие "мышиного" чипсета, на системную (материнскую) плату с дополнительно установленным на ней полнофункциональным одноплатным персональным компьютером, включающим в себя центральный процессор, оперативную память, накопители информации, видео- и аудиоподсистемы, интерфейсы устройств расширения, возможно, сетевые интерфейсы, интерфейсы ввода - вывода, а также набор микросхем системной логики или же систему на чипе с подключенным к ним (или интегрированным в них) чипсетом самой "мыши"; включение в конструкцию "мыши" устройства, которое обеспечивало бы ей электропитание не только проводным, но и беспроводным способом, а также позволяло бы производить беспроводную подзарядку ее собственных аккумуляторов; добавление в аппаратную составляющую и/или встроенное программное обеспечение чипсета или микроконтроллера "мыши" аппаратно и/или программно реализованной нейронной сети, способной как распознавать наличие или отсутствие и смещение находящейся над "мышью" ладони пользователя и его командные движения пальцами, так и находить опознавательные сигналы и/или изображения "парковочных" хранилища или ниши, чтобы потом выполнять "парковку" "мыши", когда сеанс работы с ней окончен; установка на/в корпусе "мыши" датчиков давления, температуры, дыма и влаги и встраивание в ее чипсет соответствующего программного обеспечения, которые могли бы автоматически сохранять важные пользовательские данные путем их резервного копирования на удаленное хранилище информации в случае каких-либо катастрофических ситуаций, в которых случайно может оказаться "мышь".

Поставленная задача решается благодаря тому, что в оптическом незагрязняемом бескнопочном указательном устройстве "мышь", содержащем: малогабаритный корпус, бесконтактно располагающийся под кистью руки пользователя, накрывающей его сверху во время работы, трех- или же пятигранной призматической геометрической формы, с пыле- и/или грязеотталкивающим поверхностным покрытием, с оптимально выбранным углом наклона боковых граней относительно горизонтали и с размещенными на/в нем интенсификаторами самоочистки, которыми могут являться, в том числе, и движители "мыши"; печатную плату с расположенными на ней внутренними электрическими и электронными компонентами, включая и составляющие чипсета "мыши"; пару движителей и механизм поворота, позволяющих "мыши" самостоятельно и бесконтактно перемещаться и поворачиваться вслед за движущейся ладонью пользователя; датчики наличия/отсутствия опорной поверхности под "мышью", обеспечивающие ей безопасность при всех ее передвижениях; переднюю, две боковые, возможно, и верхнюю видеокамеры, отслеживающие командные движения пальцев кисти руки пользователя и смещение его ладони относительно "мыши", что и позволяет ей бесконтактно перемещаться вслед за рукой пользователя; чипсет с микроконтроллером, как обеспечивающим общую работоспособность "мыши", в том числе ее "парковку" и выполнение сканирования с помощью нее документов, так и объединяющем в одном чипе три - пять оптических датчиков, могущих входить в состав блока отслеживания перемещения "мыши" и передней, двух боковых, возможно, и верхней видеокамер; проводной или беспроводной интерфейс для подключения к компьютеру, через который может осуществляться и электропитание составляющих конструкции "мыши", предусмотрены: вместо размещаемой внутри "мыши" печатной платы с расположенными на ней электрическими и электронными компонентами ее конструкции, включая составляющие "мышиного" чипсета, - системная (материнская) плата с дополнительно установленным на ней полнофункциональным одноплатным компьютером персонального применения, который включает центральный процессор, оперативную память, накопители информации, видео- и аудиоподсистемы, интерфейсы устройств расширения функциональности, возможно, сетевые интерфейсы, интерфейсы ввода-вывода и, конечно же, микросхемы системной логики либо объединяющую эти микросхемы и центральный процессор систему на чипе с подключенным к ним (или вмонтированным в них) чипсетом самой "мыши"; в дополнение к установленным в "мыши" конструктивным элементам, обеспечивающим ее питание проводным способом, - включение в ее состав устройства, позволяющего производить запитку "мыши" или подзарядку ее аккумуляторов также и беспроводным способом; такие изменения в конструкции аппаратной составляющей и/или в устройстве встроенного программного обеспечения чипсета или микроконтроллера "мыши", чтобы они были способны обеспечить функционирование аппаратной и/или программной нейронной сети, обученной распознавать наличие или отсутствие и величину смещения находящейся над "мышью" во время работы ладони пользователя и его командные движения пальцами, а также находить в окружающем пространстве опознавательные сигналы и/или изображения "парковочных" хранилища или ниши, чтобы потом выполнить "парковку" "мыши", когда работа с ней окончена; дополнительная установка на/в корпусе "мыши" датчиков давления, температуры, дыма и влаги и встраивание в ее чипсет и проч. соответствующего программного обеспечения, способных выполнять автоматическое сохранение важных данных пользователя путем их резервного копирования в случае катастрофических ситуаций, в которых случайно может оказаться "мышь". В чипсетах хабовой архитектуры управление периферийными устройствами всегда осуществляет микросхема "южного моста", поэтому чипсет или микроконтроллер "мыши" по интерфейсу PS/2 может подключаться к микросхеме SuperI/O (SIO) или BusI/O Controller, которая, в свою очередь, с помощью шины, к примеру, Low Pin Count (LPC) может