技术领域
[0001] 本实用新型涉及鼠标，特别涉及一种姿态控制笔形鼠标。
背景技术
[0002] 现有的鼠标在使用时均需要在特定的非镜面平面上，通过滚轮或者光电
传感器的检测识别，对鼠标的运动路径进行判断识别。使用时在特定的二维平面内。
[0003] 现有的笔式鼠标是传统鼠标的
变形，可以在一定程度上实现手写功能，但大多数的笔式鼠标依旧采用光电传感方式，在特定的平面上移动实现路径的识别，在使用时依旧受到限制。难以做到复杂的姿态控制，也无法满足使用者的多种使用需求，使用不便，还有待改进的空间。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种姿态控制笔形鼠标，无需限定在特定的平面内进行使用，符合人机，操作更加的简单。
[0005] 本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0006] 一种姿态控制笔形鼠标，包括有呈笔杆状的壳体、安装于壳体一端的笔头；还包括有安装于壳体内对鼠标在空间中移动的速度和方向进行感应识别的九轴传感器；所述壳体靠近笔头的一端供人手握持处安装有触摸以进行控制的
触摸板；
[0007] 所述壳体内靠近笔头的一端沿径向固定安装有回程
支撑板，所述壳体在笔头与回程支撑板之间形成供笔头沿壳体的轴向运动的回程腔室；所述笔头与回程支撑板之间抵接有回程
弹簧；
[0008] 所述壳体于回程腔室处的内
侧壁沿壳体轴向间隔设置有点击触发的第一限位
开关和第二限位开关，所述笔头于回程腔室内的一端周向设置有随着笔头的运动抵接并触发第一限位开关/第二限位开关的限位组件；
[0009] 还包括有响应于触摸板、第一限位开关、第二限位开关及九轴传感器并通讯连接于终端设备的主控模
块。
[0010] 采用上述方案，通过笔杆状壳体及笔头的设置，使得使用者能够以握持笔的姿势进行鼠标的控制，且在笔头处设置的第一限位开关及第二限位开关，能够通过机械两段式的方式对笔头的动作进行识别，配合于九轴传感器的设置，能够摆脱传统的鼠标需要特定平面的使用弊端，操作更加的简单便捷。
[0011] 作为优选，所述壳体的内侧壁开设有供第一限位开关及第二限位开关安装的第一限位槽及第二限位槽；所述壳体的内侧壁于靠近笔头的一侧开设有供限位组件初始及复位时放置的回程槽；
[0012] 所述笔头于回程腔室的一侧周向间隔开设有若干用于卡嵌所述限位组件的卡槽，所述卡槽的端口开设有阶梯面；所述限位组件包括有一端抵接于回程槽、另一端穿设于卡槽内的限位杆；还包括套设于所述限位杆且弹性支撑所述限位杆的限位弹簧；所述限位弹簧一端固定抵接于所述限位杆远离卡槽的一侧，另一端抵接于阶梯面。
[0013] 作为优选，所述回程支撑板上设置有对回程弹簧反馈的压
力进行检测识别的
压力传感器，所述压力传感器通讯连接于所述主控模块。
[0014] 采用上述方案，通过压力传感器与笔头的配合，使得笔头下压的压力能够直接的被识别及处理，进而方便的实现不同压力下笔锋及笔触的模拟及识别，能够模拟传统的笔，方便进行数字化的书写及绘画。
[0015] 作为优选，所述主控模块对鼠标设定的模式包括有：普通模式、书写模式、空中模式；
[0016] 所述主控模块于选择开关切换至普通模式时，屏蔽压力传感器及九轴传感器中三轴地
磁传感器的
信号传递；
[0017] 所述主控模块于选择开关切换至书写模式时，屏蔽第一限位开关、第二限位开关及九轴传感器中三轴地磁传感器的信号传递；
[0018] 所述主控模块于选择开关切换至空中模式时，屏蔽第一限位开关、第二限位开关的信号传递。
[0019] 采用上述方案，通过主控模块的识别、屏蔽及控制，使得笔形鼠标能够实现多种功能的切换运用，满足使用者不同的使用需求，更加的便捷。
[0020] 作为优选，所述主控模块于普通模式时，所述主控模块响应于第一限位开关及第二限位开关，且设定有第一限位开关的触发的基准时长；
[0021] 当识别到响应于第一限位开关触发的时长小于设定的基准时长时，则判定为单次触发；当检测识别到响应于第一限位开关触发的时长达到基准时长时，则判定为持续触发。
