La présente invention se rapporte à un clavier de commande, comportant un corps qui porte plusieurs touches actionnables par les doigts de l'utilisateur.

On connaît les claviers standards pour ma¬ chines à écrire ou ordinateurs, où les touches sont disposées pratiquement à plat ou en arc de cercle, le principe d'utilisation consiste à appuyer à sa partie supérieure- Cette opération demande un effort de coor¬ dination musculaire et un temps de déplacement entre le doigt et la touche. De plus, en travail dactylo¬ graphique, les mots usuels du type d'activité re- viennent très souvent , par exemple le préambule et la formule de politesse pour les lettres commercia¬ les : Messieurs, Suite à notre entretien .... Veuil¬ lez agréer

Le travail automatique de dactylographier ces formules est effectué d'une manière plus rapide en saisie vocale, à condition de pouvoir intervenir d'une manière quasi-réflexe lors de l'apparition d'¬ une erreur ou d'une modification. Ce qui n'est pas aisé avec les claviers actuels. D'autre part, la position de frappe sur les claviers classiques avec les mains et les avant bras loin du corps, provoque des fatigues dorsales.

- Il existe pour les muets des synthéti¬ seurs à commande par clavier, mais les dispositions de ces derniers ne permettent pas une rapidité ré¬ flexe suffisante pour assurer une conversation à une vitesse convenable.

- Il existe pour les caisses enregistreuses des claviers qui permettent la saisie des prix et

codes des produits, mais l'opératrice doit tourner sa tête pour contrôler les produits puis afficher les prix, ce qui occasionne des erreurs et un sup¬ plément de fatigue. - Il existe des claviers pour machines à commande numérique, mais le clavier n'est jamais à proximité immédiate de la main de l'employé qui con¬ trôle les séquences. Le temps d'intervention entre le moment où une anomalie est détectée et l'inter- vention au clavier est trop long.

- Il existe des commandes par manche des avions de chasse. Le manche est muni de 3 poussoirs actionnés par le pouce du pilote. Mais ces poussoirs sont insuffisants pour commander tous les éléments de l'avion, en conséquence des commandes plus ou moins à la portée du pilote sont disposées autour de son siège. Cependant, la tendance pour de tels avions est l'assistance par ordinateur et commandes électriques propor ionnelles du vol. Les paramètres sont affichés sur un ou plusieurs écrans général de contrôle, que les accélérations sont d'une telle intensité qu'il est pratiquement impossible de lever le bras.

La présente invention a pour objet d'éviter ces inconvénients et de fournir un clavier qui per¬ mette une commande rapide d'un nombre appréciable d'opérations, avec une fatigue et des efforts consi¬ dérablement réduits, et qui dans le cas d'une machi¬ ne volante ou analogue, permette d'assurer sa com- mande même lorsque l'accélération est trop intense pour permettre de bouger les bras.

Elle a en outre pour objet de fournir un clavier qui puisse facilement être équipé de dispo¬ sitifs annexés tels qu'un micro, une tête de lecture

de codes, ou des moyens d'émission de signaux pro¬ portionnels à des déplacements.

La présente invention fournit donc un cla¬ vier de commande, comportant un corps qui porte plusieurs touches actionnables par les doigts de l'¬ utilisateur qui présente la particularité que des dans une moyens sont prévus pour mettre le corps / position à peu près fixe par rapport à la paume et au dos de la main, sans immobiliser les doigts, et que chaque touche est disposée pour être toujours ac¬ tionnée par le même doigt.

De préférence, au moins un doigt peut ac¬ tionner plusieurs touches.

