右クリックを求めたOctodonキーボード

この記事は、Octodonモバイルキーボードの登場に関する話の続きです。
ストーリーの始まり： オクトドン：スマートフォン用の快適なキーボードはどうあるべきか 。

このパートでは、このキーボードを作成するというアイデアが、マイクロコントローラーのプログラミングとミニチュア入力要素の設計という、2つの新しい非典型的な活動にどのように私を動かしたかを説明します。



しかし、最初に、私は会社の歴史のギャップを埋めなければなりません。 ご希望の方は、次の部分をスキップして、すぐに詳細にアクセスできます。

少しの歌詞と歴史

2010年には、いくつかの状況がまとめられました。 最初に、スマートフォンでの便利なタイピングへの関心が、ウラル州立大学のレオニード・ヴォルコフの仲間によって示されました。彼はその後ITに投資し始めました。 次に、既存の合板プロトタイプで技術をテストし、新しいキーボードを初めて使用するユーザーのタイピングの開始速度が、携帯電話のデジタルキーパッド（T9なし）でのタイピング速度に匹敵することを確認しました。 これは心強いスタートでした。 第三に、私は特許を申請しました。 第4に、レオニードの助言に基づいて、スベルドロフスク地方のイノベーションセンターから助成金を申請し、それを受け取りました。 私の意見では、キーボードは審査員に強い印象を与えました。 この助成金は、趣味を実際のプロジェクトに変えました。

その時までに、私が個人的な使用のために作られた発明のいくつかは、より広い人々の輪に興味があるかもしれないとすでに確信していたことを付け加える価値があります。 最も顕著な例は、 子供に自転車に乗ることを教えるための簡単な装置 と、DSLRの内蔵フラッシュ用の最も簡単なディフューザーです 。 そのような単純なことはまだ誰も行っていなかったので、新しいキーボードのようなより複雑なことを行うと、最初になる可能性があると判断しました。 私にとってのロールモデルは、Inventistの多方面にわたる中国の創始者でした。そのおかげで、AquaSkipperやSolowheelなど、新しくてワイルドなものがたくさん見られました。

それで、入門部分は終わり、安心して技術的な説明に進みます。

やばい！ 私たちの会社の名前については何も書いていません。 助成金を受け取るために、短時間で法人を登録する必要がありました。 顔、それから「ヨットの名前」の問題は予想外にそして完全に生じた。 私たちは一連の略語を読み、すでに「NIMCO」と呼ばれることに近づいていました（どのように解読されるべきか、新しい入力メソッドに関連するものは覚えていません）が、最終日に私は「Oktodon」栄光の獣オクトドンデグスの名誉。

また、この言葉は、古代の恐竜の名前のように誇らしげに堂々と鳴り、実際には、世界を捕らえると主張する新しいコンパクトな入力デバイスのイメージを反映した、最も小さくて小さな毛皮の動物を表します。 「okto」部分は、新しいキーボードの背面にあるジョイスティックの数を示すヒントとして使用できます。

これですべてです。 以下は技術的な課題のみです。

Galaxy SのBluetoothプロトタイプ

すでに書いたように、合板のプロトタイプは、アニメーション化された画面インターフェースを備えた完全に機能するものに移行する必要がありました。 そもそも電話が選ばれ、それに参加することにしました。 それは当時のAndroidの旗艦であるSamsung Galaxy Sでした。

Androidは、どのアプリケーションでも動作するキーボードを作成できることに惹かれ、キーボードを追加しても電話機があまりにも明確なレンガにならないように、厚さが薄いためフラッグシップモデルが選択されました。

ここで、厚さについて少し説明しなければなりません。 当時、予算のWindows-PDAの厚さは約2 cmで、新世代の超薄型フラッグシップは約10 mmでした。 したがって、私は人々がポケットに2 cmを運ぶので、フラッグシップに10 mmの厚さのキーボードを追加することはユーザーにとって災害にならないことを決定しました。 当然、これは間違っていることが判明し、旗艦は急速に重量を失い始め、古い「極薄」デバイスをレンガのクラスに追い込みました。 また、6か月後、厚さ2 cmのデバイスがレンガ造りの印象的な例になりました。 それでも、それはコンセプトを証明するプロトタイプであり、大量生産ではありませんでした。

