Teclado Squeezebox

Diseñé y fabricé un teclado ergonómico dividido basado en ideas que había querido probar durante mucho tiempo. Las principales características del teclado son las siguientes:



  • Diseño separado
  • Columnas iguales de claves
  • Desplazamientos de columna personalizables
  • Desplazamiento vertical ajustable para cada dedo
  • Grupo de pulgar de 6 teclas




Teclado Squeezebox dividido





Vista superior del lado izquierdo del teclado Squeezebox 21a



Posición estacionaria





Apoyando las manos en las filas media e inferior



Creo que el elemento de diseño principal que distingue a mi teclado de otros similares es la forma de las filas media e inferior. Están en un ángulo agudo de 100 grados, y la posición inicial de los soportes para los dedos son los dedos en la fila central y las almohadillas en la fila inferior. Puede imprimir en la fila central mientras mantiene el contacto con la fila inferior y viceversa. Es decir, sus dedos no necesitan llegar a ningún lado para presionar dos teclas.





Presione la fila del medio





Presionar la fila inferior



Además, dado que los interruptores están en un ángulo tan agudo, puede presionar ambos con un dedo mientras presiona en la esquina. Ambas teclas se presionan y sueltan al unísono. Es decir, después de agregar un combo QMK al diseño, cada dedo tiene tres símbolos que se pueden manejar sin llegar a ninguna parte.





Acorde de un dedo en las filas media e inferior



También hay una fila superior, que se ubica e inclina para que necesites alcanzarla mínimamente, es decir, obtienes 4 teclas por dedo. La fila superior está tan cerca que si la alcanzas, fallarás. No es necesario que se acerque a él. Solo tienes que "pensar" y estarás dentro.





Presione la fila superior



Ubicación física de los interruptores





Rejilla principal para 4 dedos y grupo para el pulgar



Tenemos una rejilla de 3x5 para 4 dedos y 6 teclas para los pulgares, por lo que hay 21 teclas para cada mano, para un total de 42 (¡genial!). El grupo de pulgares contiene pares de teclas en un patrón de chaise longue: una tecla es plana y la otra inclinada en ángulo, lo que las hace fáciles de presionar individualmente o en acorde. Una columna en el medio es la posición inicial para el pulgar, la segunda debe presionarse moviendo el pulgar hacia adentro y la tercera moviéndolo hacia afuera.



Ergonomía y personalización



El espacio entre filas está diseñado para ser lo más cercano posible a las dimensiones de los interruptores Kailh Choc. Sabía desde el principio que necesitaba una disposición aún más ajustada, y si se vendieran interruptores más pequeños, lo habría hecho aún más compacto, pero mi sistema ya es casi ideal.



La altura de cada columna se cambia en el CAD parametrizado para las paredes delantera / trasera, para el ajuste es suficiente ingresar los parámetros e imprimir la nueva pared. Básicamente, cada columna tiene su propia altura del estante que la sostiene.



Para ajustar el rango, la columna de cada dedo se coloca en las ranuras que le permiten moverlo unos 15 mm. Basta con aflojar un poco los tornillos, ajustar las posiciones de cada pasador y luego apretar los tornillos.





Soporte del grupo de



pulgares para ajustar la altura y la posición X / Y El grupo de pulgares se puede subir / bajar imprimiendo una longitud diferente del cilindro del pulgar. Puede moverlo de izquierda a derecha y más cerca a lo largo de la rejilla de orificios para bujes roscados. Hasta ahora solo he probado dos posiciones, así que solo inserté los casquillos roscados en dos agujeros, pero en teoría, el casquillo roscado podría insertarse en cualquier agujero redondo debajo del grupo de pulgar.



Además, el grupo puede girar alrededor del eje del perno que lo fija a la carcasa del teclado.



Mi objetivo inicial era convertir un teclado en un dispositivo que se pueda personalizar para la mayoría de las personas. Probablemente, esto se puede hacer cambiando las alturas de las columnas utilizando soportes que se asemejen a piezas de LEGO. Pero en esta etapa, para ajustar las alturas de las columnas, debe imprimir especialmente los detalles. Todo lo demás se puede ajustar mecánicamente, al menos dentro de los límites de la longitud de los cables.