Ce type de clavier est prévu pour : - la dactylographie avec entrée vocale, traitement de textes,

- commandes de synthétiseur pour muets,

- commandes de synthétiseur de musique,

- commandes pour manipulation en télécom- mande de produits dangereux ou contaminants,

- périphérique de saisie pour ordinateur, même en position couchée pour handicapés ou personne soumise à de fortes accélérations,

- caisse enregistreuse, - commandes ou programmation de machines- outils numériques ou autres, ou de synt xeur-robot industriel,

- commandes pour conduite de matériels tous terrains, avions rapides ou engins spatiaux. L'invention sera exposée en détail à l'aide d'exemples de réalisation pratique illustrés par les dessins, parmi lesquels : la figure 1 représente une coupe verticale partielle selon la ligne BB de la fig. 3 d'un clavi- er avec son micro, la partie externe n'a pas été re-

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présentée pour simplifier le dessin, la figure 2 représente une vue suivant la ligne AA de la fig. 3 du même clavier avec l'appli¬ que en mousse de néoprène et les bossages pour sé- parer les doigts, la figure 3 représente une vue en coupe ho¬ rizontale de l'appareil, selon la ligne CC de la fi¬ gure 2. la figure 4 représente une variante de la fig. 3 avec les parties actives des touches assem¬ blées par barrette de 4 éléments. Le pouce est fi¬ guré en pointillés et les touches du pouce ainsi que le dessus de l'appareil n'ont pas été représen¬ tés pour ne pas surcharger le dessin, la figure 5 représente une barrette de 4 éléments de touches, la figure 6 représente la coupe avec les touches du pouce complémentaires au dessin n° 4 pour la compréhension, la figure 7 représente la vue de dessus complète /des fig. I à 3 avec le micro, les voyants, les touches du pouce et la tête de lecture des co¬ des bâtonnets, la figure 8 représente le schéma de fonc- tionnement des circuits du clavier, la figure 9 est une vue analogue à la fig. 4 et illustrant un autre mode de réalisation, la figure 10 est une vue analogue à la fig. 6 et relative à une réalisation très proche de cel- le de la fig. 9, les figures 11 à 17 sont relatives à une variante de l'invention:

Figure 11 représente le clavier sur la main de l'utilisateur. Pour plus de clarté, le pouce

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n'a pas été représenté.

Figure 12 représente le clavier vu de des¬ sus avec les touches du pouce et les voyants de si¬ gnalisation. Figure 13 représente le clavier relié à un dispositif de. traitement du signal ou enregistrement et placé sur un support vestimentaire.

Figure 14 représente un dispositif de con- tacteur à rappel en position neutre assemblé avec une bague de commande.

Figure 15 représente le détail de l'un des circuits de la figure 4.

Figure 16 représente une autre version de réalisation du contacteur commandé par bague. Figure 17 représente une autre variante de réalisation du contacteur commandé par bague.

La clavier décrit aux fig. 1 à 8 comprend un corps 1 maintenu autour de la main de l'utilisa¬ teur au moyen d'un serrage entre la paume, l'é inen- ce hypothénar et le dessus de la main.

Le corps 1 comprend une partie palmaire la et une partie extérieure lb_ qui forme un pont et est articulés sur la partie palmaire au moyen d'un pivot l_ç. Les parties la et lb_ sont de forme adaptée à celle de la main de l'utilisateur dans une position de repos. La partie palmaire porte quatre touches 2 actionnées par le pouce et un micro unidirectionnel 3 est en outre porté par la partie externe. Celle- ci porte en outre sur sa face interne une plaque 4 en mousse de néoprène. La partie palmaire la_ présen¬ te des bossages 5 pour séparer les doigts. La par¬ tie externe lb_ porte des touches 7 actionnées par la face interne des phalanges des doigts autres que le pouce, et les touches 8 actionnées par l'extré i-

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té des phalangines des mêmes doigts, alors que la partie palmaire la. porte pour chacun des mêmes doigts deux touches 8 actionnées par les phalanget¬ tes. Le pouce actionne de son côté les quatre tou- ches 2 portées par la partie palmaire et disposées dans un plan et avec une direction d' actionnement perpendiculaire à celle des autres touches. Des voyants lumineux 9 (fig. 7) sont prévus sur la face supérieure de la partie externe, et celle-ci porte en outre un lecteur de code bâtonnets 10. La partie inférieure 12 de la partie externe lb_ constitue un large appui pour le maintien de l'abducteur du petit doigt .

