脚用鼠标的研究与制作

徐文武，徐娙梅，蔡本晓

（杭州电子科技大学理学院，杭州 310018）

1 引言

鼠标是PC最重要的输入设备之一。随着操作系统广泛采用图形界面，鼠标在各种应用程序中起着越来越重要的作用。在IEEE会议上第一个鼠标正式露面以来，鼠标从机械到光电，从有线到无线，经历了几十年的发展变化。 鼠标的使用令电脑操作更为简易，而风靡全球的Windows操作系统及其相关应用软件的普及亦加速了鼠标在PC间的广泛应用。

鼠标从问世到现在，大致经历了四种技术上的变化：机械式鼠标、光学机械式鼠标、光电式鼠标和新型光电式鼠标。目前由于机械式鼠标精度有限、传输速度慢及寿命低，所以基本上已被淘汰，光电式鼠标的定位精度多为机械式鼠标的两倍以上。其内部结构比较简单，没有橡胶球、传动轴和光栅轮。要让光电式鼠标发挥出强大的功能，一定要配备一块专用的感光板。发光二级管发出的一部分光照射到下面的感光板上反射回来被光敏元件吸收，另一部分光被感光板吸收而无反射，从而形成了高低电平交错的脉冲信号。

随着时代日新月异的发展和人们需求不断的提高，市场上涌现出一些新颖别致、独具一格的鼠标，如多个同时工作的鼠标、六维鼠标、可接收短信息的鼠标、可“穿戴”的鼠标、可保存网址的鼠标等等。本“脚用鼠标器”已经获得国家实用新型专利授权。

2 脚用鼠标的产生原因和特殊作用

2.1 传统鼠标的不足之处

现在有不少新颖的鼠标，但是绝大部分鼠标还是用手来操作的，多少年来一直被人们所习惯，但人们也发现了一些不足和需要完善之处：第一，对单一的点击动作不频繁的操作，如玩游戏打扑克或棋类时，其动作很少，相隔时间长，老是弯着腰手握鼠标在等对家出手，手臂会很酸，手指又很冷，尤其在冬天。第二，在使用键盘打字的过程中，中途偶尔要使用一下鼠标，右手离开键盘一下又马上要回来，会影响工作效率。是不是可以用脚来代替这个动作呢？像驾驶员一样，手脚并用。第三，一些手部残疾患者，如果能用脚来操作计算机，他们也可以享受现代技术。

2.2 脚用鼠标的优点

脚用鼠标是由普通的光电鼠标通过一系列改造形成的，其中操作包括移动、单击、双击、右击和搓动翻页等。

使用脚用鼠标的同时，原有普通鼠标仍然可以使用，做到手脚并用，将克服现有鼠标存在的上述不足之处，其优点是：第一，对单一不频繁的点击或间隔时间长的动作，只要用脚部的移动和脚板的左右摆动就可实现。既使人们的生活舒适度提高了，同时也降低了劳动强度。第二，对打字者来说，中途有时要用一下鼠标时，用“脚用鼠标”可使其大大提高工作效率。 第三，给手部残疾患者带去了福音，他们也能玩电脑了。第四，手脚动作的合理协调，对人体健康大有好处，“多动腿脚，预防人老”这是俗话。第五，对现代职业病“鼠标腕”、“鼠标肘”有一定的遏制作用。

总之，脚用鼠标能够使人们更加轻松地使用电脑，提高生活舒适度和工作效率，同时又降低劳动强度，而且还具有一定的保健作用。脚用鼠标能给人们的生活带来不少的方便。

3 脚用鼠标的设计思路

脚用鼠标的设计思路是：使用简便、操作容易、通用性好、对环境要求不高。在实现过程中存在以下困难：

第一，把鼠标嵌入鞋子内部用脚的大拇指和小拇指点击左键和右键，只能作演示用，因为人不能总穿同一双鞋，夏天穿凉鞋，冬天就要穿棉鞋了，还有脚码不同，导致一个人的脚用鼠标通常不适合其他人使用；再者一双嵌有鼠标的鞋子不方便用来行走；换鞋比较麻烦，而且不卫生。第二，把鼠标翻个身做，左右键也要倒过来做，不动鼠标而是用穿着鞋的脚在其上移动和点击左右键；可以不要脱鞋，但是时间长了鞋底的灰尘会塞住光的通路，影响鼠标功能，且整个鼠标的体积会做得很大，成本太高。第三，左右各自分开做，左右动作难以协调，操作不方便，成本也高。

