CN203217500U

CN203217500U - 手持式虚拟空间控制器

Info

Publication number: CN203217500U
Application number: CN 201320216391
Authority: CN
Inventors: 侯宜祥; 陈维国; 赵岱平; 于传; 房雪雷; 陈长青; 姚麒; 张肖艺
Original assignee: HEFEI SHENGBAI TECHNOLOGY Co Ltd; TRAINING CENTER OF ANHUI ELECTRIC POWER Corp
Current assignee: Hefei Shengbai Technology Co ltd; State Grid Corp of China SGCC; Training Center of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2023-04-25

Abstract

本实用新型提供的手持式虚拟空间控制器，控制枪包括枪体、扳机式按键和导航方向键。枪体内腔中安装有第一电路板和锂电池。第一电路板上安装有3轴陀螺仪和3轴加速度计模块、第一MCU、无线发射模块和电源管理模块。接收器包括壳体和USB接口。壳体内腔中安装有第二电路板。第二电路板上安装有第二MCU和无线接收模块。本实用新型手持式虚拟空间控制器的优点和积极效果在于：集无线鼠标、键盘功能于一体，360度无死角任意操控，实现了虚拟空间全方位控制和漫游。***式设计符合手握习惯，可以左右手互换操作。有效距离20米，支持手势操控，支持大型的体感游戏，满足3D虚拟场景的操作要求。

Description

手持式虚拟空间控制器

技术领域

本实用新型涉及鼠标，特别涉及一种手持式虚拟空间控制器。

背景技术

目前，虚拟游戏产业蓬勃发展，传统鼠标已无法满足3D虚拟场景的操作要求。

在传统技术中，常规红外鼠标必须通过红外或激光在桌面上使用。还有仅采用2轴陀螺仪的空中鼠标。这两种装置只能实现x轴、y轴的二维平面控制，对于立体的三维z轴则不能实现控制，不适用于现在流行的虚拟三维场景程序。要满足3D虚拟场景的操作要求，采用2轴陀螺仪的空中鼠标还必须同时通过键盘辅助功能键做相应的调整，这样，使用者感到非常不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要克服现有技术的上述缺陷，提供一种可以实现虚拟空间全方位控制，满足3D虚拟场景的操作要求，控制灵敏度高、手持舒适、操作方便的手持式虚拟空间控制器。

为达到上述目的，本实用新型提供的手持式虚拟空间控制器,包括控制枪和一接收器，所述控制枪包括枪体，所述枪体上设有扳机式按键和导航方向键，所述扳机式按键位于枪把的前方，所述导航方向键位于枪身的后端部，所述枪体内腔中安装有第一电路板和锂电池，所述第一电路板上安装有3轴陀螺仪和3轴加速度计模块、第一MCU和无线发射模块，所述3轴陀螺仪和3轴加速度计模块和无线发射模块分别与所述第一MCU相连;所述接收器包括壳体，所述壳体的一端设有USB接口，所述壳体内腔中安装有第二电路板，所述第二电路板上安装有第二MCU和与其相连的无线发射模块;所述3轴陀螺仪和3轴加速度计模块采集鼠标在虚拟三维空间场景中的X、Y、Z轴的位置信号并输出所述至第一MCU，所述第一MCU通过所述无线发射模块和无线发射模块将鼠标位置数据传输至所述第二MCU，所述第二MCU再通过所述USB接口将鼠标位置数据输出至计算机。

本实用新型手持式虚拟空间控制器，其中所述枪体在位于枪把下端设有与其连成一体的延伸部，所述锂电池安装在所述延伸部的内腔中，所述锂电池内嵌电源管理模块,所述锂电池经所述电源管理模块与所述第一MCU相连；延伸部的后端设有充电接口，所述充电接口与所述电源管理模块相连。

本实用新型手持式虚拟空间控制器，其中所述壳体上设有指示灯，所述指示灯与所述第二MCU相连。

本实用新型手持式虚拟空间控制器，其中所述3轴陀螺仪和3轴加速度计模块采用型号为MPU6050的模块，无线发射模块和无线接收模块分别采用型号为RF2401的2.4G无线模块。

本实用新型手持式虚拟空间控制器的优点和积极效果在于：集无线鼠标、键盘功能于一体，360度无死角任意操控，实现了虚拟空间全方位控制和漫游。***式设计符合手握习惯，可以左右手互换操作。有效距离20米，支持手势操控，支持大型的体感游戏，满足3D虚拟场景的操作要求。