On observe que la partie externe lb_ compor- te une échancrure entre la section 1 qui porte les touches 6, 7 et la section 15 qui porte la masse plastique de maintien 4. Cette échancrure ' per¬ met l'aération de la zone de l'articulation entre les phalanges des doigts autres que le pouce et les métacarpiens correspondants, pour un meilleur con¬ fort de l'utilisateur. La partie 15 qui porte la masse plastique 4 peut en outre être montée sur un pivot 15 _ pour faciliter l'introduction de la main, comme indiqué à la fi . 6. La figure 8 est un schéma de principe du fonctionnement des circuits du clavier avec le cir¬ cuit 111 pour scruter les touches et transmettre l'a¬ dresse au processeur 112 les mémoires associéesl!3 et 14, l'interface d'entrée du micro 115 le micro 31, l'interface de sortie 116. Un circuit 117 a été cou¬ plé avec le circuit 111 pour assurer la lecture des colonnes de la matrice du clavier.

Selon une première variante, les touches peuvent être assemblées par 4 en barrette . Cette

7.

disposition simplifie la fabrication et la mainte¬ nance des appareils .

D'autre part, différentes forces d'appui sont réalisées par type de barrettes interchangea- blés, l'utilisateur choisissant la force d'appui qui lui convient.

Les touches de l'appareil seront réalisées suivant plusieurs variantes:

1) Touches à relais (relais "REED") dont les contacts sont enfermés dans une ampoule de ver¬ re scellée et manoeuvres par le déplacement d'un petit aimant près de l'ampoule.

2) Touches à tore saturable. Le principe utilise la saturation et la désaturation du circuit magnétique en forme de tore d'un petit transforma¬ teur. Ce changement d'état magnétique est obtenu par le déplacement dans le tore d'un petit aimant lorsque la touche est appuyée. Le transformateur couplé à un oscillateur fournit en sortie un ni- veau détectable lorsqu'il est non saturé. La satu¬ ration du tore supprime la transmission du signal de l'oscillateur au détecteur.

3) Touches à contact mécanique. Les rebon¬ dissements de contacts seront éliminés grâce à un circuit anti-rebond.

4) Touches à effet hall. Le déplacement d'un aimant produit dans un transducteur à effet hall la détection de l'appui sur une touche.

5) Touches à effet capacitif. Une plaque solidaire de la touche augmente la capacité décou¬ plage de deux autres plaques côte à côte lors de l'¬ appui. Ces deux plaques, connectées entre un oscil¬ lateur et un amplificateur provoquent un niveau de sortie très différent suivant le couplage.

8.

6) Touches à membrane. A chaque touche cor¬ respond sur le support une paire d'électrodes iso¬ lées l'une de l'autre. Au-dessus du support, un film de ylar est percé d'un trou en face de chaque pai- 5 re, un élastomère conducteur, placé au-dessus du my¬ lar réunit électriquement les deux électrodes si on l'appuis Cet ensemble est placé en-dessous des ca¬ bochons de touche ou directement sérigraphié afin de symboliser l'emplacement des touches. 0 Une variante particulièrement intéressante de la figure 1 comprend une triple touche phalan¬ gette (11) ce qui amène la suppression des touches phalange (6) et phalangine (7) .

L'objet de la présente invention se déco - 5 pose en parties :

1- le clavier intérieur (13) qui est serré dans la main et qui comprend les touches phalanget¬ tes ainsi que les touches du pouce.

2- le clavier extérieur (14) qui comprend 0 les touches phalange et phalangine.

3- le maintien mécanique contre la main (15) avec la forme d'appui en mousse de néoprène (4) ou autre matériau compressible; une garniture de propreté pouvant en outre être insérée entre l'- 5 appui en mousse et le dos de la main.

4- le micro directionnel pour la saisie vocale (3) . Dans certaines applications celui-ci peut être monté avec un prolongateur de manière à l'éloigner de la main de l'utilisateur. Dans d'au- 0 très variantes comme le pilotage d'engins rapides, le micro peut être remplacé par un laryngophone ou un casque microphone.

5- les circuits électroniques de contrôle et de gestion du clavier qui indiquent à l'aide des

E PLACE-VIENT

voyants (9) le déroulement normal ou anormal du processus de saisie.

