EP1493075A2 - Eingabegerät, system, und verfahren zur steuerung von auf einer anzeige darstellbaren objekten - Google Patents

Eingabegerät, system, und verfahren zur steuerung von auf einer anzeige darstellbaren objekten

Info

Publication number
EP1493075A2
EP1493075A2 EP03727285A EP03727285A EP1493075A2 EP 1493075 A2 EP1493075 A2 EP 1493075A2 EP 03727285 A EP03727285 A EP 03727285A EP 03727285 A EP03727285 A EP 03727285A EP 1493075 A2 EP1493075 A2 EP 1493075A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
input device
actuating
actuating member
display
forces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03727285A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Simon
Bernd FRÖHLICH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10247287A external-priority patent/DE10247287A1/de
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP1493075A2 publication Critical patent/EP1493075A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0338—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of limited linear or angular displacement of an operating part of the device from a neutral position, e.g. isotonic or isometric joysticks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/20—Input arrangements for video game devices
    • A63F13/24—Constructional details thereof, e.g. game controllers with detachable joystick handles
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a three-dimensional [3D] space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/20—Input arrangements for video game devices
    • A63F13/21—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F2300/00—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game
    • A63F2300/10—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals
    • A63F2300/1006—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals having additional degrees of freedom
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F2300/00—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game
    • A63F2300/10—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals
    • A63F2300/1043—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals being characterized by constructional details

Definitions

  • each actuator is designed to control two axes at most.
  • a large number of actuating elements are therefore required, which makes it difficult to operate the input device and, in particular, does not allow intuitive operation.
  • the known input device also has a position detection sensor system for detecting the orientation and / or position of the housing.
  • the sensor system generates a corresponding control signal for the display device for aligning the object on the display device in accordance with the orientation and position of the housing. No further or other processing of the position signals is provided.
  • An embodiment which is particularly preferred in ergonomic terms is characterized in that two actuating members and a central section of the input device arranged between them have an at least substantially similar cross section or diameter and are arranged one behind the other.
  • the actuators and the central section are preferred disc-shaped or ring-shaped and have a common axis of symmetry.
  • the input device preferably has an overall at least substantially rod-like or cylindrical shape or outer contour.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a proposed input device
  • Fig. 3 is a schematic representation of a proposed system with the input device, a display and a computer.
  • the input device 1 is used to control at least one object 3, preferably a plurality of objects 3, shown here on a display 2, preferably several objects 3.
  • the display 2 is, in particular, a screen or the like. However, any other is also possible Projection into consideration.
  • the input device 1 and the display 2 are assigned to a computer 4 performing control functions, in particular connected to it. The connection can be made, for example, via cable or in particular to the input device 1 also wirelessly, for example by radio or light.
  • the input device 1 has a central section 5 and at least one actuator 6, here two actuators 6.
  • Each actuating member 6 can be moved or actuated in at least three axes, preferably four axes, and in the illustrated example in six axes relative to the central section 5.
  • the actuating members 6 are attached or held elastically or indirectly to the central section 5.
  • the actuation of an actuating member 6 can be detected by an associated actuating sensor 7, as indicated in FIG. 1.
  • the term “sensor” is to be understood in a broad sense here to mean that it is a suitable detection or sensor system, in particular electronics, which enables a sufficiently precise detection of an actuation of the associated actuating member 6.
  • the actuating members 6 in the illustrated example are preferably displaceable in all three translational spatial directions and can be tilted about these axes, thus permitting actuation in six axes.
