一种掌控型鼠标及其使用方法

2024年6月10日发(作者：)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.3

(22)申请日 2006.04.27

(71)申请人 杨子敬

地址 050031 河北省石家庄市长安区跃进路104号13-305

(72)发明人 杨子敬

(74)专利代理机构

代理人

(51)

G06F3/033

权利要求说明书 说明书 幅图

(10)申请公布号 CN 101063907 A

(43)申请公布日 2007.10.31

(54)发明名称

一种掌控型鼠标及其使用方法

(57)摘要

本发明属于计算技术领域，目的是

为了克服现有鼠标需较多依靠手指的不

便，本发明提供一种掌控鼠标及其使用方

法，它仅用手掌即可操作，使操作更为简

便，利于手部健康，更给手指不灵便或有

缺陷的人士带来方便。本发明解决其技术

问题所采用的技术方案是：鼠标包括轨迹

球和底座两大部件及底座上的：轨迹球支

撑及复位机构、轨迹球旋转运动探测机

构、轨迹球位置移动探测机构。鼠标各运

动探测部件之间及其与主机之间有电气连

接。本发明的使用方法为：操作者推动轨

迹球转动，则光标在屏幕上作相应移动；

操作者手掌压击轨迹球，使轨迹球位置移

动，等于点击鼠标左键或右键等；主机接

到并反应，完成一个工作循环。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1.一种掌控型鼠标，包括一个轨迹球(1)、一套轨迹球旋转运动探测机构(5)和一个