6- diverses options comme le lecteur de co¬ de bâtonnet (10) pour les caisses enregistreuses lorsque l'appareil est utilisé en saisie de caisse de super marché. La cellule photoélectrique pour crayon lumineux sur tube cathodique. Le manche à balai ou stick qui permet d'introduire des actions proportionnelles dans le processus de saisie. Le stick se fixe à la partie inférieure de l'appareil (12) , il est solidaire de 2 potentiomètres qui dé¬ tectent les déplacements dans les 2 axes d'un plan de référence. Ce genre de stick est utilisé depuis de nombreuses années en télécommande. Pour certaines applications comme la paro¬ le synthétique un dispositif de co ^' ntrôle de rota¬ tion de l'appareil est intégré; son onctionnement est basé sur le repérage par effet hall d'un aimant placé sur le vêtement de l'utilisateur. Ce disposi- tif permet d'augmenter la combinatoire des touches dans le cas où l'on ne peut se servir que d'une main ou pour intervenir rapidement à la vitesse réflexe sans annuler la saisie en cours, par simple rotation du poignet . Une ceinture spéciale est utilisée pour po¬ ser l'appareil, elle comprend 2 supports en forme de fiche de raccordement (jack) pointes en haut . Ces fiches sont utilisées dans une variante de l'inven¬ tion pour collecter les informations des claviers et pour recharger les batteries des claviers.

La ceinture comporte le dispositif de trans¬ mission à distance des informations du clavier. Na¬ turellement dans la plupart des applications, les claviers sont reliés simplement par câble et par

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connecteur à l'unité centrale de traitement.

Cependant, l'invention permet d'utiliser le clavier sans fils de liaison grâce à la ceinture de transmission. Une autre variante pour l'alimen- tation en énergie électrique des claviers consiste à réaliser des boucles d'induction dans les jacks de ceinture. Dans ce cas, un enroulement secondaire à l'intérieur du clavier, concentrique autour du jack récupère l'énergie et recharge les batteries du clavier.

Pour l'entrée vocale à l'aide du micropho¬ ne du clavier on utilise. la méthode d'analyse des passages par zéro. Cette méthode utilise la dé¬ rivée première du signal vocal pour coder une matri- ce des phonèmes puis la reconnaissance des paroles par le microprocesseur (112) est assurée par comparaison des phonèmes prononcés par le locuteur avec ceux de la matrice. Les éléments de la matrice sont stockés dans une mémoire non volatile, le pro- gramme de conversions et d'analyse est stocké dans la mémoire ROM. Cette méthode étant connue il n'est pas besoin de la préciser davantage.

Une autre technique peut être avantageuse¬ ment utilisée en variante constructive du présent appareil : les phonèmes du locuteur sont analysés par une série de 16 filtres passe bande et sont conver¬ tis à l'aide d'un convertisseur analogique numéri¬ que en information numérique, caractérisant la du- rée et les caractéristiques du spectre de fréquence. Il s'agit par conséquent d'une analyse spectrale .

Les données sont groupées sous forme de tableau, chacun représentant un mot enregistré qui

b ^• ___.--- __;_;__- * 4

sera utilisé par la suite pour être comparé à des nouveaux mots.

L'entrée vocale réduit le temps d'acquisi¬ tion des données, les mouvements de l'opérateur, les besoins en personnel pour la saisie, les temps d ' apprent issage .

On notera enfin que l'appareil de la pré¬ sente invention est réalisé en matière plastique injectée genre ABS ou autre, que certaines parties de liaison démontables, comme la jonction entre le clavier intérieur et le clavier extérieur, seront très bien réalisées en acier inoxydable ou aluminium anodisé.

Enfin, l'appareil peut être pourvu de tou- tes les décorations, peintures, personnalisation, ainsi que des dispositifs d'ouverture et de ver¬ rouillage du maintien du dos de la main.

Des applications particulièrement intéres¬ santes peuvent être la commande manuelle de synthé- tiseur de voix humaine pour les muets, ainsi que toutes les saisies ou commande qui nécessitent une vitesse quasi réflexe.

