발마우스

아이디어 소개

과도한 PC 작업으로 손/팔에 일시적인 장애가 발생하거나 영구적인 장애가 있을 때 PC 사용에 많은 불편함이 있습니다. 이를 극복하기 위하여 발마우스를 구현해 보기로 합니다. 다음과 같은 효과를 기대합니다.

• 건초염, 손목터널증후군, 오십견 등의 예방

• 복근 운동
  마우스 조작에는 이동과 클릭 외에 마우스를 들어올리는 동작이 있습니다.
  발마우스는 마우스를 들어올리는 동작에 복근을 사용하게 되므로 강력한 코어근육을 만들어줍니다. (아무말 대잔치?)

• 코로나 예방
  발을 사용하므로 마우스→손→코 코로나감염 경로를 차단할 수 있습니다. (점점 더..)

기대 효과는 과장된 측면이 있고 실제로 가장 중요한 목적은 조작감이 어느 정도인지 확인하는 것입니다. 조작감은 실제 구현해서 사용해 보기 전까지는 알 수 없으므로 일단 구현하여 알아보려 합니다. 만약 조작감이 나쁘지 않다면 손/팔 장애시 대체 수단으로 유효할 것입니다.

전반적인 개요

기존 마우스와 기본 구조가 같아서 구현 자체는 특별할 것이 없습니다. 단지 몇가지 생각만 뒤집어 줄 것입니다.

• 손 대신 발
  기본 컨셉
• 마우스 이동 대신 패드 이동
  발마우스는 기본적으로 덧신과 고정판으로 구성됩니다. 센서 자체의 높이로 인해 덧신 중심 영역에 센서 부착이 어렵고 바깥쪽에 부착시 yaw로 인한 오차가 발생합니다. 또한 덧신은 다양한 사용자 발크기에 맞출 필요가 있으므로 가능한 간단한 구조가 유리합니다. 고정판은 마우스 역할을 덧신은 패드 역할을 하여 덧신 구조를 단순화합니다. 센서가 고정판에 위치하므로 두 가지 이슈가 발생합니다.
  1. 좌우 또는 상하 플립
  2. 컨트롤러와 버튼 분리
• 좌우 플립 또는 상하 플립
  센서를 Y축으로 180도 회전한 경우 좌우는 바뀌지 않고 상하가 플립됩니다. X축으로 회전한 경우에는 상하는 그대로고 좌우가 플립됩니다. 이것을 바로잡기 위해 1. 마우스 펌웨어를 수정하거나 2. 컨버터를 추가할 수 있습니다. 1의 경우 대량생산시 비용면에서 유리하고 2의 경우 구현이 간단해집니다.
• 버튼
  버튼이 컨트롤러와 분리되므로 버튼 입력을 처리하는 쪽에 1. 전원이 필요하고 2. 입력 데이터를 컨트롤러로 보내는 통신 방법이 필요합니다.
• 버튼 전원
  유도코일을 사용하여 고정판에서 덧신으로 전원을 무선으로 보내는 방식이 멋있지만 복잡성과 비용이 증가하므로 프로토타입에서는 생략하고 배터리를 사용합니다.
• 버튼 통신
  덧신은 이동하므로 기본적으로 무선 방식이 요구됩니다. 간단한 적외선 방식을 사용합니다.
• 마우스휠과 좌클릭 우클릭
  손마우스는 손가락으로 휠과 버튼을 조작하지만 발마우스는 발가락 사용이 덜 자유롭고 신발로 인해 제한되므로 양발을 사용하여 해결하려 합니다. 이를 위해 덧신과 고정판은 2조가 필요합니다. 왼발 좌클릭 오른발 우클릭이고 한 발은 마우스 이동, 다른 발은 휠스크롤 기능입니다. 휠인코더는 구조적인 문제가 있으므로 마우스 센서 이동을 휠 회전으로 변환하여 사용합니다. 마우스 센서는 2축이므로 횡스크롤 기능도 제공할 수 있습니다.

사용예

• 서서 사용
  불편함 증가 vs 다리운동 증가
• 앉아서 사용
  일반적인 컴퓨터 사용환경에 적합
• 누워서 사용1
  고정판을 바닥에 놓고 무릎을 굽혀서 사용
• 누워서 사용2
  다리판넬에 고정판을 세워두고 '앉아서 사용' 90도 회전 방식으로 사용
• 누워서 사용3
  바닥판 각도를 조절

계획수정

퀘스트1 에서는 고정식 유선 마우스에 덧신 패드로 구현해 보려고 했지만 원래 마우스는 상대 이동을 감지하는 장치이기 때문에 센서를 고정식으로 만들면 편리함이 떨어질 것입니다. 패드 덧신과 센서 덧신 두 가지 모두를 구현하여 비교해 볼 생각도 있었으나 현실적인 제약으로 무리라고 판단하였습니다. 무엇보다 기구물을 만들 여건을 충분히 갖추고 있지 못합니다. 따라서 좀 더 간단하면서도 실용적인 접근 방법을 사용하기로 했고 센서 덧신 형태로 진행하게 되었습니다.,