  • the actuation sensor 7 assigned to each actuation element 6 or the unit formed by an actuation element 6 and the assigned actuation sensor 7 is preferably designed according to EP 0 979 990 A2. This publication is hereby introduced as a supplementary disclosure.
  • the actuating member 6 and the associated actuating sensor 7 can also be constructed or implemented in another suitable manner.
  • at least one actuating member 6 can itself also be designed to be elastically deformable in some areas, wherein deformations can be detected by the associated actuation sensor 7 to generate corresponding actuation signals, in particular in the manner of so-called soft keys.
  • This additional functionality can be used to control further functions, other objects 3 or the like.
  • the two actuators 6 can be used in particular for the control different functions and / or objects 3. Accordingly, the actuating elements 4 and / or their associated actuating sensors 7 can have different properties, evaluations or the like. For example, the two actuators 6 can be moved, in particular tilted or rotated and / or, with different path-dependent and / or feedback or active (ie dependent on the controlled object 3 - for example its speed - dependent) forces or spring hardnesses relative to the central section 5 slidable.
  • each actuator 6 is assigned a separate or separate actuation sensor 7. Depending on the design, however, only a single sensor 7 can be provided for detecting the actuation of both actuating members 6.
  • the actuation sensors 7 are arranged in the central section 5 in the example shown. However, this is not absolutely necessary. Rather, the arrangement can be adapted to the respective technical circumstances.
  • the actuation sensors 7 are preferably designed in such a way that the actuation forces and moments acting on the actuation members 6 during an actuation can be detected, namely by amount and direction. In particular, they are force-torque sensors. The actuation sensors 7 can generate or output corresponding control signals.
  • a position sensor 8 for detecting or determining at least the orientation and in particular also the position of the input device 1 and for generating corresponding position signals is assigned to the proposed input device 1. In the example shown, the position sensor 8 is also arranged in the input device 1, in particular integrated or built into the central section 5, as indicated in FIG. 1.
  • the position sensor 8 can also be arranged outside the input device 1 and can be formed, for example, by suitable cameras, other tracking systems or the like.
  • the position sensor 8 can also be formed by an orientation sensor and a position sensor.
  • the position can be recorded without sources or with sources. Accordingly, the position sensor 8 may then work together with external sources.
  • the longitudinal extension of the fingers 13 preferably runs essentially parallel to the axis of symmetry 11 of the input device 1 when holding / operating. If the input device 1 is held between two facing hands of an operator (not shown), the fingers 13 can have an actuating member 6 from both sides and overlap the Monabschmtt 5. By slightly opening and closing the fingers 13 in the area of the central section 5, the relative mobility of an actuating member 6 to the central section 5 can be released or blocked as required. Accordingly, a very varied operation of the input device 1 is made possible without having to reach around.
  • Another example of a computer-controlled or -simulated two-body problem, which can be handled particularly easily with the proposed input device 1, is a bottle with a closure, in particular a screw closure, which, with appropriate holding and / or positioning of the Bottle is placed on the bottle opening, in particular screwed on.
  • FIG. 3 shows a system 14 according to the proposal, which, in the example of the illustration, shows the input device 1 according to the proposal, the display 2 for objects 3 and the associated computer 4 includes.
  • the computer 4 can also be controlled in the usual way via a keyboard 15, as indicated in FIG. 3.
  • the proposed input device 1 is not limited to the control or manipulation of objects 3 in the aforementioned sense. Rather, the input device 1 can be used universally for control functions, for example for games, or as a musical instrument or the like. In general, the input device 1 can be used for any technical control.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Es werden ein Eingabegerät (1), ein System (14) und ein Verfahren insbesondere zur Steuerung eines auf einer Anzeige (2) darstellbaren Objekts (3) vorgeschlagen. Eine einfache Bedienung auch bei komplexen Steuerungsaufgaben wird dadurch ermöglicht, dass auf ein Betätigungsorgan (6) wirkende Kräfte und Momente nach Betrag und absoluter Richtung erfassbar und auswertbar sind.