下面结合实施例详细描述本实用新型提供的手持式虚拟空间控制器的技术方案。

附图说明

图1是本实用新型手持式虚拟空间控制器的电路方框图；

图2是本实用新型手持式虚拟空间控制器控制***构示意图；

图3是本实用新型手持式虚拟空间控制器接收器的结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图3，本实用新型提供的手持式虚拟空间控制器，包括控制枪和一接收器。控制枪包括枪体1，其外形与扫描枪相似，枪体1上设有扳机式按键5和导航方向键6。扳机式按键5位于枪把的前方，导航方向键6位于枪身的后端部。枪体1内腔中安装有第一电路板2。第一电路板2上安装有3轴陀螺仪和3轴加速度计模块10、第一MCU11、无线发射模块13和电源管理模块12，3轴陀螺仪和3轴加速度计模块10、无线发射模块13和电源管理模块12分别与第一MCU11相连。

枪体1在位于枪把下端设有与其连成一体的延伸部，锂电池4安装在延伸部的内腔中。延伸部的后端内腔中。锂电池4内嵌电源管理模块12,锂电池4经电源管理模块12与第一MCU11相连。延伸部的后端设有充电接口3，充电接口3与电源管理模块12相连。

接收器包括壳体20，壳体20的一端设有USB接口24。壳体20内腔中安装有第二电路板22。第二电路板22上安装有第二MCU21和与其相连的无线接收模块23。壳体20上设有指示灯25，指示灯25与第二MCU21相连。

3轴陀螺仪和3轴加速度计模块10采集鼠标在虚拟三维空间场景中的X、Y、Z轴的位置信号并输出至第一MCU11，第一MCU11通过无线发射模块13和无线接收模块23将鼠标位置数据传输至第二MCU21，第二MCU21再通过USB接口24将鼠标位置数据输出至计算机。

下面结合附图详细说明本实用新型手持式虚拟空间控制器的实施例。

控制枪

3轴陀螺仪和3轴加速度计模块10采用型号为MPU6050的模块构成。此模块内嵌3轴陀螺仪和3轴加速度计，采用标准的I2C总线进行数据读写和控制。三轴陀螺仪可分别感知空间X轴、Y轴和Z轴上旋转角度的变化，检测的旋转角度信息经过第一MCU11算法运算处理，控制计算机虚拟3D场景内的左右、上下及前后旋转。而三轴加速度计可分别感知空间X轴、Y轴和Z轴上移动速度的变化，检测的位移信息，经过第一MCU11算法运算处理，控制计算机虚拟3D场景内的左右、上下及前后移动。通过综合上述角度和位移变化信息后相应地对虚拟3D场景内视角的调整，可以方便在虚拟3D场景内进行空间漫游控制。

MPU-6050的角速度全格感测范围为±250、±500、±1000与±2000°/sec(dps)，可准确追踪快速与慢速动作，用户可程式控制的加速器全格感测范围为±2g、±4g±8g与±16g。产品传输可透过最高至400kHz的IC。MPU-6000可在不同电压下工作，VDD供电电压介为2.5V±5%、3.0V±5%或3.3V±5%，逻辑接口VVDIO供电为1.8V±5%（MPU6000仅用VDD）。其他的特征包括内建的温度感测器和在运作环境中仅有±1%变动的振荡器。

无线发射模块13采用国际上通用2.4G无线发射模块RF2401，传输距离50米，传输速率1m/s，具有通信频率高，容量大，传输距离远等特点。

第一MCU11采用32位ARM处理器芯片，内置模数转换接口，可以将陀螺仪、加速度测量信息及扳机式按键5、手导航方向键6等信息进行算法转换和编码，并通过无线模块发射出去。

锂电池4采用大容量聚合物锂电池组，具有性能稳定，体积小，其内嵌的电源管理模块可以防止锂电池外部短路、过充电、过量放电等故障，为装置提供长时间稳定电源。

扳机式按键5用食指控制，定义为计算机操作***中鼠标功能左键。

导航方向键6用拇指进行控制，分别实现向上、下、左、右4个方向按下和1个直按下共5个按键功能控制。4个方向按钮依据软件需求定义，直下按钮定义为计算机操作***中鼠标功能右键。