[0022] 作为优选，所述壳体的外侧壁上还设置有连接于主控模块以进行鼠标控
制模式选择的选择开关。
[0023] 作为优选，所述壳体远离笔头的一端还设置有用于和终端设备进行
信号传输的USB
接口。
[0024] 综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
[0025] 通过九轴传感器及两段式机械的笔头点触设置，使得笔形鼠标能够脱离使用平面的局限，满足操作者的使用，更加的人机化且使用更加的简单便捷。
附图说明
[0026] 图1为笔形鼠标的整体结构示意图；
[0027] 图2为笔形鼠标的剖视图；
[0028] 图3位笔形鼠标的笔头处的局部剖视图；
[0029] 图4为主控模块的主控芯片引脚图；
[0031] 图6为通讯单元的电路示意图；
[0032] 图7为USB接口的电路示意图；
[0033] 图8为压力传感器的电路示意图；
[0034] 图9为触摸板的电路示意图；
[0035] 图10为充电及升降压电源的电路示意图。
[0036] 图中：1、壳体；11、触摸板；12、选择开关；13、回程腔室；131、回程槽；132、第一限位槽；133、第二限位槽；14、
电路板安装室；15、锂
电池腔；16、USB接口；2、笔头；21、卡槽；31、限位杆；32、限位弹簧；33、第一限位开关；34、第二限位开关；41、回程支撑板；42、回程弹簧；5、压力传感器。
具体实施方式
[0037] 以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0038] 本
实施例公开的一种姿态控制笔形鼠标，如图1所示，包括有呈杆状的壳体1及安装于壳体1一端的笔头2。壳体1的侧壁上安装有选择开关12及触摸板11，且选择开关12和触摸板11位于手握持时拇指按压处的
位置。壳体1远离笔头2的一端则安装有USB接口16。
[0039] 如图2所示，壳体1内部从笔头2至USB接口16分别划分有三个区域，依次为供笔头2触发进行活动的回程腔室13、用于各种
电子元器件进行安装的电路板安装室14以及供电源进行安装的锂电池腔15。通过USB接口16进行无线传输、有线传输及充电，USB接口16处通过安装USB接头，当需要无线使用时，取出USB接头与终端设备进行连接；当需要进行有线使用时，在USB接口16内通过USB接线连接至终端设备，实现有线使用；当需要对鼠标内的锂电池进行充电时，USB接口16通过充电线连接至供电端，实现对锂电池腔15内锂电池的充电。
[0040] 如图3所示，回程腔室13与电路板安装室14之间沿着壳体1的径向固定安装有回程支撑板41，笔头2与回程支撑板41之间沿着壳体1的轴向抵接安装有回程弹簧42。笔头2的上端面及回程支撑板41的中心均沿着壳体1的中
心轴位置开设有圆形凹槽，使得回程弹簧42能够限定在中心轴方向对笔头2进行弹力支撑，进而使得笔头2在下压及松弛时能顺利沿着壳体1的中心轴方向来回行进。
[0041] 回程腔室13内，壳体1的内侧壁沿着轴向依次设置有第一限位开关33及第二限位开关34，且在回程腔室13的内侧壁在对应于第一限位开关33及第二限位开关34的位置开设有第一限位槽132及第二限位槽133，笔头2在回程腔室13的一端周向连接有限位组件，通过下压笔头2使得限位组件能够随着笔头2的移动而能卡嵌于第一限位槽132/第二限位槽133内。
[0042] 回程腔室13在靠近笔头2的一侧周向间隔开设有若干的回程槽131，限位组件在初始及复位时位于回程槽131及笔头2的侧壁之间。回程槽131、第一限位槽132及第二限位槽133之间在壳体1的轴向上相互独立隔离。