Description

Eingabegerät, System und Verfahren zur Steuerung von auf einer Anzeige darstellbaren Objekten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Eingabegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 sowie ein Verfahren zur Steuerung mindestens eines auf einer Anzeige darstellbaren Objekts mittels eines manuell betätigbaren, frei im Raum bewegbaren Eingabegeräts.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf manuell betätigbare Eingabegeräte zur Erzeugung von Steuersignalen bzw. zur Steuerung. Insbesondere dienen die Eingabegeräte der Steuerung von Computer-animierten bzw. Computer-erzeugten Darstellungen, Spielen, Objekten oder dgl., vorzugsweise von insbesondere grafischen Objekten auf einer Anzeige, wie einem Bild- schirm oder dergleichen. Eingabegeräte im genannten Sinne sind daher beispielsweise sogenannte Mäuse.
Die vorliegende Erfindung ist primär auf dreidimensionale Anwendungen gerichtet. Daher ist das Eingabegerät vorzugsweise frei - also in alle drei Raum- richtungen - bewegbar. Das Eingabegerät hat dann drei translatorische Freiheitsgrade (drei Achsen) sowie drei rotatorische Freiheitsgrade (drei weitere Achsen). Diese Freiheitsgrade werden nachfolgend auch einfach als Achsen bezeichnet.
Die WO 00/14676 AI, die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet, offenbart ein Eingabegerät mit einem würfelförmigen Gehäuse und stabförmigen Betätigungsorganen, die entlang der orthogonalen Raumachsen mittenzentriert von den Seitenflächen des Gehäuses vorspringen. Die paarweise einander gegenüberliegenden Betätigungsorgane sind entlang ihrer gemein- samen Erstreckungsrichtung betätigbar - ggf. gegen die Kraft einer Rückholfeder - und dienen der Steuerung einer translatorischen Verschiebung in einer Richtung, also der Steuerung einer Achse. Durch Längsverschiebung der Betätigungsorgane insgesamt kann eine translatorische Verschiebung eines von einer Anzeigevorrichtung dargestellten in drei Achsen gesteuert werden. Des weiteren sind bei dem bekannten Eingabegerät die stabfδrmigen Betätigungsorgane oder diesen zugeordneten Hülsen verdrehbar, um eine rotatori- sche Bewegung des dargestellten Objekts zu steuern.
Folglich ist jedes Betätigungsorgan höchstens zur Steuerung von zwei Achsen vorgesehen. Bei komplexen Anwendungen und insbesondere zur Steuerung von sechs Achsen und mehr sind daher eine Vielzahl von Betätigungsorganen erforderlich, wodurch die Bedienung des Eingabegeräts erschwert und insbesondere keine intuitive Bedienung ermöglicht wird.
Das bekannte Eingabegerät weist ferner eine Lageerkennungssensorik zur Erfassung der Orientierung und/oder Position des Gehäuses auf. Die Sensorik erzeugt ein entsprechendes Steuersignal für die Anzeigevorrichtung zur Ausrichtung des Objekts auf der Anzeigevorrichtung entsprechend der Orientie- rung und Position des Gehäuses. Eine weitergehende oder sonstige Verarbeitung der Lagesignale ist nicht vorgesehen.
Die EP 0 979 990 A2 offenbart einen stationären Kraft-Momenten-Sensor mit einem kappenförmigen Betätigungsorgan. Das Betätigungsorgan ist in sechs Achsen bewegbar bzw. betätigbar, und der Sensor kann diese Betätigung erfassen und entsprechende Steuersignale für Steuerungszwecke ausgeben. Dieser Sensor wird üblicherweise von einem stationären Teil, wie einer Befestigungsplatte, oder einem quasi stationären Teil, wie einem Roboterarm oder dgl., gehalten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Eingabegerät, ein System und ein Verfahren zur Erzeugung von Steuersignalen, insbesondere zur Steuerung mindestens eines auf einer Anzeige darstellbaren Objekts oder eines Computers, anzugeben, wobei eine einfache, insbesondere intuitive Be- dienung bzw. Handhabung des Eingabegeräts ermöglicht wird und insbesondere auch komplexe Vorgänge gesteuert werden können, ohne daß ein Umgreifen eines Bedieners erforderlich ist.
Die obige Aufgabe wird durch ein Eingabegerät gemäß Anspruch 1, ein Sy- stem gemäß Anspruch 8 oder ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine wesentliche Idee der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Betätigungsorgan mit einem zugeordneten Betätigungssensor zur Erfassung der manuellen Betätigungskraft und/oder -momente für mindestens drei Achsen, vor- zugsweise vier oder sechs Achsen, auszubilden und des weiteren einen Lagesensor zur Erfassung der Orientierung des Eingabegeräts einzusetzen, um zumindest die absolute (also tatsächliche) Richtung der am Eingabegerät bzw. auf das Betätigungsorgan wirkenden Betätigungskräfte und/oder -momente bestimmen zu können. Weiter wird dann der Betrag der Betätigungskräfite bzw. -momente erfaßt. Dementsprechend können Steuersignale bereitgestellt werden, die unter Berücksichtigung der absoluten Richtung einwirkende Manipulationen bzw. Steuerungen von auf einer Anzeige, wie einem Bildschirm, dargestellten Objekten gestatten.