充电接口3为锂电池充电提供接口，可以采用专用充电器，也可以通过数据转接线接入计算机USB接口从计算机上采电。

接收器

USB接口24，采用标准USB2.0通信标准，通过此接口将接收器与计算机连接起来，为接收器提供电源和数据传输接口。

无线接收模块23采用国际上通用2.4G无线模块RF2401，基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，具有通信频率高，容量大，传输距离远等特点。通过地址配对，可防止此空间内其他无线装置的相互干扰。

使用本实用新型手持式虚拟空间控制器，可以直接用左手或右手握住控制枪，在空中倾斜、旋转或移动来对虚拟3D场景的画面进行调整，通过扳机式按键5和导航方向键6对虚拟3D场景中的行为进行控制。

先将USB接口24与计算机连接起来，3轴陀螺仪和3轴加速计10放在原始位置，指向原始方向，原始位置P(x,y,z),R(rx,ry,rz)可以预定。然后，用大拇指控制4个方向键，分别控制着场景向四个方向移动；控制枪向前后两个方向移动，在3D场景内驱动场景前进和后退；控制枪向上下左右四个方向偏移，分别控制场景以当前点做左右旋转和上下旋转；同时，以食指控制扳机式按键5，以中指控制导航方向键6，实现鼠标的左右键操作。

使用者只需要在空中移动控制枪，向上下左右四个方向平移，屏幕上鼠标则按比例随着移动，就可以迅速转换成屏幕上光标控制。控制枪操作完全按用户的意志精确控制，手持操作手感舒适、方便，控制灵敏度高。

使用本实用新型手持式虚拟空间控制器，通过计算机操作***驱动软件，既可以在计算机上实现三维场景画面控制，也可以作为普通的空中鼠标在计算机上实现二维画面控制。

本实用新型手持式虚拟空间控制器，不同于常规红外鼠标必须通过红外或激光在桌面上使用，也不同于仅采用2轴陀螺仪的空中鼠标，改变了这两种装置虚拟三维场景控制的缺陷，实现了虚拟空间全方位控制和漫游，集无线鼠标、键盘功能于一体，360度无死角任意操控，有效距离20米，支持手势操控，支持大型的体感游戏。***式设计，符合手握习惯，可以左右手互换操作。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims

1.一种手持式虚拟空间控制器，包括控制枪和一接收器，所述控制枪包括枪体（1），所述枪体（1）上设有扳机式按键（5）和导航方向键（6），所述扳机式按键（5）位于枪把的前方，所述导航方向键（6）位于枪身的后端部，所述枪体（1）内腔中安装有第一电路板（2）和锂电池（4），所述第一电路板（2）上安装有3轴陀螺仪和3轴加速度计模块（10）、第一MCU（11）和无线发射模块（13），所述3轴陀螺仪和3轴加速度计模块（10）和无线发射模块（13）分别与所述第一MCU（11）相连;所述接收器包括壳体（20），所述壳体（20）的一端设有USB接口（24），所述壳体（20）内腔中安装有第二电路板（22），所述第二电路板（22）上安装有第二MCU（21）和与其相连的无线发射模块（23）;所述3轴陀螺仪和3轴加速度计模块（10）采集鼠标在虚拟三维空间场景中的X、Y、Z轴的位置信号并输出至所述第一MCU（11），所述第一MC（11）通过所述无线发射模块（13）和无线接收模块（23）将鼠标位置数据传输至所述第二MCU（21），所述第二MCU（21）再通过所述USB接口（24）将鼠标位置数据输出至计算机。

2.根据权利要求1所述的手持式虚拟空间控制器，其特征在于：其中所述枪体（1）在位于枪把下端设有与其连成一体的延伸部，所述锂电池（4）安装在所述延伸部的内腔中，所述锂电池（4）内嵌电源管理模块（12）,所述锂电池（4）经所述电源管理模块（12）与所述第一MCU（11）相连；延伸部的后端设有充电接口（3），所述充电接口（3）与所述电源管理模块（12）相连。

3.根据权利要求1或2所述的手持式虚拟空间控制器，其特征在于：其中所述壳体（20）上设有指示灯（25），所述指示灯（25）与所述第二MCU（21）相连。

4.根据权利要求3所述的手持式虚拟空间控制器，其特征在于：其中所述3轴陀螺仪和3轴加速度计模块（10）采用型号为MPU6050的模块，所述无线发射模块（13）和无线接收模块（23）分别采用型号为RF2401的2.4G无线模块。