Interruptores desnudos



¡Sin mayúsculas! Los interruptores Choc tienen vástagos ideales. La geometría compacta que quería requiere un espacio extremadamente pequeño entre los interruptores de la fila media e inferior, y las tapas se interpondrán en el camino. Cuando se ve desde un lado, notará que el apoyo para los dedos del desviador de la fila inferior cuelga ligeramente sobre el soporte del desviador de la fila central. Estrictamente hablando, las teclas podrían usarse en la fila superior y en los grupos de pulgares, pero prácticamente no tienen ningún sentido, y creo que el teclado se ve increíblemente genial sin ellas. Es como una bicicleta de piñón fijo del mundo de los teclados. Los interruptores se giran 90 grados desde la posición estándar para reducir el espacio de presión de la columna para cada dedo individual.



Conexión y soldadura



Me gustaron muchísimo algunos de mis primeros prototipos. Por ejemplo, este, que era un bloque vertical, se ajustó en dos direcciones con varias ranuras.





Este prototipo parecía genial, pero soldar dentro de todos estos estuches sería una verdadera pesadilla,



pero luego me di cuenta de que no había forma de que pudieras entrar allí con un soldador para conectarlos a todos. Tuve que soltar varias versiones antes de decidirme por algo que pudiera soldarse.



El diseño actual de la pared extraíble también simplifica el cableado manual. Hice tres pasos de soldadura con cada interruptor cuando se quitó por completo de la carcasa y luego los pegué en su lugar. Ayudó mucho en la construcción. Con este esquema de trabajo, la conexión de los cables se puede hacer con una sola pared fija, por lo que en el otro lado hay mucho espacio para el soldador y mover los cables manualmente.





Soldar antes del montaje





Conectando columnas de dedos mientras solo una pared está unida



Llaves debajo del reposamuñecas



Para obtener la geometría de presión más cómoda, la fila inferior del Squeezebox requiere un reposamuñecas alto para permitir que los dedos cuelguen sobre el borde y toquen las teclas.



Soporte de rodilla



Mientras jugaba con el revoltijo de dos teclados separados en mi escritorio, accidentalmente puse el Squeezebox en mi regazo y me di cuenta de que podía alinear los reposabrazos de mi silla con los reposamuñecas y conseguir una posición muy cómoda. Los antebrazos descansan sobre los reposabrazos de la silla y los reposamuñecas están directamente frente a ellos a la misma altura. El soporte también puede ser una superficie de ratón en el medio. Por lo tanto, por ahora, planeo usar el teclado en mi regazo como mi pose principal. Pero es muy conveniente trabajar con ella incluso cuando está acostada sobre la mesa.





Soporte para rodillas y reposabrazos para sillas



Impresión 3d



Esta versión consta de seis partes independientes. Los conecto perforando orificios en las superficies de inserción del buje roscado y sujetando las piezas con pernos M3. Nunca antes había usado casquillos roscados en la impresión 3D; resultaron ser geniales, son muy fáciles de modelar y montar con un soldador. Los amo y los usaré en proyectos futuros.



Después de cortar, no es necesario sujetar ninguna pieza. Imprimí una pequeña arandela para el perno que sostiene el microcontrolador Elite-C para evitar que la cabeza del perno provoque un cortocircuito en la PCB.



El crecimiento de mis habilidades de modelado es muy notable mientras trabajo en el proyecto. Modelar las primeras partes y prototipos tomó muchas horas de trabajo en FreeCAD, comencé de nuevo muchas veces y creé muchas versiones de los archivos en git. Pero al final del proyecto, modelé la pared interior con espacio para el conector RJ-9, el microcontrolador y el puerto USB-C en menos de una hora, e imprimí todo con éxito en el segundo intento.



Al principio, no entendí una cosa simple que resultó ser muy conveniente: para un teclado dividido simétrico, casi todas las diferencias entre los lados derecho e izquierdo se pueden transmitir realizando una imagen de espejo en un programa de corte. Esto significa que solo necesita modelar la mitad en CAD.