新しいキーボードの主な利点の1つは、入力要素を操作する便利さでした。 彼らはすべての方向に押すのに敏感で快適でなければなりませんでした。

長い間、私たちは携帯電話に工場のジョイスティックを使用する道を歩んできました。 これらのジョイスティックは親指で操作するように設計されているため、弱い小指で便利に動かすには、ハイハットの形の追加のレバーが必要でした。 これにより、ジョイスティックのたわみの経路が増加し、デバイスが厚くなりました。
さらに、ジョイスティックを自分自身と自分自身の両方に便利にそらせるには、ジョイスティックカバーの外側部分を内側のものより高くする必要があります。
写真は、最初のプロトタイプで使用されたジョイスティックを示しています。
レバーと指用の「カップ」を備えたジョイスティック、付属物のない同じジョイスティック、および別の同様のジョイスティック。



入力要素のカバーのレリーフは、デバイスにさらに厚さを追加します。 最初のプロトタイプの厚さを減らして、レバーのサイズと指の「カップ」の深さを節約する試みは、スマートフォンの最初のプロトタイプがテキストを入力するのにあまり便利ではないという事実につながりました。 ジョイスティックを押すときつく締まり、加速しようとすると入力要素から指が絶えず滑りました。



このプロトタイプのフラップをスライドさせるメカニズムも理想からはほど遠いものでした。フラップは離れるのを嫌がり、その過程で反り、ケースからフロントジョイスティックに向かうワイヤーを研磨しようとしました。 さらに、スライドする翼の幅も不十分だったため、作業中に親指がcr屈になり、常に電話ケースに触れました。

Galaxy SはUSBホストをサポートしていなかったため、プロトタイプの電子スタッフィングは安価な中国製Bluetoothキーボードの内部にありました。 キーボードの中核はBroadcom BCM2042KFBGチップでした。 点滅に関する情報が見つからなかったため、プログラム済みのキーボードマトリックスにジョイスティックを取り付けました。



ジョイスティックをクリックすると、かなり任意の文字が流れ込むようになりました-レイアウトに応じてそれらを再コーディングする必要がありました。

Eltaronの才能と熱意のおかげで、変更されたキーボードシステムライブラリがコンパイルされました。これにより、Bluetoothキーボードからアプリケーションにストリームを送り 、着信文字をトランスコードして、任意のアプリケーションの任意の入力フィールドに印刷できました。

このように、人間工学的な誤算にもかかわらず、ステージの主なタスクは完了しました。プロトタイプにより、コンセプトを詳細に見ることができました。 その上での印刷は、以前のプロトタイプよりもはるかに遅くなりましたが。

興味深い解決策は、携帯電話用の取り外し可能な背面カバーの形のキーボードでした。 これにより、アクセサリの取り付けに関する問題を解決できるだけでなく、バ​​ッテリーのスペースを節約し、携帯電話のバッテリーから直接Bluetoothに電力を供給できます。 ちなみに、バックカバーの形のアクセサリは、ギャラクシーノートのケースの1つで後にサムスンによって販売されましたが、さらに革新的なスマートフォンメーカーのJollaは、I2Cを介して電力を受け取り、電話と通信できる「スマート」バックカバーの概念を強調しました。 一般的に、この問題では、キーボードについてではありませんが、何らかのリードがあっても「トレンド」でした。
ちなみに、誰がこれらのことを誤って知っていることはありません

最初のUSBプロトタイプ

切断されたBluetoothキーボードからのプロトタイプの実装は、設計上不便であるだけでなく、電話の点滅も必要としました。 幸いなことに、USBホストのサポートは新しいフラッグシップの標準になり、後のプロトタイプの作成が大幅に簡素化されました。