подключаться к микросхеме "южного моста" набора микросхем системной логики, установленного на системной плате "мыши" - персонального компьютера (ПК), или по интерфейсу USB может подключаться к "южному мосту", так как контроллеры шины USB обычно встраиваются в "южные мосты" современных чипсетов, или же чипсет или микроконтроллер "мыши" может быть напрямую встроен в "южный мост" либо же вообще в некую единую микросхему, объединяющую весь набор микросхем системной логики системной платы, - System Controller Hub (SCH), иногда включающую в себя даже и центральный, процессор - систему на чипе. При таком подключении электропитание "мышиного" чипсета или микроконтроллера осуществляется или через интерфейсы PS/2 или USB, или же непосредственно от "южного моста", или от микросхемы, в состав которой он входит, а запитка приводов движителей и механизма поворота "мыши" - ПК может выполняться (из-за их сравнительно большой мощности), в том числе, и напрямую от встроенного в "мышь" источника электроэнергии (проводного интерфейса для подключения периферии, устройства беспроводного питания или же от установленных в "мыши" аккумуляторов). Устройством, позволяющим снабжать "мышь" энергией и периодически подзаряжать ее аккумуляторы беспроводным способом, может служить система электропитания, основанная на явлении электромагнитной индукции и состоящая из внешнего передатчика (индукционного "коврика") и встроенного в "мышь" приемника индуктивного питания. Индукционный "коврик" (планшет) подключается к источнику электроэнергии (например, электрической сети), а встроенные в него передающая индукционная катушка (с переменным током), контроллер питания (управляющий подачей питания в цепь передающей катушки) и проч. создают переменное магнитное поле, окружающее находящуюся на "коврике" "мышь". В установленной в "мыши" приемной катушке возникают индуцированные токи, которые, соответственно, и питают электромеханику и электронику "мыши", а также подзаряжают, если нужно, ее аккумуляторы. Нейронные сети, как известно, не программируются, а "обучаются" тому, как правильно реализовывать конкретную задачу, и оказались весьма полезными при решении задач распознавания образов. Для распознавания находящейся над "мышью" ладони пользователя, его командных движений пальцами и опознавательных сигналов и/или изображений, помогающих выполнять "парковку", в чипсет или микроконтроллер "мыши" может быть встроен либо мощный (многоядерный) процессор классической архитектуры (и, соответственно, с обычным программным обеспечением, моделирующим поведение нейронной сети), либо специально разработанный нейроморфный процессор, в котором реализованы электронные аналоги живых нейронов (обрабатывающие элементы нейронной сети), соединенные друг с другом в сеть с определенным алгоритмом работы. Хотя эти узлы (нейроны) обладают очень ограниченными вычислительными возможностями, вся сеть в целом, объединяя большое количество таких элементов, оказывается способной выполнять довольно сложные задачи, для решения которых, зачастую, просто нет возможности написать подходящую программу, или же нейронная сеть способна решать их лучше. Использование для распознавания образов процессора классической архитектуры будет, вероятно, не самым лучшим решением, так как эти процессоры громоздки, потребляют много энергии и, в целом, менее эффективны по сравнению с высокопроизводительными, значительно более энергоэкономичными специализированными нейроморфными схемами, выполняющими обработку параллельно и способными также накапливать "опыт" и перепрограммировать себя для "обучения" новым возможностям. Взрыв в замкнутом пространстве сопровождается, как известно, повышением давления, температуры и проч., поэтому в качестве индикаторов взрыва можно применить датчики давления и температуры, установив их на/в корпусе "мыши". Воздействие высокого давления вызывает изменение, например, сопротивления тензорезисторов в датчике давления, а высокой температуры - изменение, к примеру, сопротивления терморезисторов в датчике температуры, сигналы о чем и передаются сначала контроллерам этих датчиков, а потом и чипсету "мыши" - ПК, например "южному мосту", по соответствующему интерфейсу. Таким образом программное обеспечение "мыши" - ПК может отслеживать данный вид угрозы как для самой "мыши", так и для находящихся в ней пользовательских данных и автоматически выполнять сохранение этих данных (путем их копирования) на удаленном хранилище информации. Другим видом угрозы для пользовательских данных может являться пожар, при котором, как правило, выделяется значительное количество дыма. Оптико-электронный дымовой датчик, основанный на эффекте преломления дымом светового потока, исходящего из источника света в направлении светоприемника, может устанавливаться на/в корпусе "мыши" - ПК и подключаться к ее чипсету для передачи соответствующего сигнала о задымленности помещения. Поскольку наличие одного только дыма в воздухе не говорит еще о наличии пожара, то и работать дымовой датчик должен обязательно совместно с датчиком температуры. Принцип работы датчика влаги (если точно, утечки воды) основывается на том, что при попадании воды на его контакты электрическое сопротивление между ними падает, и на контроллер датчика поступает сигнал о попадании датчика в водную среду. Присутствие в конструкции "мыши" подобного датчика позволяет спасать пользовательские данные в случае затопления помещения, в котором эксплуатируется "мышь", своевременно сохраняя их на удаленном (и, разумеется, хорошо защищенном) хранилище информации.