底座(2)，其特征是：鼠标上还装置有不少于两个的轨迹球位置移动检测装置(3)，

和一套轨迹球支撑及复位机构。

2.根据权力要求1所述的掌控型鼠标，其特征是：其中的轨迹球位置移动检测装置

为测距装置，数量为3-6个。

3.根据权力要求2所述的掌控型鼠标，其特征是：至少有三个测距装置各自与轨迹

球球心的连线中的任意两条的夹角介于30度与110度之间。

4.根据权力要求1所述的掌控型鼠标，其特征是：轨迹球支撑和复位机构由一个支

架和若干弹性支撑部件组成。

5.根据权力要求4所述的掌控型鼠标，其特征是：支架可以和底座制成一体。

6.一种将掌控型鼠标运用于计算机上的办法，该鼠标与计算机通过有线或无线方式

连接，为计算机系统的一个组成部分，所述使用方法，包括下列步骤：

操作者寻找目标时推动轨迹球转动，即轨迹球表面沿操作者推动的方向移动；轨迹

球旋转运动探测机构探测到该移动报告电脑主机，则光标在屏幕上作相应移动；

光标到达操作者希望位置后，操作者停止轨迹球的旋转运动，然后向下、前、后及

其它预定方向压击轨迹球，使轨迹球位置移动，由位置移动探测机构报告主机；

主机接到轨迹球旋转运动探测机构和轨迹球位置移动探测机构报告，同时进行分析

判断，认定操作者寻找目标时轨迹球旋转运动形成的光标移动和操作者停止转动轨

迹球后的轨迹球位置移动形成的击键成立，这样即有了一个完整的工作循环。

7.根据权力要求6所述的方法，其特征是主机接到轨迹球旋转运动探测机构和轨迹

球位置移动探测机构报告，进行分析判断的过程如下：

(1)配套软件须安装在使用此种鼠标的计算机内，由鼠标传递到主机的各种信号，

先由此软件进行分析；

(2)预先要设定轨迹球的位置移动到何位置为何种击键动作，设定操作者在准备击

键时需有的最短停顿时间A，设定操作者完成一个击键动作需要的最长时间B；

(3)当等于或大于A时间的停顿出现时，电脑即认定这样的一个停顿为击键动作的

第一步并记录下此时光标指向的目标作为击键目标以免误击；

(4)如随后发生击键则成立，如随后发生轨迹球转动，在此之后的B时间内发生的

击键也成立；

(5)如果在轨迹球开始转动之后的B时间内未发生击键动作，则之后发生的击键动

作不成立，此时计算机认为只有鼠标轨迹球的转动或停顿才是可以接受的，从而避

免误击。

8.根据权力要求7所述的方法，其特征是步骤(4)中，轨迹球转动之后的B时间内发

生的击键动作指向的目标为步骤(3)中记录的目标。

说 明 书

所属技术领域

本发明涉及一种鼠标。尤其是一种可以不使用手指，仅用手掌就可以操纵的鼠标及

一种将此鼠标应用于计算机上的方法。

背景技术

目前，公知的鼠标分为有轨迹球和无轨迹球两种，其共同之处为至少有左右两个键，

操作者用手掌和手指移动鼠标，鼠标通过机电或光电系统将鼠标的移动转化为光标

在屏幕上的移动，到达需要的位置后操作者用手指点击左或右键完成操作。其缺点

是手腕的摆动和手指的点击动作较多，需要操作者的手指较灵活，对手指及手腕有

可能造成过劳形成伤害，对于手指不灵便或有残缺的人尤其不便。

发明内容

为了克服现有鼠标需较多依靠手指的不便，本发明提供一种掌控型鼠标及其使用方

法，操作者可以不使用手指，仅用手掌即可操作，使操作更为简便，利于手部健康，

更给手指不灵便或有缺陷的人士带来方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：鼠标包括轨迹球和底座两大部件。轨