Curva de aprendizaje



En general, el entrenamiento no es muy diferente de mi ergodox habitual, especialmente porque reduje gradualmente el número de claves de mi ergodox a lo largo de los años, aprendiendo nuevas características y técnicas de diseño de QMK. Sin embargo, el cambio es lo suficientemente drástico como para reducir mi velocidad de escritura de 60 palabras por minuto a 20 palabras por minuto. Todavía no he escrito mucho, porque todavía estoy mejorando la distribución del teclado en el área de puntuación y otros aspectos. Estoy seguro de que después de una semana o dos de práctica por la noche, habré ganado suficiente velocidad y precisión para cambiar al uso diario.



Detalles de las partes del teclado



Usé interruptores Kaihl Choc Red: interruptores lineales, de perfil bajo y silenciosos con baja fuerza de actuación. Usé Elite-C como microcontroladores. Las partes del teclado están conectadas mediante un cable RJ-9 y una configuración en serie del software. Los manguitos roscados están diseñados para tornillos M3. Con todo, este es un enfoque bastante estándar para hacer un teclado casero con cableado manual.



Diseños de teclas



Mi brazo estaba dolorido debido a esguinces crónicos de tendones cuando el dedo meñique se extendió hacia la columna exterior y presionó un acorde con Shift en mi ergodox, por lo que tenía una fuerte motivación para reducir la carga en el dedo meñique y transferir la carga al dedo meñique. pulgar, debido a esto en mi no hay columnas de los meñiques en el teclado. Shift y Control / Escape se movieron debajo del pulgar (y / o en un combo QMK, pero todavía estoy trabajando en ellos), y Tab se movió a la capa de navegación, por lo que el dedo meñique se quedó con solo presionar las teclas de letras. Algún día probablemente cambie a un circuito que minimice la tensión en los dedos meñiques, por ejemplo, BEAKL, pero no quería acostumbrarme a él mientras dominaba un nuevo teclado.



Dejé una columna interior para arrastrar porque quería mantener la capa base para Dvorak, así que no salté directamente a algo nuevo. Es decir, la columna interna realmente solo es necesaria para facilitar mi transición al nuevo teclado, pero eventualmente probablemente crearé un diseño que no lo requiera y me deshaga de él. Para reducir la distancia que el dedo necesita para moverse hacia los lados, las dos columnas internas están ubicadas en la misma placa, por lo que el espacio es bastante pequeño, solo 2 mm.



El proceso de explorar las posibilidades, incluidos los modificadores, aún no ha terminado. Probé los modificadores de la fila principal, pero con Dvorak son muy propensos a falsos positivos en la mano derecha con combinaciones como th y ns, así que los moví a la capa inferior de mi ergodox. Pero si pones modificadores en la fila inferior de Squeezebox, entonces no puedes crear combos con ellos, razón por la cual pierdo gran parte del potencial de este diseño. Supongo que la próxima vez probaré modificadores solo para Ctrl y Alt en la fila superior para poder presionar combos de un solo dedo en las filas central e inferior. Tener tantas teclas para los pulgares crea grandes posibilidades, especialmente para acciones que solo se necesitan ocasionalmente.



Si tiene curiosidad por los detalles, en mi la bifurcación QMK tiene mi diseño.



Video





Conclusiones sobre la creación de un teclado casero que funcione



Fue un proyecto muy emocionante. Quería implementarlo desde que describí por primera vez el concepto de teclas en ángulo a mi colega de teclado Michael Sloane en enero de 2020. Mi experiencia con CAD e impresión 3D era muy baja y nunca antes había creado CAD parametrizado, solo trabajé un poco con TinkerCAD y SketchUp. La parametrización es absolutamente esencial para proyectos como este, así que investigué un poco sobre la pila de software dactyl manuform (clojure, openscad), pero terminé simulando todo en FreeCAD con buenos resultados.





Proyecto FreeCAD que muestra los parámetros de la hoja de cálculo y el modelo de la pared principal



Este proyecto requirió al menos dos meses de trabajo significativo por las tardes y fines de semana, así como el desarrollo de una gran cantidad de prototipos (más sobre esto a continuación). He soldado varios kits de teclado antes, pero nunca conecté cables manualmente ni configuré el firmware QMK yo mismo. Sufrí mucho con el firmware del microcontrolador y cómo conectar las conexiones de los cables al firmware. Estoy agradecido con las muchas personas en los foros de Discord y Slack que respondieron a mis preguntas y me ayudaron con los problemas todas las semanas.