Техническая сущность и принцип действия предложенного указательного устройства "мышь" - персонального компьютера поясняются чертежом, на котором оно изображено на опорной поверхности (вид слева) с находящейся над ним кистью руки человека - пользователя, то есть в своем обычном, рабочем положении.

Предложенное указательное устройство "мышь" - ПК (персональный компьютер) состоит из корпуса 1, закрепленной внутри него системной (материнской) платы, на которой, кроме чипсета "мыши" и проч. электрических и электронных составляющих ее конструкции, еще дополнительно устанавливается полнофункциональный одноплатный персональный компьютер, пары движителей с их приводами и механизма поворота, датчиков наличия/отсутствия опорной поверхности 2 под "мышью", передней (основной) видеокамеры 3, двух боковых (дополнительных) видеокамер 4, верхней видеокамеры 5 и проводного или беспроводного интерфейса 6. Малогабаритный корпус 1 "мыши", как и у устройства прототипа, может иметь форму трех- или же пятигранной призмы (сечения - равнобедренный треугольник или "домик"), на нижней стороне которой должен находиться блок отслеживания перемещения "мыши" (светодиодный или лазерный). Для обеспечения самоочистки от оседающей из воздуха пыли корпус 1 должен иметь поверхностное покрытие, которое аналогично, например, покрытию полимерных очковых линз (то есть пыле- и/или грязеотталкивающее), получаемое, к примеру, методом вакуумного напыления, а оптимально выбранный угол наклона боковых граней корпуса 1 относительно горизонтали должен обеспечивать легкое соскальзывание осаждающейся пыли под воздействием силы тяжести. Интенсификаторами процесса самоочистки корпуса 1 (вибраторами, к примеру) могут служить движители "мыши" (вращающиеся эксцентрики) и их приводы, создающие при своей работе вполне достаточную вибрацию, или же иные средства, описанные в российском патенте на изобретение 2555208 "Незагрязняемое указательное устройство "мышь"". Системная плата, размещаемая внутри корпуса 1 "мыши", полностью аналогична по функциональности системной плате одноплатного персонального компьютера универсального назначения и может содержать центральный процессор (в том числе многоядерный), набор микросхем системной логики, оперативную память, накопители информации (твердотельный накопитель, карты памяти, например microSD, USB - накопители и т.п.), видео- и аудиоподсистемы (графический и звуковой контроллеры), интерфейсы устройств расширения функциональности (если позволяет конструкция корпуса 1 и системной платы), сетевые интерфейсы и интерфейсы ввода-вывода данных (USB, Wi-Fi, Wi-Gig, Bluetooth, HDMI и т.п.) и проч. Несколько микросхем системной логики, для компактности и удешевления их конструкции, могут быть объединены в одну микросхему - System Controller Hub (SCH), или же могут вместе с центральным процессором объединяться в единую микросхему - систему на чипе (однокристальную систему), в том числе многоядерную, занимающую на системной плате достаточно мало места. Например, в "умных" наручных часах TAG Heuer Connected применяется системная плата с микрокомпьютером, на которой установлен, кроме чипсета, двухъядерный процессор Intel для ультрамобильных устройств (с частотой 0,5-1,6 ГГц), а также имеются: оперативная память - 1 ГБ; постоянное запоминающее устройство - 4 ГБ (флэш - типа); встроенные интерфейсы - USB, Wi-Fi, Bluetooth; дисплей - круглый, сенсорный; встроенные датчики - акселерометр и гироскоп; операционная система - Android Wear. При дальнейшем уменьшении размеров аналогичных микрокомпьютеров и снижении их энергопотребления (например, в результате перехода на более тонкие технологические процессы производства кристаллов), а также повышении производительности (к примеру, за счет многоядерности и внутренней оптимизации) станет вполне возможным использование их в качестве встроенного персонального компьютера предложенной "мыши". Чипсет или микроконтроллер "мыши" либо может представлять собой отдельную структуру, размещаемую на системной плате, входящую в набор микросхем системной логики "мыши" - ПК и подключаемую к "южному мосту" набора, либо может быть полностью интегрирован в "южный мост" этого набора или же в микросхему, в состав которой данный "мост" входит. Чипсет или микроконтроллер "мыши", состоящий из аппаратной составляющей и встроенного программного обеспечения, получая данные от блока отслеживания перемещения "мыши", датчиков наличия/отсутствия опорной поверхности 2 под "мышью" и видеокамер 3, 4 и 5 и обрабатывая их, производит соответствующие управляющие воздействия и передает их, кроме движителей и механизма поворота, через, например, интерфейсы PS/2, USB или иным способом "южному мосту" набора микросхем системной логики и проч. т.п., к которым подключен или в которые интегрирован, и через эти же интерфейсы, напрямую от "южного моста" и т.