[0043] 限位组件包括有抵接于回程槽131的限位杆31以及套设在限位杆31上的限位弹簧32。在笔头2的侧壁周向开设有供限位杆31穿设的卡槽21，卡槽21的端口边缘设置有阶梯面。卡槽21槽底到回程槽131、第一限位槽132、第二限位槽133的槽底的距离大于限位杆31的长度，且卡槽21的端口到回程槽131、第一限位槽132、第二限位槽133的槽底的距离小于限位杆31的长度，卡槽21槽底到回程槽131、第一限位槽132及第二限位槽133的端口处的距离大于等于限位杆31的长度。
[0044] 限位杆31呈T型，且T型的横向段抵接在回程槽131内，T型的竖向段朝向卡槽21，在初始及复位时部分穿设于卡槽21内。限位弹簧32抵接在卡槽21端口的阶梯面及限位杆31的T型的横向段的侧面上，使得限位弹簧32将限位杆31限定在卡槽21及回程腔室13的侧壁之间，沿着径向对限位杆31进行抵接支撑及限位。
[0045] 笔头2的侧壁周向均匀间隔开设有四个卡槽21，限位组件对应设置有四组，且第一限位槽132、第二限位槽133、回程槽131均一一对应设置。通过周向的设置使得对于笔头2的限位更加的稳定，使得笔头2下压的时候方向稳定。
[0046] 在回程支撑板41上还设置有压力传感器5，通过笔头2对回程弹簧42作用力，作用于压力传感器5上，用以检测笔头2的压力，进而通过压力的转换实现对笔触笔锋的识别。压力传感器5采用
薄膜式压力传感器5。
[0047] 电路板安装室14内安装有主控模块，主控模块通讯连接于压力传感器5、选择开关12、触摸板11及USB接口16，还包括有九轴传感器及通讯单元。主控模块根据选择开关12的选取，对鼠标的使用模式进行设定，鼠标的模式包括有普通模式、书写模式、空中模式，同样也可以进行自定义进行自定义模式的设置。
[0048] 九轴传感器采用MPU9250九轴传感器，内部包括有三轴
陀螺仪、三轴
加速度传感器及三轴磁力计；触摸板11采用RP-L
电阻式触摸板11，通讯单元采用WiFi模块，优选为NRF24101，或者蓝牙模块，优选型号为nRF52840，通过通讯单元与USB接口16的配合，实现信号的传递。主控模采用型号为STM32F103C8T6的主控芯片进行信号的接收及发射控制处理。
[0049] 如图4至图10所示，分别为主控芯片、九轴传感器、通讯单元中选用的WiFi模块、USB接口16处、压力传感器5、触摸板11、充电及升降压电源部分的电路原理图，通过相互对应的端口及引脚进行相互之间的信号传递。
[0050] 普通模式为使用鼠标的移动、选取、单双击及菜单的打开。
[0051] 人手握持笔形鼠标时，拇指自然抵接于触摸板11上，笔尖抵接于平面，通过对壳体1的握持移动，九轴传感器内的陀螺仪及加速度传感器对运动数据进行采集及计算，主控模块对九轴传感器中的三轴地磁传感器即三轴磁力计进行屏蔽，并通过通讯单元发送给终端设备，通过USB接口16连接进行无线或有线的方式进行传输，终端设备通过调用鼠标的通用协议，将数据转换成鼠标图标的移动。
[0052] 当点击图标时，向下压笔头2，使得限位杆31进行撞击，将限位杆31下压至底时，即期间依次撞击第一限位开关33及第二限位开关34，完成两次撞击，模拟鼠标左键的双击，并将对应的触发数据进行发送，终端设备调用鼠标的通用协议后进入所点击的程序，松开压力后，笔头2在回程弹簧42的弹力作用下复位，限位杆31回到卡嵌在回程槽131内。
[0053] 当需要拖动图标时，通过移动将
光标移动至图标上后，向下压笔头2，使得限位杆31撞击触发第一限位开关33，并且维持压力使得第一限位开关33持续被触发，主控模块对第一限位开关33的触发时长设定有基准时长，当触发的时长小于基准时长时判定为单次的点击，当触发的时长大于等于基准时长时，则判定为持续触发，调用鼠标的通用协议后，对应对图标的持续
选定，拖动笔形鼠标后模拟移动以在终端设备上完成拖动图标的控制。
[0054] 使用通用鼠标的滚轮操作时，食指在触摸板11上进行滑动，通过检测电阻值的变化判断食指的滑动方向，以模拟鼠标滚轮的上下滚动，完成上下翻页、滚动、缩放等控制。
[0055] 当触发属性栏时，将光标移动至图标后，向下点压笔头2使得第一限位开关33触发一次，对图标进行选定，点触触摸板11进行属性栏的打开。