손마우스와 발마우스의 가장 큰 차이는 휠 동작입니다. 손마우스의 휠 동작을 발마우스에서 따라할 수 없습니다. 퀘스트1에서는 다른 발로 하려했으나 다른 방식으로 바꿨습니다. 일반적인 UI 에서 이동과 휠동작이 동시에 사용되는 일이 드뭅니다, 또한 휠 사용시 먼저 휠에 터치하는 예비 동작이 수반됩니다. 만약 다른 발로 휠 동작을 한다면 항상 휠에 터치하는 예비 동작 상태여서 적합하지 않다고 판단했습니다. 뒷굼치로 휠 동작을 수행하는 아이디어를 떠올렸고 휠 터치와 같이 귓굼치 대기 예비동작이 들어가서 직관적일 것이라 생각합니다. 다른 발은 좌, 중, 우 클릭을 수행하도록 할 것입니다. 처음에는 맨발을 전제하였으나 보통은 신발신고 사용할 듯 하여 발가락으로 클릭하는 동작은 배제하였습니다.

필요한 부품

기본적으로 필요한 부품은 무선 마우스를 분해해서 얻기로 합니다. 희생할 무선 마우스는 좌발용 우발용 2개가 필요합니다. 각각의 리시버 2개를 PC에 연결하면 하나처럼 동작합니다. 좌발과 우발의 구분은 없지만 편의상 우발잡이 기준으로 좌발은 옵티컬 센서를 제거합니다. 그냥 좌, 중, 우 버튼만 담당합니다. 제거한 옵티컬 센서는 우발에 추가되어 휠 인코더 역할을 할 것입니다. 컨버팅을 해 줄 간단한 MCU 하나가 들어갑니다. 기구물은 하이그로시 코팅된 파티클보드가 적합할 것으로 생각했으나 목공기구 사용 여건이 좋지 않아서 시간이 많이 걸릴 것 같아 포기하고 일단 아이소핑크로 제작하기로 합니다.

다이소 무선 마우스

천원의 소중함을 생각한다는 다이소에서 무선 마우스라고 된 것을 모두 사왔습니다. (블루투스 제외)
모두 5소중함으로 20소중함 들었습니다.

	TP108	CMU02	CMU15	EPWM-01
품번	1022643	1026026	1026028	1035696
사진
배터리	AAA x 2	AA x 1	AA x 1	AA x 1
DPI	800/1000/1200	?	1000/1200/1600	1200
버튼	5	3	3	3
링크	다이소몰	다이소몰	다이소몰	도둑토끼의 셋방살이
분해	스티커2, 나사2	나사1	스티커1, 나사2	배터리커버, 나사1
센서	FCT-3065-XY	KA8 / PAW3204DB	KA8 / PAW3204DB	MX8650A
MCU	ZT2550E	TLSR8510EP16	TLSR8510EP16	BYKC68MS
클럭	12MHz	16MHz	16MHz	16MHz
휠인코더	H-11	H-11	H-9	5.5

- 대부분의 마우스는 앞쪽 래치 뒤쪽 나사로 고정됩니다. 나사는 노출되어 있거나 스티커나 배터리 커버 안쪽에 숨어있습니다.
- CMU02 와 CMU15 는 거의 같은 구성입니다.
- 휠인코더는 축의 높이입니다. 접촉불량시 같은 높이 부품으로 교체합니다.
- FCT03065-XY 의 데이터시트는 구하지 못했습니다.
- KA8 데이터시트는 6페이지로 부실한데 알려진 바에 따르면 PAW3204DB 와 호환된다고 합니다.
- MX8650A 의 데이터시트는 구할 수 있습니다.
- 레퍼런스 회로도는 센서와 MCU의 데이터시트를 참고하십시요,.
- 결론 : CMU02, CMU15가 젤 만만하다

컨버터

발마우스에서는 휠인코더 대신 옵티컬 센서를 사용할 것이므로 컨버터가 필요합니다.
컨버터는 옵티컬 센서와는 I2C 통신하고 MCU로는 쿼더러처 인코더 출력을 내보내야 합니다.
(초기 옵티컬 센서중에 쿼더러처 출력이 있는게 있지만 전압이 맞지않고 구하기 힘들어서 포기)
흔하고 간단한 ATMEGA328 을 쓰려고 합니다. 무선 마우스는 저전압으로 작동하므로 최대클럭을 유의해야합니다.
4MHz@1.8V, 10MHz@2.7V 입니다.

아이소핑크

나무를 쓰면 좋겠지만 가공이 어려우므로 아이소핑크를 선택합니다. 큰 힘을 가하면 눌려지지만 조심해서 쓰면 프로토타입용으로는 OK
보통 단열재용으로 사용되기에 다양한 두께로 나옵니다. 규격은 900 x 1800. 30T 를 선택합니다.

제작일정

퀘스트3 휠인코더를 옵티컬 센서로 대체
퀘스트4 기구물 완성