п. и/или от другого источника энергии (проводного интерфейса 6 для подключения периферии, беспроводного (индуктивного) модуля питания или встроенных аккумуляторов) получает электропитание для своего функционирования и, возможно, запитки остальных (зависимых от него) компонентов конструкции "мыши". Если в конструкции применяется проводной интерфейс 6 для подключения периферии, например монитора, то входящий в его состав кабель должен иметь, очевидно, то же поверхностное покрытие, что и корпус 1 "мыши" (то есть пыле- и/или грязеотталкивающее). Входящий в состав чипсета "мыши" микроконтроллер, кроме собственно управляющего контроллера, может объединять в одном чипе не менее трех (точнее, от трех до пяти) оптических датчиков, которые занимаются отслеживанием изменения вида как опорной поверхности, накрывающей "мышь" сверху ладони пользователя и находящихся перед "мышью" человеческих пальцев, так и, возможно, пальцев человеческой руки, располагающихся по бокам от "мыши" (входя в состав блока отслеживания перемещения, видеокамер 5, 3 и 4), и может представлять собой, например, кубическую конструкцию с оптическими датчиками на всех сторонах, кроме задней. Для работы видеокамер (блока отслеживания перемещения, 3, 4 и 5), в состав которых могут входить оптические датчики микроконтроллера "мыши", необходимы также еще линзы, световоды, возможно, светодиоды или лазеры и проч., которые могут быть установлены на сам чип (или же, наоборот, сам чип может устанавливаться в них) и/или на системную плату и/или на поверхность "мышиного" корпуса 1. Такое объединение в одном чипе контроллера и нескольких оптических датчиков позволяет сократить пространство, занимаемое чипсетом в и так небольшом по объему корпусе 1 "мыши", упростить ее конструкцию, снизить вес и стоимость. Передняя (основная) видеокамера 3 или может быть отдельной видеокамерой, устанавливаемой на переднем торце корпуса 1 "мыши" и подключаемой к ее чипсету или микроконтроллеру, или может быть основана на обращенном вперед оптическом датчике "мышиного" микроконтроллера и занимается отслеживанием командных (то есть горизонтальных и вертикальных) движений пальцев кисти руки пользователя. Если пользователь одновременно указательным и средним пальцами делает движение, при котором концы этих пальцев сначала скользят по опорной поверхности по направлению к "мыши", а потом переносятся по воздуху от "мыши" на прежнее место ("гребля пальцами к себе"), или же наоборот ("гребля пальцами от себя"), то передняя видеокамера 3 интерпретирует эти движения как команды "воздействие на колесо, сенсор и т.п. прокрутки" для прокручивания (открытого электронного документа, к примеру) соответственно в одну или же, наоборот, в другую сторону. Отрыв от опорной поверхности и возвращение обратно на нее указательного или среднего пальцев ("нажатие пальцем") передняя видеокамера 3 интерпретирует как команды "нажатие на левую кнопку" или "нажатие на правую кнопку" "мыши" соответственно, сигнал о чем затем и передается ее чипсету или микроконтроллеру. Боковые (дополнительные) видеокамеры 4 или могут быть двумя отдельными видеокамерами, установленными, возможно (по решению производителя), на боковых сторонах корпуса 1 "мыши" и подключенными к ее чипсету или микроконтроллеру, или могут быть основаны на обращенных влево и вправо оптических датчиках микроконтроллера "мыши" и занимаются отслеживанием командных движений большого и безымянного пальцев (а также мизинца) той же руки пользователя. Параметры этих командных движений должны задаваться, очевидно, производителем "мыши" и/или ее программного обеспечения, а сами движения (точнее, реакции на них) позволяют увеличить количество встроенных в "мышь" функций. Можно связать определенное движение, например, большого пальца и/или безымянного пальца (и мизинца) человеческой руки с выполнением какого-нибудь заранее запрограммированного макроса (макрокоманды - сложной команды, состоящей из некоторого количества простых команд), запуском какой-либо установленной в операционной системе "мыши" - ПК программы, изменением разрешения оптического датчика блока отслеживания перемещения "мыши" и т.п. Передняя и две боковые видеокамеры 3 и 4, при наличии в них оптических датчиков достаточно высокого разрешения, качественной оптики и необходимого программного обеспечения, могли бы также в нужные моменты времени функционировать и в качестве встроенной в "мышь" - ПК виртуальной (программно реализуемой) клавиатуры, интерпретируя некие движения пальцев, кисти или всей руки пользователя в качестве команд запуска/завершения работы клавиатуры и выбора на ней нужных "кнопок" (точнее, соответствующих им цифр, букв и всего проч.) и обеспечивая (при посредстве чипсета или микроконтроллера, естественно) ввод этих данных в "мышь" - ПК. А поскольку "мышь" - ПК имеет встроенные движители и механизм поворота, то и ее блок отслеживания перемещения, основанный на обращенном вниз оптическом датчике "мышиного" микроконтроллера и при наличии достаточно высокого разрешения этого