Les figures 9 et 10 montrent des variantes de construction de l'appareil. Les contacts 6, 7, 8 de phalange, phalangine et phalangette d'un même doigt sont portés par un ^' ême support 19 adapté à la forme du doigt de l'utilisateur, et les supports 19 des quatre doigts sont fixés dans la position convenable par rapport à la partie palmaire la. (non représentée à la fig. 9). Sur la figure 10, les mê¬ mes supports 19 sont reliés à la partie palmaire la par un pivot 20, qui est bien entendu muni de moyens permettant son blocage pendant l'opération et son déblocage pour l'introduction ou le retrait de la

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main .

Ce mode de construction permet une adap¬ tation plus facile à diverses conformations de mains, grâce à un jeu de supports 20 convenables. Les figures 11 à 17 sont relatives à un autre type de construction du clavier.

Celui-ci comporte deux anneaux ou plaques ajourées 21, 22 garnis de matière élastique telle que de la mousse et de forme adaptée pour venir en appui l'un 21 sur la paume, l'autre 22 sur le dos de la main.

Les anneaux ou plaques ajourées sont re¬ liés entre eux par un dessus 23 qui les solidarise à leur partie supérieure. Un dessous 24 les solidarise à leur partie inférieure.

Cet assemblage constitue un châssis géné¬ ral.

Sur ce châssis, sont fixés, au moyen d ^r en- tretoises réglables de manière à s'ajuster à la main de l'utilisateur, quatre contacteurs 25.

Les contacteurs sont commandés par des le¬ viers 26, sur lesquels sont fixées des bagues 27. On dispose d'un choix de bagues pour adaptation aux différentes con ormations des doigts.

Un capotage de protection 28, solidaire du châssis général, est prévu devant les doigts, de ma¬ nière à protéger les contacteurs contre toute action intempestive. On remarque sur le dessus 23 les touches du pouce 29, ainsi qu'une touche 30 pour mise en marche et arrêt du système.

Les voyants 31 assurent la signalisation du mode de fonctionnement du clavier. En effet, lors

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de la saisie vocale, un mot comme cinq peut être interprêté de plusieurs façons. Il importe de fixer à la machine à l'aide du clavier s'il s'agit de cinq en lettres ou en chi fres, si l'on veut marger à cinq, si l'on utilise le code mémoire 5, etc .... Un clavier d'une main possède 4 à 5 tou¬ ches pour le poαce, et quatre touches par doigt, ce qui peut être insuffisant pour un usage en dactylo¬ graphie ou d'autres usages de saisie. Dans ce cas, il est possible, dans la présente invention, d'in¬ clure des inclinomètres réalisés par ampoules au mer¬ cure ou autre système comme aimant et relais reed,

Grâce à cet artifice, l'inclinaison avant, arrière, droite et gauche du clavier fournissent des signaux électriques qui, en combinaison avec les autres touches, portent le nombre de signaux touches plus un sens inclinomètre à quatre vingt environ, ce qui est plus que suffisant pour les ap- plications envisagées.

Une autre variante de l'appareil consiste à connecter un enregistreur pour utilisation, en temps différé. Une piste ou une partie de l'enre¬ gistreur captera le son, l'autre captera les codes claviers.

Une autre variante qui est illustrée par la figure 3 consiste à relier le clavier par une connexion 32 à un émetteur haute fréquence 33, ali¬ menté en énergie par un pack batterie 34. Cet émet- teur sert de support au clavier lorsqu'il n'est pas utilisé.

L'ensemble est fixé sur un support en cuir ou en plastique 35 pour fixation sur les vêtements.

Les informations ainsi transmises sont re-

cueillies par un système informatique pour le trai¬ tement. Dans ce cas, il est particulièrement inté¬ ressant de communiquer avec le système en mode du¬ plex, les commandes 36 permettent de sélectionner le mode de transmission.

Un autre mode intéressant est la double transmission dont le retour s'effectue par l'inter¬ médiaire d'un synthétiseur de paroles. La sortie du haut parleur 37 renseigne l'utilisateur sur la bonne saisie des informations.

