一種新型鼠標的設計

竇松海 黃 金

（上海電機學院，中國 上海 201101）

目前市場上的鼠標產品，在使用過程中要在鼠標墊上移動較大范圍，占用空間較大，不適于在較小空間使用，也不適宜在不平整的表面使用，比如桌面不平整，就會使鼠標無法正常移動，無法準確定位；目前常規鼠標無法實現空中操作，總依賴要在另一個平面移動，才能實現定位，適用范圍小。

1 結構方案提出

在圖1中，采用了滾動球和光感芯片的相對移動，替代了傳統的桌面和光感芯片的相對滑動；LED燈發出的光通過導光棱鏡凸透鏡1將LED發散光轉變為平行光射向導光棱鏡面1，反射的平行光射向導光棱鏡面2，經導光棱鏡面2反射的平行光射向滾動球的照亮區域（位于導光棱鏡凸透鏡2的正上方的球面上），球面的反射光經過導光棱鏡凸透鏡2匯聚后射向光感芯片鏡頭；光感芯片鏡頭通過不斷地拍攝滾動球的照亮區域來獲取滾動球的照亮部分的圖像，經過對比前后圖像的差異，經過芯片的內部的計算將獲取的數據輸出。

本設計移動鼠標，可以在較小空間使用；在不平整的表面使用不影響定位效果；能實現空中操作，不依賴要在另一個平面移動，就能實現定位，適用范圍更廣。

具體實施方式：

實施例1 操作方式1：放在桌面上，通過手指滾動球，實現鼠標的移動，配合左鍵，右鍵，滾輪和中間鍵來實現鼠標的功能。

實施例2 操作方式2：將鼠標握在手中，離開桌面，實現空中操作，其他操作如方式1。

2 建模

在主體的參數擬定后，我們就利用solidworks2013軟件開始了建模過程，包括，鼠標外殼左、右，按鈕，滾輪，微動開關等所有零件如圖2、3 所示。

3 PCB板的推疊

PCB板的厚度做成1.6mm，Z方向定位好后再做出PCB板的長和寬，長和寬是根據在保證能夠放下所有的電子零件，又和其他塑膠殼沒有干涉的情況下設計的。PCB板的尺寸方面：為了免板邊強度不夠而斷裂，孔邊到板邊的最小距離為1mm，為了便于加工，PCB板的外形設計是以簡單，節省空間為目的來設計的；在確定尺寸時，為了便于組裝，PCB板與外殼的裝配間隙最少保留單邊0.5mm以上，考慮到線纜要從上面繞到下面，還要留出走線的空間。

4 部分關鍵零部件的設計

根據相關資料，查得滾輪因其要通過10萬次以上的滾動壽命測試，所以材質一般選擇POM和PC。wheel最重要的部分是和編碼器配合的六角頭部分，六角頭邊到邊的尺寸一般做到1.72±0.03mm(如下圖)。

此尺寸太大，會造成中鍵彈力重，太小，會造成encoder掉格(即六角頭打滑)，甚至在滾動wheel的時候出現異音。六角頭插入encoder的長度一般取1.9mm，六角頭設計得不要太長，靠wheel的內側做一小于六角頭的圓柱，六角頭外側做成倒角，這樣既可減輕中鍵的手感又方便組裝。如圖7（右）所示。在做建模時要嚴格要求同軸度和同圓度要高，否則會影響操作手感。

橡膠套套在滾輪上，這樣按中鍵的時候才舒適，硬度一般取50～60度，材質一般用橡膠或者硅膠。橡膠套外形做成圓形。內表面則做成槽形套在wheel上，內表面與滾輪外表面做成過盈配合，單邊過盈量為0.2mm，這樣才不會橡膠滾動時與滾輪產生打滑的現象。內圈槽邊不要太高和太厚，高度和厚度都不要超過2mm，不然的話會很難組裝。橡膠套設計成左右兩邊對稱。

5 裝配

在各零件建模完成后，我們開始實行了裝配的過程，先從小裝配體開始，然后逐個形成總裝配體。

為了避免干涉的產生，干涉檢查是借助軟件solidworks的功能實現的.干涉檢查還分靜態干涉檢查和動態干涉檢查，靜態干涉檢查是指在組裝好的情況下進行的檢查，動態干涉檢查是指零件在運動的時候或是零件在組裝過程中的干涉檢查。靜態干涉檢查進行比較容易，動態干涉檢查進行起來就比較麻煩，但也不能不做。在運用運動仿真模塊進行運動仿真時，當運動到某一個位置，它們之間的間隙變成最小時，檢查了這個間隙值，看此間隙大于這些值的總和，發現了分干涉的地方，根據干涉情況，對模型進行了處理，避免了干涉的影響。

6 工程圖

因為本設計所采用的實物加工手段為3D打印技術，并且建模過程中，每個零件都是按照1：1的比例建模而成，因此整個建模過程，就是一個完整的尺寸確定的過程，在使用3D打印技術進行加工時，首先要將solidworks生成的文件轉換為STL格式，這個轉換過程，可以直接使用solidworks完成，轉換完成后就可以將文件導入3D打印機進行打印，打印完成后，進行打磨、上色等處理后，鼠標的外殼部分就完成了，打印完成的部分外殼實物，如圖19所示。

此外，如果不采用3D打印技術，solidworks也可以直接根據建好的模型導出工程圖，進行加工，這里就不再進行導出工程圖的步驟了。

7 推廣前景

這是一種全新的操作方式，可以有效節約我們的操作空間。通過酷炫的造型和舒適的操作感受可以給我們良好的視覺感受和減少我們的疲勞感。與傳統的光電鼠標相比，可以更迅速、精準的定位，具有良好的市場前景。

［1］姚君.基于人機工程學知識的設計認知與應用方法研究[J].

［2］張同.產品系統設計[M].上海人民美術出版社.