датчика, качественной оптики и требуемого программного обеспечения, способен также работать (под управлением чипсета или микроконтроллера и набора микросхем системной логики "мыши" - ПК и при соответствующем использовании движителей и механизма поворота) и в качестве сканера документов, производя автоматический ввод печатных текстов и/или изображений во встроенный в "мышь" компьютер. Верхняя видеокамера 5 размещается вверху корпуса 1 "мыши" и, либо являясь отдельной видеокамерой, подключенной к ее чипсету или микроконтроллеру, либо основываясь на обращенном вверх оптическом датчике "мышиного" микроконтроллера, отслеживает перемещение ладони пользователя, располагающейся над "мышью" во время работы. Реагируя на смещение изображения, образуемого складками кожи и проч. на обращенной к "мыши" стороне ладони пользователя, верхняя видеокамера 5 (при посредстве чипсета или микроконтроллера и с помощью движителей и механизма поворота) заставляет "мышь" передвигаться вместе с (а точнее, под) пользовательской кистью руки без прямого контакта с ней, постоянно поддерживая вокруг "мыши" пустое воздушное пространство, и так обеспечивая ей незагрязняемость, а также, в конечном итоге, и передвижение по экрану монитора "мышиного" курсора. Чтобы чипсет или микроконтроллер "мыши" мог обнаружить с помощью видеокамер 3 и 4 в окружающем пространстве "парковочные" хранилище или нишу, а потом без участия пользователя переместить "мышь" в них, следует, очевидно, пометить их какими-нибудь опознавательными сигналами и/или изображениями. Это можно сделать при помощи, например, светодиодов или подсвечиваемых ими изображений, хорошо различимых как при ярком дневном свете, так и в условиях затемненности. Программному обеспечению чипсета или микроконтроллера "мыши" нужно будет только обнаружить эти самые опознавательные сигналы и/или изображения (когда рука пользователя уже была убрана с "мыши"), повращав, если требуется, корпус 1 вместе с видеокамерами 3 и 4 влево и вправо, а потом, выждав некоторое время, перемещать "мышь" в их направлении, пока они просто не выйдут из поля зрения видеокамеры 3, то есть пока корпус 1 попросту не упрется в них. Перемещение "мыши" в "парковочные" хранилище (специальную коробку и т.п.) или нишу (в подставке монитора, например) требуется не только для того, чтобы высвободить пространство на рабочем столе и перекрыть к "мыши" - ПК доступ посторонних, но и для того, чтобы, к примеру, произвести подзарядку "мышиных" аккумуляторов, если в хранилище или нишу встроена функция проводной или беспроводной (индуктивной) зарядки. Вывод "мыши" обратно на рабочий участок опорной поверхности можно было бы осуществить, если передвинуть ее задним ходом в том же направлении и приблизительно на то же расстояние, которое должно быть сохранено в запоминающем устройстве чипсета или микроконтроллера "мыши". Для того чтобы с помощью видеокамер 5, 3 и 4 чипсет или микроконтроллер "мыши" могли эффективно отслеживать наличие или отсутствие и смещение находящейся над "мышью" во время работы ладони пользователя, командные движения его пальцев и находить в окружающем пространстве требующиеся "мыши" опознавательные сигналы и/или изображения "парковочных" хранилища или ниши, чтобы затем выполнить "парковку", когда текущий сеанс работы с "мышью" окончен, аппаратная составляющая и/или встроенное программное обеспечение чипсета или микроконтроллера "мыши" должны содержать в своем составе аппаратно (в виде нейроморфной схемы) и/или программно реализованную нейронную сеть. Программное обеспечение, моделирующее работу нейронной сети на процессоре с классической архитектурой или функционирующее на специализированной нейроморфной микросхеме, способно имитировать некоторые когнитивные процессы человеческого мозга, в том числе распознавание образов. Нейронные сети представляют собой устройства параллельных вычислений, состоящие из множества взаимодействующих друг с другом простых процессоров (узлов). Каждый процессор имеет дело только с сигналами, которые он периодически получает, и сигналами, которые он периодически посылает другим процессорам, и, будучи соединенными в достаточно большую сеть с управляемым взаимодействием, такие простые процессоры способны вместе выполнять довольно сложные задачи. Хотя решение на основе нейронной сети может выглядеть и вести себя как обычное программное обеспечение, реализации на основе нейронных сетей "обучаются", а не программируются, то есть сеть "учится" выполнять свою задачу, а не программируется непосредственно. "Обучение" сети заключается в изменении значений весовых коэффициентов связей между обрабатывающими элементами, что и нужно будет настроить производителю "мыши" и/или ее программного обеспечения. Решение на основе нейронной сети будет являться более гибким, поскольку соответствующая аппаратно программная система сможет в дальнейшем, если будет позволять ее конструкция, повышать точность распознавания образов с накоплением "опыта" и адаптироваться к возможным изменениям. Нейроморфный процессор должен отличаться малыми размерами, достаточно низкой потребляемой мощностью и при всем этом обеспечивать приемлемую производительность, а также взаимодействие одновременно с несколькими встроенными в него, возможно, оптическими датчиками или видеокамерами, которые могут быть к нему подключены. Движители, их приводы и механизм поворота "мыши" - ПК (включающие в себя, к примеру, электродвигатели, шестерни, вращающиеся эксцентрики (дебалансы), датчики угла поворота, электромагниты и проч. т.