そして、私の次の発見は、電子機器の専門家でなくても、入力デバイス（少なくともプロトタイプ）を作成できるという理解でした。 はい、プログレッシブの世界に大きな遅れがありますが、Open Hardwareを発見しました。 ミニチュアのArduino互換のTeensy 1.0ボード、および後にプロジェクトの開発においてTeensy 2.0が果たす役割を過大評価することは困難です。 Keyboardライブラリクラスを使用してUSBキーボードに基づいてUSBキーボードをプログラミングするのは簡単な作業であることがわかりました。 おそらく、これまでマイクロコントローラーに触れたことのないプログラマーの多くが、Arduinoの最初の知り合いからこのような喜びを経験し、創造性の地平が突然開かれたことを感じていたのでしょう...

次のプロトタイプはタブレット用で、USBで接続されており、Androidカーネルを再構築する必要はありませんでした。 Android 2.3でサポートされるUSBデバイスの数が少ないため、通常のキーボードのふりをしました。 ただし、ボタンの押下がオペレーティングシステムではなくアプリケーションによって処理されるように、回避する必要がありました。 幸いなことに、なんらかの理由でAndroid 2.3は数字キーパッド全体を無視することが判明しました。
最も単純なプロトコルを開発した後、これらの「印刷できない」文字のスキャンコードを送信することにより、オクトドンジョイスティックの逸脱に関する情報を送信し始めました。 システムはそれらを無視しましたが、クリックをキャッチするのは難しくありませんでした。AndroidはLinuxで、生のキーボードストリームは/ dev / input / *を介して常に読み取り可能です。

プロトタイプは、2つの残忍なクランプハンドルの形で作られました。



その中で、保護カバーが取り外された修正工場ジョイスティックを使用しようとしました。これにより、下のジョイスティックの「カップ」を固定することができました。



経験は否定的でした。 ジョイスティックはまったく完全に動作しませんでした。キャラクターは刻印されず、押し付けの努力は異なっていました。 したがって、このステップの主な結果は、通常のユーザーの観点からデバイスを通常の実装に近づけることでした。 確かに、今ではその使用には電話をフラッシュする「オタク」な操作は必要ありませんでした。

私の夢は、動作中のプロトタイプで息をのむほど高速な（モバイルデバイス用）印刷を実証することでした。 しかし、この夢への道の真っ直ぐな壁は、入力要素の問題でした。 私たちのキーボードは、入力要素を選択するという点で非常に不機嫌なデバイスであることが判明し、市場に私たちに合った既成のソリューションはないという明確な感覚を生み出しました。

新しいナノマイクロジョイスティック

私が手がけた安価な入力要素はすべて、ミニチュアメタルドームまたは湾曲したプレートに基づいており、押すことで必要な触感を生み出しました。



ジョイスティックレバーがそれらに作用したとき、彼らは最初に抵抗し、次にクリックして、突然、バウンスすることなく、それらの下の接点を閉じて方向を変えました。 したがって、誰もが機械的入力要素に期待する感覚が達成されました-作動力の明確なしきい値と、このしきい値を超えたときの明確な接点閉鎖。

しかし、親指用に設計された工場用ジョイスティックのメタルドームの剛性は、薬指や小指で操作するのに便利な薄型の入力要素の実装に最適でした。 このサイズの部品の生産は非合理的でした。 かなりの流通が必要であり、正確な組み立ての問題は、実際には、その段階での予算に収まらない独自のマイクロジョイスティックの製造の問題を引き起こします。 それでも、操作が簡単で、明確で小さい入力要素が必要でした。

この決定の結果として殺されたウサギの数が最終的にすべての期待を超えたため、この問題を解決する試みは無駄ではありませんでした。

私は、プリント基板上で直接実行されるジョイスティックの概念について考え始めました。これは、4つのパッドで構成され、各パッドは、いずれかの方向にジョイスティックを押すと共通のアンカーでロックできます。
次の図が私の頭の中に描かれました。
ジョイスティックアンカーに接続された四角形のプレートは、ボードの上に「ぶら下がっています」。 端の1つをクリックすると、いずれかの方向でアンカーが閉じます。 問題は、プレートをどのように修正するかでした。 バネで固定すると、スイッチとして機能するシステムが得られます。