Planes para la nueva versión



Lo que no me gusta de esta versión es que el ángulo entre las filas superior e intermedia de los dedos anular y medio es demasiado agudo. Realmente no puedo escribir en la fila superior con la punta de los dedos como estaba previsto. En cambio, las uñas rayan la tapa. Esto se debe a que originalmente diseñé una orientación vertical estilo joystick en la que este ángulo está bien. Pero en el proceso de trabajo, cambié a la orientación horizontal y no entendí que esto afectaría la geometría. Este ángulo es ideal para el dedo índice y el meñique, lo cual es un poco extraño, pero en la próxima versión, la fila superior para los dedos anular y medio seguirá siendo casi plana, alrededor de 170 grados.



Agregué ranuras para los imanes para poder montar el teclado y los reposamuñecas en una placa de acero pegada a una pieza de madera contrachapada de 1/2 "para el soporte para las rodillas. Quizás pueda reemplazar el cable RJ-9 enrollado por uno plano para que se puede unir a la madera contrachapada y pasarla por el borde, liberando así por completo el centro del soporte del mouse (o para el café cuando el teclado está sobre la mesa).



En este diseño, no tomé en cuenta la necesidad de espacio para el botón de reinicio físico, porque pensé que haría la clave de reinicio en el diseño. Resultó ser una decisión muy optimista, así que tuve que pegarlo y cuelga de los cables. En la próxima versión, encontraré un lugar adecuado para ello. Esperaba que la configuración y el flasheo de QMK fueran un proceso bastante rápido y solo necesito algunos flashes. Qué equivocado estaba. Pasé unos días enteros depurando comportamientos extraños: al principio, 39 de 42 teclas funcionaron, y luego, de repente, ninguna de ellas funcionó, luego accidentalmente solo la fila inferior comenzó a funcionar, luego todo comenzó a funcionar, pero las teclas estaban en el lado opuesto orden, y así sucesivamente.



Agregaré una pared exterior simple que se unirá a las paredes principales a través de casquillos roscados. Esto asegurará que toda la estructura esté colocada uniformemente.



También estoy considerando rediseñar completamente el grupo para los pulgares. Probablemente, colocaré las llaves de la fila superior una al lado de la otra.



Tengo un carrete de PLA Prusament negro que se verá genial con los interruptores Choc Red.



Largas semanas de creación de prototipos





Uno de los primeros prototipos verticales con dos niveles de ajuste mediante slots y slots.



Inicialmente pensé que sería una estructura vertical a modo de joystick, similar a la Concertina de Viktor Aikman. Después de una gran cantidad de prototipos, que decidí dejarlo este requisito añadido de complejidad-y optar por un diseño de inclinación horizontal estándar.



Elegí el nombre "Squeezebox" porque la posición de la mano y el apriete de las teclas hacían que pareciera un acordeón o concertina. Squeezebox es un término del argot para este tipo de herramientas. Incluso después de que decidí diseñar el diseño horizontal, el nombre se mantuvo porque las cajas tenían forma de caja y las teclas de las esquinas estaban apretadas, por lo que se sintió bien.



Además, estoy muy interesado en la orientación vertical combinada con la presión de los interruptores, porque solía tocar el saxofón y me gustaría sentir movimientos similares al escribir.





Prototipo vertical, ajustable por hileras de ranuras y pernos



El diseño de las columnas principales de cuatro dedos lo implementé muy rápidamente. En ese momento estaba empezando a aprender modelado 3D paramétrico en FreeCAD, por lo que tuve algunas dificultades con la implementación de mis ideas en el programa. Para crear un ajuste bidimensional (de adelante hacia atrás, de mayor a menor), se tuvieron que construir muchos prototipos y se tuvieron que gastar casi dos carretes completos de filamento de PLA. He tenido estructuras ranuradas, estructuras atornilladas, sujetadores magnéticos, estructuras fijadas con adhesivo, unidas como piezas de LEGO, etc. Algunos de estos prototipos eran difíciles de conectar, por lo que después de obtener las posiciones correctas, la parte más difícil fue conectar los cables manualmente.





Dos prototipos de joystick con bases magnéticas





Jardín de prototipos



Álbum completo con fotos de montaje



El álbum contiene más de 150 fotos y se puede ver en Flickr .






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