п.) могут быть устроены, могут запитываться электроэнергией, работать и управляться так же, как это описано в российском патенте на изобретение 2530333 "Указательное устройство "мышь" с облегченным захватом". Это позволяет обеспечить "мыши" - ПК движение вперед, назад, влево, вправо, по диагонали, а также повороты и развороты на месте, из-за чего она сможет точно следовать за движущейся относительно опорной поверхности ладонью пользователя без прямого контакта с ней. Датчиков наличия/отсутствия опорной поверхности 2 под "мышью" (ультразвуковых дальномеров, датчиков давления и т.п.) должно быть, очевидно, не менее четырех штук, они должны устанавливаться по углам и/или периметру корпуса 1 (на его нижней стороне) или же могут быть вмонтированы прямо в опоры 7 корпуса 1 "мыши", могут подключаться к чипсету или микроконтроллеру "мыши" и, запитываясь от него энергией, отслеживать увеличение расстояния между собой и опорной поверхностью, уменьшение давления на себя или еще что - либо подобное, на что чипсет или микроконтроллер "мыши" (его аппаратная составляющая и встроенное программное обеспечение) должен реагировать соответствующим образом, то есть останавливать движение "мыши", включать ей обратный ход и т.д. Если в конструкции "мыши" применяется проводной интерфейс 6 для подключения периферии, например монитора, аналогичный, к примеру, VGA, HDMI и т.п., то запитка системной платы "мыши" - ПК и остальных электрических и электронных составляющих конструкции может выполняться при помощи этого же интерфейса. Тогда периферийное устройство, будучи подключено к электрической сети, обеспечивает "мышь" электропитанием посредством встроенного в него блока питания с соответствующими выходными характеристиками. Если же в конструкции "мыши" используется беспроводной интерфейс (или интерфейсы) 6 для подключения периферии, например, радиоинтерфейсы Wi-Fi и Wi-Gig (стандартов IEEE 802.11b/g/n и IEEE 802.11ad) и т.п., то запитка составляющих конструкции "мыши" может осуществляться от встроенного в нее источника электроэнергии - аккумуляторов или модуля беспроводного (индуктивного) питания. В последнем случае парное (передающее) устройство индуктивного питания должно быть вмонтировано в опорную поверхность, на которой работает и/или "паркуется" "мышь" - ПК (индукционный "коврик", рабочий стол, хранилище или нишу и т.п.). С помощью встроенного в "мышь" модуля беспроводного питания может выполняться также и подзарядка "мышиных" аккумуляторов, причем, когда аккумуляторы зарядятся, вмонтированное в опорную поверхность устройство беспроводного питания должно (для экономии электроэнергии) автоматически переходить в "спящий" режим (то есть частично отключаться) либо по сигналу от "мыши", либо после обнаружения ее отсутствия на себе. Датчики давления, температуры, дыма и влаги могут быть установлены на/в корпусе 1 "мыши" (в том числе, возможно, и в негерметичных опорах 7 корпуса 1), на ее системной плате или же могут быть интегрированы в составляющие набора микросхем системной логики, подключаются к чипсету "мыши" - ПК и, запитываясь от него, отслеживают давление, температуру и прозрачность воздуха в помещении, где эксплуатируется "мышь", и появление влаги на опорной поверхности около "мыши". Если вдруг в помещении происходит резкий скачок давления, значительно повышается температура и сильно снижается прозрачность воздуха (что обычно характерно для взрыва и/или пожара), а также на опорной поверхности около "мыши" возникает слой воды (что может говорить о затоплении помещения), чипсет "мыши" - ПК, получив сигналы от вышеописанных датчиков, запускает процесс сохранения важных данных пользователя, находящихся в постоянном запоминающем устройстве "мыши", посредством их копирования проводным или беспроводным способом на удаленное хранилище информации (сетевой накопитель, к примеру). Поскольку удаленное хранилище информации, теоретически, должно находиться на значительном расстоянии и должно быть хорошо защищено, то перенос данных на это хранилище, находящееся в другом помещении, на другом этаже здания или вообще в другом здании, должен гарантированно вывести пользовательские данные из - под угрозы разрушения, неизбежно возникающей в случае катастрофических ситуаций.

Описанным выше указательным устройством "мышь" персональным компьютером пользуются следующим образом.