ただし、このようなシステムは、「クリック」感がないため、優れたジョイスティックに大幅に失われます。 結局のところ、「クリック」は、ほとんど労力をかけずに入力要素が実際に静止しているという事実の結果として発生し、しきい値を超えると急激に壊れて接点が閉じ、このプロセスで動きを止めることはほとんど不可能です。 バネを使用する場合、力の増加はジョイスティックの緩やかな傾きにつながります。 接点が閉じているときに力が最大になり、この時点で指の微小振動が接点の跳ね返りを引き起こし、クリックの瞬間は発生せず、指の打撃によってのみ発生する可能性があります。 また、スプリングを使用しても、プレスの方向が明確に離散化されることはありません。プレートはどの方向にも同じように簡単に外れ、方向の選択にエラーが生じる可能性があります。

ソリューションの検索はすぐに磁石の考えにつながりました。 実際、部品が磁石から取り外されると、部品が磁石に引き付けられる力は急速に弱まり、これを使用して正しい「クリック」感触を作り出すことができます。 残った唯一のことは、購入または簡単に作成できる部品を使用してこの仮説をテストするために実装が簡単な構造を考え出すことでした。
結果のデザインは次のとおりです。



ボード上の図は、直径約6 mmの中央の接触領域で構成され、その周囲に4つの方向性の接触領域があります。 中央プラットフォームの中央には、小さなネジ用のネジ山が付いた穴があります。

ボード上のネジで保持されている構造の中央には、脚-直径4.5 mm、高さ1.5 mmの導電性アルミニウムワッシャー、上にリングネオジム磁石D10 d5 h1が置かれ、その上に5 mmの正方形のスチールプレートがあるキノコが立ち上がっています。

通常の状態では、磁石はボードの上に垂れ下がっており、正方形のプレートに磁化されています。 磁石の側面の1つを押すと、最初に抵抗し、プレートから引き離されることを望みません。次に、この側面が外れて、方向接点に到達し、中央接点を方向接点に閉じます。 分離力の圧力を発生させた指には十分な慣性がありますが、プレートが取り外されると、プレートへの磁石の吸引力は急激に減少します。 その結果、接触方向について磁石の明確なクリック音があり、これが受信に必要でした。

また、この設計により、ジョイスティックの任意の部分のクリックを完全に離散化して、4つの方向のいずれかに逸脱させることができます。 実際、サイトから部分的に分離した磁石の回転は、正方形の辺の1つに沿って発生する可能性が高く、入力要素の勾配を設定します。

プレートに四角い穴のある磁石に接着された蓋をデザインに追加すると、以前に使用されていたすべての工場のものよりもはるかに小さい素晴らしいクリックでジョイスティックが得られます。 ジョイスティックハウジングがないため、余分な厚さが節約されます。 組み立てと設置も非常に簡単です。





新しい入力方法を使用した実験における別の重要な利点は、新しいジョイスティックの主な触覚パラメーターを微調整できることでした-応答力は、正方形のプレートのサイズ、および導電性ワッシャーの高さによるジョイスティックストロークの大きさによって決まります。
キーボードの厚さを薄くする位置から新しいジョイスティックを使用することの利点は、明らかでした。



ジョイスティックで磁石を使用すると、後に磁気プレート上にジョイスティックを任意に配置するというアイデアが生まれ、最終的に現在のプロトタイプで実装されました。 もちろん、これを行うには、磁石が固定部分にあるようにジョイスティックを再構築する必要がありましたが、動作原理は同じままでした。 このソリューションにより、ユーザーの手のサイズと作業スタイルに応じてジョイスティックを背面に配置することが可能になり、現在の市場にあるすべてのモバイルキーボードと当社のソリューションの主な違いの1つになりました。

そのため、1つの問題を解決しようとする予想外に持続的な試みも、予想外の競争上の優位性の出現につながりました。


次の号で、オクトドン建設の新しい課題についてお読みください。
ご清聴ありがとうございました！