迹球为一正圆球体，其直径介于30毫米至120毫米。底座要大于轨迹球的一半，

也可与更大的物体作固定连接或制作成一体，如与计算机主机、键盘、显示器或电

脑桌、电脑椅等。底座上还装置有以下3套机构：

1、轨迹球支撑和复位机构。它的作用是将轨迹球限制在底座上适当的范围内，保

证轨迹球可方便地转动，也可做小范围移动并能在移动后自主复位。它由一个支架

和一组弹性部件组成

2、轨迹球旋转运动探测部件，其作用是探测轨迹球的旋转动作并将其报告主机从

而使电脑做出相应反应，屏幕上的光标作相应移动。可采用机械光电等方式，均可

采用现有技术。

3、轨迹球位置移动探测部件，它探测轨迹球的位置移动并报告主机，当轨迹球的

位置移动时，如向下、左、前、右甚至右下等方向移动时该机构做出相应反应。现

有鼠标的击键效果在本发明中由此种反应来完成。

鼠标各运动探测部件与主机之间有有线或无线连接。

本发明的工作方法为：

操作者将手掌放在轨迹球上，推动轨迹球转动，即轨迹球表面沿操作者推动的方向

移动；设置在凹坑表面的轨迹球旋转运动探测机构探测到该移动报告电脑主机，则

光标在屏幕上作相应移动；

光标到达操作者希望位置后，操作者手掌向下、前、后及其它规定方向压击轨迹球，

使轨迹球位置移动，由位置移动探测机构报告主机；

主机接到轨迹球旋转运动探测机构和轨迹球位置移动探测机构报告，进行分析判断，

认定操作者寻找击键目标时推动轨迹球旋转运动所形成的光标移动成立和找到目标

后击键时的轨迹球位置移动形成击键；

这样即有了一个完整的工作循环。

本发明所述鼠标应用时须有与之配套的软件支持，否则在现有软件环境下实施本发

明时，容易出现一个问题，即当操作者转动轨迹球使光标到达需要的位置后压击轨

迹球进行击键操作时，可能会下意识的同时轻微转动轨迹球，使光标在击键动作完

成之前又偏离了目标，形成误击。也可能在转动轨迹球时用力过度而使轨迹球发生

位置移动而形成误击。为避免上述问题，配套软件须安装在使用此种鼠标的计算机

内，由鼠标传递到主机的各种信号，先由此软件进行分析。人们在操作鼠标时，当

光标到达预定目标会停下来，然后开始击键动作。这个停顿的时间因人而异，但具

体到每一个人操作时有趋同性，操作者可预先通过该程序设定自己的这个停顿时间

的最小值。电脑即认定这样的一个停顿为击键动作的第一步并记录下此时光标指向

的目标作为击键目标以免误击。如没有这样一个停顿，则之后的轨迹球位置移动也

不被认为是击键。从而排除了前述误击的可能。具体工作的过程如下：

预先要设定轨迹球的位置移动到何位置为何种击键动作，设定操作者在准备击键时

需有的最短停顿时间A，设定操作者完成一个击键动作需要的最长时间B；

当等于或大于A时间的停顿出现时，电脑即认定这样的一个停顿为击键动作的第

一步并记录下此时光标指向的目标作为击键目标以免误击；

如随后发生击键则成立；

如随后发生轨迹球转动，在此之后的B时间内发生的击键也成立，此击键动作指

向的目标应为此前记录的目标，即此时的轨迹球转动被认为是无意的误动。

如果在轨迹球开始转动之后的B时间内未发生击键动作，则之后发生的击键动作

不成立，此时计算机认为只有鼠标轨迹球的转动或停顿才是可以接受的，只有再有

一个达到A时间的停顿之后才会有击键成立。从而避免误击。

本发明的有益效果是：可以单独使用手掌操作鼠标，手的移动范围小，操作者更具

有对计算机的掌控感，符合东方人的太极理念。将频繁的手腕摆动改为手臂运动，

符合人体工学要求。不需用手指点击以避免手指受伤，尤其方便手指不灵便或无手

指者。可以安置在座椅及轮椅扶手等方便的位置，也可以安装在床边供卧床者使用。

附图说明

图1为实施方案一时的鼠标外观主俯视图。

图2为实施方案一的鼠标结构图，为正向剖视图。

图3为实施方案一在拿开轨迹球之后的底座俯视图。

图4为实施方案二的鼠标外观主视图。

图5为实施方案二的鼠标结构图，为正向全剖图。

图6为实施方案三的鼠标在拿开轨迹球之后的底座俯视图。

图7为实施方案三中安装在鼠标上的测距装置原理图。

图8为实施方案四在拿开轨迹球之后的底座俯视图。

图9为实施例五即掌控型鼠标使用方法中的计算机程序流程图。

具体实施方式

实施例一：为一种简单的实施方式

如图1、图2和图3中，轨迹球1放置在底座2上的凹坑内，此时凹坑就等于轨迹

球支架。底座2的空腔内安装连接鼠标上各电器部分及主机的线路、电路板等。凹

坑(或支架)和凹坑表面设置的若干用于支撑轨迹球的支撑部件6构成轨迹球支撑和

复位机构。支撑部件6与凹坑通过弹性体相连接或接触，与轨迹球1可通过滚珠接

触，也可以在保证两者可以自由相对滑动的前提下直接接触。轨迹球1放置在支撑

部件6之上，与凹坑底部及四周都有一定距离，轨迹球1本身可以沿任何方向转动，

轨迹球旋转运动探测机构5则负责探测此种转动，当在轨迹球1上部施加一定向下

的力时，支撑部件6与凹坑之间的弹性体变形，轨迹球1向下运动与凹坑的距离会

变小，当外力撤除时，弹性体复原，轨迹球1回到原位。

此实施例中轨迹球位置移动探测装置3的简单实现方式为在轨迹球与凹坑之间适当

位置设置微动开关，如凹坑底部，当轨迹球向下运动时可触发此微动开关，等于击

发鼠标键，由于现有鼠标有两个键，故本发明中鼠标也应至少有两个微动开关；如

在水平方向前部再设一微动开关，当手掌在轨迹球水平方向后部施力时，轨迹球向

前方移动，触发此微动开关。凹坑底部和水平方向前部的微动开关与主机进行连接，

其作用即可等同于现有鼠标的左右键。其实在凹坑表面可再设置若干微动开关。如

水平方向左部，此开关触发时，可定义为轨迹球拖动屏幕即滚屏。同样，后部、右

部、左下部右下部等设微动开关并分别定义之，如定义为双击，左右键并击等，使