Сразу после включения электропитания периферийного устройства, от которого запитывается "мышь" - ПК через свой проводной интерфейс 6 (монитора, к примеру), или же включения электропитания вмонтированного в опорную поверхность устройства для беспроводной запитки (индукционного "коврика"), или включения встроенных в "мышь" аккумуляторов (при помощи, например, выключателя, размещенного на задней или нижней сторонах корпуса 1), если в конструкции применен беспроводной интерфейс 6, а значит, и включения самой "мыши", ее чипсет или микроконтроллер (его аппаратная составляющая и встроенное программное обеспечение) приводит движители в такое положение, которое соответствует началу работы. После загрузки во встроенный в "мышь" персональный компьютер (с содержащегося в нем, к примеру, твердотельного накопителя) операционной системы и проч. необходимого ему программного обеспечения человек - пользователь заносит над "мышью", располагающейся в это время, скорее всего, в "парковочных" хранилище или нише, свою ладонь. В ответ на это чипсет или микроконтроллер, определив с помощью верхней видеокамеры 5 присутствие над "мышью" человеческой руки и управляя приводами движителей и механизмом поворота, автоматически выводит "мышь" - ПК из хранилища или ниши на рабочий участок опорной поверхности. Если же после включения и загрузки "мыши" - ПК кисть человеческой руки над ней так и не появилась, то ее чипсет или же микроконтроллер, зафиксировав отсутствие ладони, выжидает некоторое заранее установленное время, чтобы убедиться, что данный сеанс работы не состоится, а затем переводит ее в "спящий" режим (то есть частично отключает) для экономии электроэнергии (а потом, если "мышь" так и не побывала в использовании достаточно продолжительное время, выключает ее совсем). Чтобы с помощью "мыши" начать двигать по экрану монитора, к которому она была подключена, "мышиный" курсор и таким образом начать взаимодействовать с программным обеспечением, функционирующим в "мыши", пользователь сначала должен положить свою руку на опорную поверхность и накрыть кистью руки сверху корпус 1 "мыши", размеры которого таковы, что вся "мышь" будет полностью умещаться под кистью руки, не контактируя с ней, а затем пользователь должен начать передвигать руку относительно опорной поверхности. Верхняя видеокамера 5, отслеживая смещение и/или поворот ладони пользователя, при помощи чипсета или микроконтроллера "мыши" будет формировать необходимые управляющие воздействия на приводы движителей и/или механизм поворота, в результате чего "мышь", двигаясь и/или поворачиваясь вслед за человеческой ладонью (и, соответственно, передвигая по экрану монитора "мышиный" курсор), будет всегда пребывать в пустом (точнее, заполненном воздухом) пространстве, образующемся под движущейся кистью руки пользователя, но без контакта с кожей. Постоянно поддерживаемое таким образом пустое пространство вокруг корпуса 1 "мыши" гарантирует ей незагрязняемость, а интенсификация процесса самоочистки (за счет вибрации движителей и их приводов, к примеру, или же иными средствами) может быть обеспечена так же, как это описано в российском патенте на изобретение 2555208 "Незагрязняемое указательное устройство "мышь"". Чтобы при помощи "мыши" подавать ее программному обеспечению такие команды, как "нажатие на кнопку" и "воздействие на колесо, сенсор и т.п. прокрутки", пользователю необходимо выполнять соответствующие движения пальцами (указательным и средним, а также, возможно, большим, безымянным и мизинцем). Отслеживание этих движений передней и, возможно, боковыми видеокамерами 3 и 4, как раз и направленными на пальцы кисти руки пользователя, также позволяет взаимодействовать с "мышью" бесконтактно, обеспечивая ей незагрязняемость (и не утомляя кисть). В результате, двигая кисть руки относительно опорной поверхности и/или выполняя пальцами кисти определенные командные движения, взаимодействуют с программным обеспечением, работающим во встроенном в "мышь" персональном компьютере, так же, как если бы это была стандартная, всеми давно используемая, захватываемая и движимая рукой "мышь", подключенная, к примеру, к системному блоку обычного настольного компьютера. В том случае, когда пользователь заканчивает свою работу с "мышью" - ПК, он должен убрать с нее свою руку. Верхняя видеокамера 5, отслеживающая наличие ладони пользователя, подает чипсету или микроконтроллеру "мыши" соответствующие сигналы, в ответ на что он, выждав некоторое время, чтобы убедиться, что данный сеанс работы закончен, выполняет "парковку" "мыши" - ПК, сначала обнаружив хранилище или нишу, а потом перемещая в них "мышь" и переводя ее там в "спящий" режим. Выполнять "парковку" "мыши" следует, очевидно, и сразу же после завершения работы операционной системы (но, разумеется, перед отключением питания), если только использование "мыши" не предусматривается программами микросхем системной логики системной платы "мыши" - ПК (ее BIOS и т.п. программами). Далее "запаркованная" "мышь" тем или иным способом может запустить процесс подзарядки своих аккумуляторов посредством, к примеру, вмонтированного в ту опорную поверхность, на которой она покоится, устройства беспроводного питания, если, конечно, аккумуляторы присутствуют в ее конструкции и требуют подзарядки, чтобы таким образом подготовить себя к следующему сеансу работы пользователя с собой, а затем и дальше может пребывать в "спящем" режиме или же, если не используется достаточно продолжительное время, может автоматически выключить себя совсем.