鉴于以上种种问题，我们的做法是：把鼠标嵌在一块100mm×150mm的木板或者塑料底板上。通常脚用鼠标都是由右脚来操作的，按左键或者按右键怎么实现呢？我们设计了在底板上设置一条10mm×10×mm×150mm的摩擦力较好的材料做支撑脚板的底座（称搁脚座），脚踩此座上定位，用脚的左倾或者右倾来完成鼠标的左击或者右击操作。至于鼠标的翻页滚轮，我们把它转移到底板的左内侧，需要滚动鼠标的滚轮时用左脚靠着垫板上装滚轮的地方前后平行移动就可以翻页了。另外设计在鼠标中间位置的一条钢丝叫鼠标提起带，它的作用是当需要一个方向更大距离地移动光标时，要提起脚使整个鼠标离开平面而移动位置。

4 脚用鼠标的制作

脚用鼠标的原理方框图如图1所示。脚用鼠标的设计及制作主要分以下几个方面。

4.1 脚用鼠标左右按键的改造和拓展

鼠标的左右键（图2）实际上是两个1×2的微动开关，扩展鼠标左右按键的方式相对比较简单，把微动开关上可用的两只脚用电线引出，再接上另外的开关即可，目前可供选用的开关有薄膜开关、轻触按钮、微动开关等。设计时用每一种开关都做一个样品，再在上面附上一个脚踩的踏板，踏板作用类似鼠标的左右按键，经过反复测试，选出一种综合性能比较理想的开关。

本设计选用两个型号为2A040的微动开关作为脚用鼠标左右键的拓展按键，其体积较小，相对于其他类型的按键也比较结实，且易于安装，也可以选用和原鼠标配套的同型号微动开关。

4.2 脚用鼠标滚轮的改造和拓展

光电鼠标的滚轮大致有两种，一种是通过光电挡光脉冲实现的，叫做光电式滚轮；另一种是通过机械通断脉冲实现的，叫做机械式滚轮。光电式滚轮相对比较复杂，它有一个发光装置和一个接收装置，通过滚轮滚动挡光实现其功能，对光线和距离的要求都很高，改动起来非常困难。而机械式是通过齿轮和一个小金属片咬合实现的，滚轮转动时小齿轮也跟着转动，和小金属片不停开合实现滚动功能，非常方便移动和改造。这里我们选用的是机械式滚轮，原先的滚轮体积太大，就把原先的滚轮去掉，仅留下滚轮杆，然后再用有机玻璃做一个比较小的滚轮，这样便于把滚轮安装到鼠标垫板上。

4.3 脚用鼠标灵敏度的调节

灵敏度调节是脚用鼠标设计和制作中最为关键的问题。普通的手操作光电鼠标的灵敏度相对比较高，把光标指针从电脑屏幕一侧移动到另一侧，17寸显示器的左右距离是320mm，普通鼠标实际仅需移动65mm。约1∶5，而脚相对于手来说灵活程度比较低，因为脚的活动范围大约是200mm，即要达到1∶1.5，所以必须降低鼠标的灵敏度使之与脚相适应。

我们应用一个简单有效的办法，就是在Windows下，“开始→设置→控制面板→鼠标→指针选项→移动”里，有一个“选择指针移动速度”的滑块，如果把这个滑块向“慢”的那个方向滑动，就可以大大降低鼠标指针的灵敏度，我们可以按照自己的需要把鼠标灵敏度调节到适合的程度。脚用鼠标实物外形图如图3所示。

5 结束语

本脚用鼠标是由普通光电鼠标经过改造而成，既保持了光电鼠标的优点，又能很好地适应脚的特点，由于光电敏感度很高，一般不能在普通地板上使用，需要一个比较大的鼠标垫，在Windows下适当设置控制面板里“选择指针移动速度”的滑块后，光标在屏幕上的移动和鼠标体的实际移动距离由原来的1∶5变为1∶1.5，脚用鼠标已经使脚能很轻松地操作了，但是就象我们刚刚使用手用鼠标一样，要有一个熟练使用的过程，像脚的左倾或者右倾和双击等动作，一般一星期时间基本达到熟练使用的程度。

［1］脚用鼠标.http://www.xiaoxiaotong.org/country/accessories/20020708163500.doc[EB/OL].

［2］徐文武，王兴国.脚用鼠标器[P].中国专利：200520101728.x，2006.

［3］机械鼠标的原理.http://www.ednchina.com/blog/tanly8236/8255/message.aspx[EB/OL].

［4］蒋松.最新鼠标应用手册[M].北京：电子工业出版社，1995.