操作更为方便。

实施例二

如图4与图5所示，实施例二为轨迹球支架4不与底座2为一体时的一种实施方式。

轨迹球1可以在轨迹球支架4内自由转动。在轨迹球支架4上设置轨迹球运动探测

部件5，探测轨迹球的转动并传递给主机，使主机屏幕上的光标作相应移动。在轨

迹球支架4与底座2间设置若干复位用弹性体6及微动开关——即轨迹球位置移动

探测装置3。当操作者向下压击轨迹球1时，轨迹球1与轨迹球支架4一同向下，

触发底部微动开关，既等于击发鼠标左键。当操作者向前压击轨迹球及轨迹球保持

架时，触发前部微动开关，既等于击发鼠标右键。同理，操作者向左、右、后方推

动轨迹球及轨迹球保持架可以触发相应的微动开关，等同于击发相应的键。

实施例三：

图6采用了一种方形底座，为拿掉轨迹球后鼠标俯视图，实施例三为一种理想的实

施方式，它对实施例一进行了改进。把实施例一中作为轨迹球位置移动检测机构3

的微动开关，改由轨迹球测距装置代替。这样的测距装置，可以测出轨迹球与测距

装置之间的相对距离。如果在一个以轨迹球球心为坐标原点的三维坐标系的三个坐

标轴上各安上一个这样的测距装置，借助相应软件控制，则可以测出轨迹球的任何

位置移动。这三个测距装置，即便安装位置偏离了上述三维坐标系的三个轴，也可

以测出轨迹球的位置，只是会增加主机的工作量。但是在上述三维坐标系的一个轴

上安装多于一个的测距装置，只能测出轨迹球1在此轴上的位移，其测距作用只等

同于一个，而在上述坐标系中的的两个轴决定的平面上安装多于两个的测距装置，

也只能测出轨迹球在此平面内的位移，其作用也不超过两个。因此，本实施例中的

测距装置数量不超过6个，要求至少有三个测距装置各自与轨迹球球心的连线中的

任意两条的夹角介于30度与110度之间，最优方案为90度。

实际运用中计算机不必反复对上述测距装置各自测出的数据进行运算再得出轨迹球

1空间位置，它只要对这些数据进行记录和比较，就可以得出击键与否的结论。

本实施方案中的测距装置在雷达、自动机床、自动测量仪等领域有广泛应用，现再

提供一种方式，具体如下：

如图7所示，在底座凹坑上安装一光源，倾斜照向轨迹球，轨迹球静止时，轨迹球

反射光回到10区；轨迹球向下到达22位时，反射光到20区；轨迹球再向下到达

33位，反射光到30位；各区相应位置光电管做出反应，轨迹球如再向下到达44

位，反射光到达不了接收位置，无光电管反应；根据上述情况，主机可以得知轨迹

球移动的数值。

实施例四

实施例四与实施例三原理完全相同，只是在测距装置3的安装位置上进行了调整，

如图8所示。这样布置测距装置，仍要求三个测距装置各自与轨迹球球心的连线中

的每两条的夹角为90度，即三个测距装置分别位于以轨迹球球心为坐标原点的一

个三维坐标系的三个坐标轴上。

实施例一、二中，微动开关的位置是固定的，所以操作者需向装有微动开关的位置

压击轨迹球才能击键；而实施例三、四中则不然，在软件支持下，操作者可以根据

自己习惯方便地规定向那一个方向压击轨迹球为击键动作，使鼠标真正成为自己的

鼠标。

实施例五为将掌控型鼠标应用于计算机上的一种方法：

鼠标与计算机的连接可采用有线及无线方式，由于鼠标的全部动作都要由轨迹球的

运动完成，为严格区分击键动作与移动光标动作，对两种动作需要进行准确定义，

这样，此种掌控型鼠标运用于计算机时，需有专门软件结合使用，本实施例提供一

种计算机程序，图9为它的流程图：步骤101为设参数过程，软件第一次使用时操

作者要设置有关参数，以后也可以修改。步骤102为开机或打开应用程序时的第一

步鼠标工作，此时应可以击键，即应认为此前鼠标已有足够时间停顿；故接下来的

103、104、105、106步骤构成一击键循环。考虑到许多人击键时，轨迹球可能会

产生轻微转动，此后的步骤114、115排除了这种误转动，优先确认击键的成立。

而在轨迹球转动时间超过设定的最长击键时间后，步骤121、122、123、124、125

则只考虑轨迹球的转动与停顿。只有在它停顿时间达到预设的最短击键前停顿时间

后，步骤130才将程序转入优先考虑击键成立上来。

此过程也可以叙述如下：

(1)如图示步骤101，设定鼠标在击键动作前，光标静止的最短时间A；设定完成一

个击键动作的最长时间B；时间A对于熟练操作者来说，可能只有几毫秒，但对

于生手也可能有一秒、几秒或更多；经过一段时间后，可能还需要修改，时间B

也一样。

(2)如图9中步骤102，调取有关文件，确定鼠标的光标在计算机屏幕上的位置；

(3)如图中步骤103、104，记录此时光标位置，检测轨迹球是否有转动，若为否，

进入步骤105；检测是否有击键动作，若为是，进入步骤106，认定击键成立，返

回步骤103；

(4)步骤104中的检测结果若为是，则进入步骤114光标作相应移动，并开始计时，

检测是否有击键动作；

(5)步骤114的检测结果若为是，进入步骤115，停止计时，调用步骤103中记录的

光标位置作为击键位置认定击键，撤销步骤114中的光标移动，返回步骤106；

(6)如步骤114中开始的计时达到时间B，则进入步骤121，停止计时，承认步骤

114中的光标移动记录，停止检测击键动作，进入步骤122；

(7)步骤122为检测鼠标轨迹球是否在转动，如检测结果为是，则同步执行步骤123，

光标作相应移动；

(8)若步骤122的检测结果出现否，进入步骤124；

(9)在步骤124中，开始计时，同时继续检测轨迹球是否转动，若为是，执行步骤

125，停止计时，回到步骤122、123；

(10)若步骤124开始的计时达到时间A，返回步骤103；即随后优先考虑击键。通

过如上步骤鼠标可持续工作，并且有效的避免了误击。