[0056] 此处在鼠标的普通模式内，触摸板11的点触、上下滑动、第一限位开关33及第二限位开关34的依次触发、第一限位开关33的一次触发及第一限位开关33的持续触发均通过通用鼠标的现有协议进行对应通讯连接，实现对应的功能控制。在普通模式时，主控模块对压力传感器5及九轴传感器中的地磁传感器进行屏蔽。
[0057] 选择进入书写模式时，主控模块根据笔形鼠标内的九轴传感器的陀螺仪及加速度传感器对书写绘画时的路径进行检测，将数据计算通过通讯单元反馈至终端设备，主控模块屏蔽九轴传感器中地磁传感器、第一限位开关33及第二限位开关34的信号，检测压力传感器5检测到的压力，根据书写绘画时，笔头2所带动回程弹簧42在压力传感器5上施加的压力，通过设定的压力大小转换，进行笔锋及笔触粗细的实时调整。
[0058] 空中模式时，主控模块对通过九轴传感器的地磁传感器检测出笔形鼠标相对于地球
磁场的
角度，进而确定笔形鼠标在空中的姿态，通过实时的姿态检测，可控制三维
软件内模型的旋转。
[0059] 例如在EDA中进行3D制图时，每次动作前需要进行原点校正，即对笔形鼠标的当前位置与EDA的三维坐标原点一致对应，为校准原点，将鼠标定义为三维图中的一个点，通过笔形鼠标的移动可以直接在3D图中
指定需要操作的部位。
[0060] 举例，若想将软件中的模型向下翻转，握笔的动作是先上仰，然后向下半圆式挥动。笔向上仰，此时三轴地磁传感器，陀螺仪一直处于工作状态，即一直在监测该笔空间位置的变化，然后食指点按住触摸板11不放，通过程序确定获取现在笔形鼠标的位置为选定的一个点，向下半圆式挥动，此时三轴地磁传感器，陀螺仪通过位置数据比较计算，得到此刻鼠标与校准原点时笔的空间位置变化轨迹，实时反馈到软件的模型中，加速度传感器算出加速度后，反映出翻动的快慢，即为程序中模型翻动的速度，实现软件中模型的运
动能够和笔的轨迹一致，一起向下翻转，进而可做到三维图的显示角度和视角快速随手部运动轨迹而改变，达到用空间动作来对应EDA精确控制显示角度和视角的各种命令操作。
[0061] 锂电池腔15内，安装锂电池对需用电的各元器件进行供电。
[0062] 结合本文所揭示实施例描述的各种例示性逻辑块模块均可借助通用处理器、
数字信号处理器(DSP)、
专用集成电路(ASIC)、现场可编程
门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑组件、离散门或晶体管逻辑、离散
硬件组件或经设计以执行本文所描述功能的任何组合来实施或执行。通用处理器可以是
微处理器，但另一选择为，所述处理器可以是任何常规的处理器、
控制器、
微控制器或状态机。处理器还可实施为计算组件的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合或任何其它这种配置。
[0063] 在本实用新型各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0064] 所述集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对
现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，
服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括U盘、移动
硬盘、只读
存储器(ROM，Read-Only Memory)、
随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0065] 本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本
说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的
修改，但只要在本实用新型的
权利要求范围内都受到
专利法的保护。