Il est à noter que lorsqu' une erreur de saisie vocale s'est produite, il est inutile de se servir du clavier en mode dactylographique, il suf¬ fit de l'utiliser en mode épeler . Les ensembles de commande du clavier com¬ portent une bague 27 qui est légèrement incurvée de manière à s'adapter à la forme des secondes articu¬ lations interphalangiennes. Cette forme fonctionnel¬ le permet de tirer suivant le sens A de la figure!4, c'est-à-dire selon l'axe de la bague 27.

Il faut remarquer sur la figure 11 la posi¬ tion de la main de l'utilisateur : c'est une posi¬ tion de relaxation pour les muscles de l'aponévrose palmaire et les muscles lo bricaux, ce qui permet d'obtenir, sans effort, une position stable de réfé¬ rence sur le contacteur.

Il a été observé que les mouvements les plus f ciles à obtenir séparément par chaque doigt , et en même temps susceptibles d'action réflexe, sont ceux qui sont repérés sur la figure 14 par les direc¬ tions A.B.C.D. et qui correspondent respectivement à des pivotements du doigt autour du centre de la main et à l'ouverture ou la fermeture du doigt. Sur cette figure, la tige 26 du contacteur est protégée, à

= - - *

sa pénétration dans le contacteur, par un petit soufflet 38.

Cette tige est percée d'une lumière 39 qui doit tourner ou se translater autour de l'axe 40. Dans le cas d'un déplacement suivant l'axe

AB de la bague, ce sont les touches A ou B qui se¬ ront activées. Si, au contraire, il s'agit d'un dé¬ placement suivant l'axe CD, ce sont les touches C ou D qui seront activées. Les contacteurs 25 peuvent s'assembler mécaniquement entre eux suivant diffé¬ rents procédés, tout en permettant un réglage au mo¬ ment de l'assemblage.

Ces techniques, comme les pions crantés, les queues d'aronde, les adhésifs sont connus; nous ne les décrirons pas plus avant.

De même, il a été représenté figure 15 un détail d'un contact 41, mais d'autres variantes existent, font partie de l'état de la technique et peuvent convenir pour la présente invention. On remarque le poussoir 42, la capsule 43 qui fait le déclic et le contact 44 sur les fils 45. Ce type de poussoir convient bien à cette appli¬ cation, en raison du déclic qui rend l'usage du cla¬ vier plus aisé. Cependant, avec des touches inté- grées au contacteur comme sur la figure 16, et ne possédant pas de déclic, il est possible d'obtenir un fonctionnement satisfaisant. Pour cela, le dépla¬ cement du levier 26 doit être suffisamment dur et le contact doit, en même temps, déclencher un bip sonore .

Sur la figurel6, la position centrale est obtenue grâce à des plots en néoprène 46. Des limi- teurs de course 47 permettent, en outre, d'établir les contacts sur les fils. Un boîtier de connexions

48 est prévu à l'arrière de l'appareil.

Sur la figure 17 un effet sensitif est obte¬ nu lorsque le ressort 49 ploie au moment du contact. Pour la réalisation des contacteurs, on peut emplo- yer des touches à relais "REED", des touches à ef¬ fet HALL, des touches à effet capacitif, des touches à membrane .

Il est recommandé d'utiliser des circuits anti-rebond sur les touches. Le clavier selon l'invention présentement décrite peut être réalisé en plastique ou en métal, avec certaines parties démontables, avec des déco¬ rations et, en conjonction, avec d'autres systèmes de saisie - (vocale, lecteur optique, etc...). L'invention est particulièrement indiquée pour la saisie d'in ormation.

Il est possible, par réflexes, d'actionner les différentes touches ce qui, combiné avec un ap¬ pareil de saisie vocale par laryngophe ou autre, autorise une saisie plus efficace en temps réel.

Pour l'utilisation d'un tel clavier, l'¬ apprentissage, très rapide, s'opère par exercices programmés et s'apparente à l'apprentissage du code MORSE par actions réflexes.