Изобретение позволяет за счет замены размещаемой внутри "мыши" печатной платы с расположенными на ней электрическими и электронными составляющими ее конструкции, включая "мышиный" чипсет или микроконтроллер, на системную плату с дополнительно установленным на ней полнофункциональным одноплатным компьютером персонального применения, дополнения имеющихся в "мыши" конструктивных элементов, позволяющих питать ее проводным способом, оборудованием беспроводного (индуктивного) электропитания или подзарядки аккумуляторов, изменения устройства чипсета или микроконтроллера "мыши" таким образом, чтобы они были способны обеспечивать функционирование встроенной аппаратной и/или программной нейронной сети, распознающей образы и используемой для управления "мышью", а также встраивания в конструкцию "мыши" датчиков давления, температуры, дыма и влаги и соответствующего программного обеспечения, автоматически выполняющих резервное копирование пользовательских данных на удаленное хранилище информации в случае катастрофических ситуаций, превратить "мышь" в очень компактный (так как объем ее корпуса можно уменьшать бесконечно), универсальный офисно-бытовой персональный компьютер, возможностей которого вполне хватит большинству рядовых пользователей, способный работать в полностью беспроводном режиме, гигиеничный в использовании, менее сложный и дорогой, чем обычные, и более удобный и безопасный в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к области обработки цифровых данных. Технический результат заключается в обеспечении указательного устройства "мышь" - персонального компьютера (ПК). Устройство содержит незагрязняемый корпус, полнофункциональный универсальный одноплатный ПК, верхнюю видеокамеру, пару движителей, механизм поворота и датчики наличия/отсутствия опорной поверхности, позволяющие "мыши" - ПК самостоятельно, бесконтактно и безопасно передвигаться вслед за кистью руки пользователя, переднюю и две боковые видеокамеры, отслеживающие командные движения пальцев кисти руки пользователя и позволяющие ему взаимодействовать с "мышью" - ПК, датчики давления, температуры, дыма и влаги, срабатывающие в случае катастрофических ситуаций, систему электропитания с модулем беспроводного питания или подзарядки аккумуляторов "мыши" - ПК, и чипсет, управляющий работой "мыши" – ПК. 1 ил.

Указательное устройство "мышь" - персональный компьютер (ПК), содержащее малогабаритный корпус трех- или пятигранной призматической геометрической формы, обеспечивающей за счет оптимально выбранного угла наклона боковых граней относительно горизонтали легкое соскальзывание осаждающейся из воздуха пыли под воздействием силы тяжести, с пыле- и/или грязеотталкивающим поверхностным покрытием, с установленными на/в нем интенсификаторами самоочистки - вибраторами, роль которых могут выполнять, в том числе, и движители "мыши", и их приводы, обдувателями и омывателями, конструктивно выполненный и способный двигаться так, чтобы полностью, постоянно и без контакта с человеческой кожей находиться под перемещающейся кистью руки пользователя, накрывающей "мышь" сверху во время работы, и тем самым обеспечивать себе незагрязняемость, установленные на/в корпусе и/или на размещенной в нем печатной плате пару движителей, их приводы и механизм поворота, позволяющих "мыши" самостоятельно перемещаться и/или поворачиваться относительно опорной поверхности, на которой она эксплуатируется, датчики наличия/отсутствия опорной поверхности под "мышью", обеспечивающие ей защиту от падений при всех ее самостоятельных передвижениях, переднюю и две боковые видеокамеры, отслеживающие командные движения пальцев, кисти или всей руки пользователя, взаимодействующих с "мышью", и интерпретирующие эти движения в качестве отдаваемых "мыши" управляющих команд и/или вводимых в компьютер, к которому "мышь" подключена, команд и/или данных, верхнюю видеокамеру, отслеживающую наличие или отсутствие и смещение и/или поворот середины внутренней стороны ладони пользователя, находящейся над "мышью" во время работы, и таким образом заставляющую "мышь" функционировать и двигаться синхронно с кистью руки пользователя без контакта с человеческой кожей и этим обеспечивать себе незагрязняемость, оптический блок отслеживания перемещения "мыши" относительно опорной поверхности, входящий в состав ее чипсета или микроконтроллера, а также расположенный на печатной плате чипсет, управляющий работой "мыши", осуществляющий ее взаимодействие с компьютером и содержащий в себе микроконтроллер, который может объединять в одном чипе как контроллер, обеспечивающий работоспособность "мыши", так и не менее трех оптических датчиков и способен при помощи встроенного в него программного обеспечения выполнять "парковку" "мыши", когда сеанс работы пользователя с ней закончен, а потом опять выводить ее на рабочий участок опорной поверхности, когда работа пользователя с ней начинается вновь, производить сканирование документов и их ввод в компьютер, а также обеспечивать работу виртуальной (программно реализуемой) "клавиатуры" и ввод с помощью нее в компьютер команд и/или данных, отличающееся тем, что в/на его корпусе и/или на его печатной, а именно системной (материнской), плате размещен полнофункциональный универсальный одноплатный компьютер персонального применения, способный подключаться к периферийным устройствам с помощью проводных и/или беспроводных интерфейсов, причем чипсет или микроконтроллер "мыши" входит в состав набора микросхем системной логики, в том числе одночипового, или системы на чипе (однокристальной системы), выполняющей роль данного набора, этого компьютера, а также установлены датчики давления, температуры, дыма и влаги, в его систему энергопитания встроено устройство питания или подзарядки его аккумулятора или аккумуляторов беспроводным, а именно индуктивным, способом, а его набор микросхем системной логики или система на чипе способен/способна обеспечивать функционирование аппаратно и/или программно реализованной нейронной сети или сетей для распознавания образов, используемой/используемых для управления "мышью" - ПК, а также по сигналам от датчиков давления, температуры, дыма или влаги запускать в работу программное обеспечение, сохраняющее пользовательские данные при помощи их копирования проводным и/или беспроводным способом на удаленное хранилище информации.