Компьютерный манипулятор¶
Компьютерный манипулятор — устройство ввода информации в компьютер, преобразующее механическое движение руки пользователя в электрические сигналы, интерпретируемые программным обеспечением как координаты курсора или команды управления. Термин является калькой с английского pointer (указатель) и применяется в русскоязычной технической литературе как обобщённое название класса манипуляторов «мышь-подобного» типа. В разговорной речи и кроссвордах слово из шести букв, обозначающее компьютерный манипулятор, — «мышь».
¶Классификация
Компьютерные манипуляторы подразделяются по принципу действия и способу фиксации положения:
| Тип | Принцип действия | Примечание |
|---|---|---|
| Механическая шаровая мышь | Латунный шар касается катков-энкодеров | Доминирующий тип в 1980—2000-х годах |
| Оптическая мышь | Миниатюрная камера снимает микротекстуру поверхности | Вытеснила шаровую мышь к 2006 году |
| Лазерная мышь | Лазерный сенсор вместо светодиодного источника | Повышенная точность на глянцевых поверхностях |
| Сенсорная мышь (touchpad) | Ёмкостное или резистивное поле | Широко применяется в ноутбуках |
| Трекбол | Шар удерживается пальцем, устройство неподвижно | Используется в узких рабочих пространствах |
| Стилус и графическая планшетная мышь | Электромагнитное или ультразвуковое позиционирование | Применяется в САПР и цифровом рисовании |
| Световой указатель (световое перо) | Фотодатчик фиксирует позицию на экране | Использовался в системах с ЭЛТ-мониторами |
¶История
¶Предшественники
Идея устройства, преобразующего движение руки в координаты на экране, появилась раньше персональных компьютеров. В 1946 году Томас Крэнмер (США) разработал световое перо для системы SAGE — сетевой системы ПВО, где оператор указывал цели на экране радара световым пером. В 1954 году в СССР в системе «Аргон-1» конструктора П. М. Немирова использовался подобный принцип.
¶Манипулятор «Мышь»
Первая компьютерная мышь создана Дугласом Энгельбартом в Стэнфордском исследовательском институте. 9 декабря 1968 года Энгельбард и его коллега Билл Инглиш продемонстрировали её публично на демонстрации, вошедшей в историю как «Mother of All Demos». Прототип имел корпус из дерева и один переключатель; внутри располагался латунный шар, катившийся по двум перпендикулярным колёсикам-энкодерам, фиксировавшим смещение по осям X и Y.
¶Массовое распространение
В 1973 году Xerox Alto стал первым компьютером, в комплект которого мышь входила как стандартное устройство. В 1981 году компания Xerox выпустила Star 8010 — первую коммерческую мышь для рынка офисной техники. Широкую известность манипулятор получил после выхода Apple Lisa (1983) и Macintosh (1984), где графический интерфейс с указателем стал основным способом взаимодействия.
В СССР первые мыши появились в 1980-х годах в составе ЭВМ ЕС и Электроника МС-0511; серийное отечественное производство наладили в 1990-е годы, в частности на предприятиях в Санкт-Петербурге и Новосибирске.
¶Устройство и принцип работы
¶Механическая мышь
Корпус содержит свободно вращающийся шар (обычно латунный, диаметром 21 мм, покрытый силиконовым покрытием). Шар приводит во вращение два катка, расположенных перпендикулярно друг другу; на оси каждого катка закреплён перфорированный диск, периодически перекрывающий луч инфракрасного светодиода. Фотоприёмник регистрирует прерывания луча, формируя импульсы, по которым процессор мыши вычисляет смещение. Третий каток служит опорой и стабилизирует положение шара.
¶Оптическая мышь
Вместо шара применяется миниатюрная камера (обычно 18×18 пикселей) и цифровой сигнальный процессор. Камера непрерывно снимает поверхность под мышью, а процессор сопоставляет последовательные кадры, определяя смещение по изменению микротекстуры (корреляционный метод). Светодиод подсвечивает поверхность под углом. Лазерные мыши используют когерентный источник излучения, дающий более контрастное изображение.
¶Интерфейсы подключения
| Интерфейс | Год появления | Особенности |
|---|---|---|
| Serial (RS-232) | 1980-е | Требовал отдельного порта |
| PS/2 | 1987 | 6-контактный мини-DIN, низкоуровневый протокол |
| USB | 1996 | Стандарт де-факто с начала 2000-х |
| Bluetooth | 2002 | Радиоканал, аккумуляторное питание |
| Радиочастотный (2,4 ГГц) | 2000-е | USB-приёмник, низкая задержка |
¶Применение
Компьютерные манипуляторы используются в персональных компьютерах, серверных системах администрирования, промышленных пультах управления, медицинском оборудовании (хирургические роботизированные системы), авиационных тренажёрах. В компьютерных играх применяются специализированные модели с высокой частотой опроса (до 8000 Гц) и программируемыми кнопками.
¶Эргономика и связанные заболевания
Длительная работа с манипулятором связана с риском развития туннельного синдрома запястья, эпикондилита и мышечного перенапряжения. Для снижения нагрузки разработаны эргономические формы корпуса (вертикальные мыши), раздельные кнопки, поддержка плавного скроллинга. В 1990-е годы получили распространение беспроводные модели, устраняющие кабельное ограничение.
¶Интересные факты
- Первая мышь Энгельбарта имела корпус из фанеры и весила около 250 г.
- Название «мышь» закрепилось за устройством благодаря внешнему сходству корпуса с грызуном и кабелю, напоминающему хвост.
- В 2009 году в США прошли первые соревнования по скоростному перемещению курсора (клик-спорт).
¶Источники
- Энгельбарт Д. К., Уотсон Р. «A Research Center for Augmenting Human Intellect» — SRI, 1968.
- Батищев Г. С. «Словарь-справочник по периферийным устройствам ЭВМ» — М.: Финансы и статистика, 1987.
- Розенберг Л. Б., Шнитман В. Е. «Интерфейсы пользователя: учебное пособие» — СПб.: БХВ-Петербург, 2010.
- IEEE Computer Graphics and Applications, статьи по истории графических интерфейсов.