[发明专利]一种脚控位移输入装置及其信号驱动方法

权利要求书

1.一种脚控位移输入装置，其特征在于，通过脚掌操控输入操作，通过直流电机或圆形格栅角位移编码器实现脚底位移信号转化为电信号；最后通过USB接口将信号输入到电脑中，驱动与运动相关的程序；对应于一个人的两只脚，输入装置包括两个相同的脚控位移信号传感器；固定于一个底板上；

所述脚控位移传感器,包括：滚球，支撑轴承总成，软质圆柱，弹性薄片，固定支架，直流电机，运算放大器，单片机；其中：

所述支撑轴承总成，至少为三个，均匀固定设置在底板上，用于支撑滚球，使滚球在支撑轴承总成上朝各个方向灵活转动；

所述软质圆柱、弹性薄片、固定支架、直流电机组成滚球运动信号传感部件；其中，所述软质圆柱固定在一安装轴的一端，软质圆柱与安装轴同轴，该安装轴通过一对轴承固定在固定支架上；固定支架固定在底板上；该安装轴的另一端与直流电机的输出轴同轴连接；每个固定支架外侧设置一弹性薄片，弹性薄片的一端通过螺丝固定在固定支架的外侧，弹性薄片的另一端通过螺丝与底板固定；软质圆柱内侧向滚球，通过弹性薄片的弹力使软质圆柱贴紧滚球；

所述运算放大器、单片机组成滚球运动信号处理电路；其中，运算放大器用于对直流电机输出滚球运动信号进行处理，使其满足特定的电压要求；单片机可以编程一个游戏杆和/或一个鼠标，两者通过一个开关来切换；由于直流电机输出的电压信号正比于转轴的转动角速度，其输出导入单片机中的模数（A/D）转换接口，由单片机获取并作为位移量导入游戏杆或者鼠标的程序，并通过USB接口输入计算机；

对应于一个滚球，所述的滚球运动信号传感部件共有两个，按安装轴的方向相互垂直布置；用于传感两个方向的运动信号；

当脚掌踩动滚球转动时，由于摩擦力的作用，带动软质圆柱转动，从而驱动电机转动，电机转动产生电压信号，电压信号通过加法电路输入运算放大器，再输入单片机；或者通过独立的运算放大器进行前置放大后，输入单片机；单片机通过USB接口与电脑连接；

或者所述脚控位移传感器设计为另外一种形式，即把上述的直流电机改为圆形格栅角位移编码器，并省却运算放大器；具体地，软质圆柱安装轴不是与直流电机的输出轴连接，即安装轴另一端设置一个圆形格栅角位移编码器；该圆形格栅角位移编码器两侧分别安装红外发光二极管和红外接收头；其余配置与上述相同；

其中，角位移传感器的输出信号直接输入单片机；

在这种形式下，所述红外接收头中还设置有两个光电转换器A和B，以及判别电路；所述两个光电转换器A和B，用于将接受到的红外光信号转换为电信号。

2.根据权利要求1所述的脚控位移输入装置，其特征在于，所述角位移编码器输出脉冲信号；该脉冲信号的形成方式如下：一个角位移编码器一圈有多个扇形格栅；当脚掌摩擦推动滚球旋转时，一步可能对应多圈旋转；由于步与步之间的时间间隔t₂相对脉冲间隔t₁较长，这一步一步运动产生一系列脉冲组；两个光电传感器A、B，其横向位置距离相比扇形格栅的周期略有不同，即大于半个格栅周期、小于一个格栅周期，以此来形成两组略微有错位的脉冲信号。