Ein wesentlicher Aspekt liegt also darin, Betätigungs-Kräfte/Momente zu erfassen und mit der absoluten Betätigungsrichtung durch Berücksichtigung der vom Lagesensor bereitgestellten Lagesignale zu kombinieren, um eine weitgehend wirklichkeitstreue Steuerung, insbesondere Manipulation eines grafischen Objekts, beispielsweise auf einem Bildschirm oder bei einer sonstigen Projektion, zu ermöglichen.
Die vorschlagsgemäße Lösung gestattet eine verhältnismäßig einfache, insbesondere weitgehend intuitive Steuerung, vorzugsweise von einem grafischen Objekt oder dgl. auf einem Bildschirm oder einer sonstigen Anzeige.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das Eingabegerät mindestens zwei derartige Betätigungsorgane zur Steuerung von jeweils mindestens drei Achsen auf. Dies ermöglicht bei verhältnismäßig einfacher Handhabung beispielsweise die unabhängige Steuerung von zwei Objekten, ohne daß hierbei ein Umgreifen des Bedieners am Eingabegerät erforderlich ist.
Eine in ergonomischer Hinsicht besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß zwei Betätigungsorgane und ein dazwischen angeordneter Zentralabschnitt des Eingabegeräts einen zumindest im wesentlichen ähnlichen Querschnitt oder Durchmesser aufweisen und hintereinander angeordnet sind. Vorzugweise sind die Betätigungsorgane und der Zentralabschnitt scheiben- bzw. ringförmig ausgebildet und weisen eine gemeinsame Symmetrieachse auf. Vorzugweise weist das Eingabegerät insgesamt eine zumindest im wesentlichen stabartige oder zylindrische Form bzw. Außenkontur auf.
Jedoch können die Betätigungsorgane gemäß einer Ausführungsvariante auch gegeneinander und/oder gegenüber dem Zentralabschnitt im Durchmesser, im Querschnitt, in der Außenkontur, in der Farbe, im Material und/oder in der Oberflächenbeschaffenheit oder Haptik variiert, insbesondere um ihre Unterscheidung zu ermöglichen.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines vorschlagsgemäßen Eingabegeräts;
Fig. 2 eine schematische Stirnansicht des Eingabegeräts gemäß Fig. 1; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines vorschlagsgemäßen Systems mit dem Eingabegerät, einer Anzeige und einem Computer.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung teilweise aus Vereinfachungsgründen weggelassen ist.
Fig. 1 zeigt ein vorschlagsgemäßes, vorzugsweise tragbares Eingabegerät 1 in schematischer Seitenansicht.
Beim Darstellungsbeispiel gemäß Fig. 3 dient das Eingabegerät 1 einer Steuerung von mindestens einem auf einer Anzeige 2 dargestellten, hier grafischen Objekt 3, vorzugsweise mehreren Objekten 3. Bei der Anzeige 2 handelt es sich insbesondere um einen Bildschirm oder dgl. Jedoch kommt auch jede sonstige Projektion in Betracht. Beim Darstellungsbeispiel sind das Eingabegerät 1 und die Anzeige 2 einem Steuertmgsfunktionen ausübenden Computer 4 zugeordnet, insbesondere mit diesem verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise über Kabel oder insbesondere zum Eingabegerät 1 auch drahtlos, beispielsweise oder Funk oder Licht, erfolgen.
Gemäß Fig. 1 weist das Eingabegerät 1 einen Zentralabschnitt 5 sowie mindestens ein Betätigungsorgan 6, hier zwei Betätigungsorgane 6, auf.
Jedes Betätigungsorgan 6 ist in mindestens drei Achsen, vorzugsweise vier Achsen und beim Darstellungsbeispiel in sechs Achsen relativ zum Zentralabschnitt 5 bewegbar bzw. betätigbar.
Die Betätigungsorgane 6 sind beim Darstellungsbeispiel elastisch am Zentral- abschnitt 5 mittelbar oder unmittelbar angebracht bzw. gehalten.
Die Betätigung eines Betätigungsorgans 6 ist durch einen zugeordneten Betätigungssensor 7, wie in Fig. 1 angedeutet, erfaßbar. Der Begriff "Sensor" ist hier in einem weiten Sinne dahingehend zu verstehen, daß es sich um eine ge- eignete Erfassung bzw. Sensorik, insbesondere Elektronik, handelt, die eine ausreichend genaue Erfassung einer Betätigung des zugeordneten Betätigungsorgans 6 ermöglicht.
Zur Verdeutlichung wird darauf hingewiesen, daß die Betätigungsorgane 6 beim Darstellungsbeispiel vorzugsweise in alle drei translatorischen Raumrichtungen verschiebbar und um diese Achsen verkippbar sind, also eine Betätigung in sechs Achsen gestatten. Um eine entsprechende Erfassung zu ermöglichen ist der jeden Betätigungsorgan 6 zugeordnete Betätigungssensor 7 bzw. die von einem Betätigungsorgan 6 und dem zugeordneten Betätigungs- sensor 7 gebildete Einheit vorzugsweise gemäß der EP 0 979 990 A2 ausgebildet. Diese Druckschrift wird hiermit als ergänzende Offenbarung eingeführt.
Je nach Bedarf können das Betätigungsorgan 6 und der zugeordnete Betäti- gungssensor 7 auch in sonstiger, geeigneter Weise aufgebaut oder realisiert sein. Gemäß einem weiteren, auch unabhängig realisierbaren Aspekt kann mindestens ein Betätigungsorgan 6 zusätzlich selbst auch bereichsweise elastisch verformbar ausgebildet sein, wobei Verformungen vom zugeordneten Betäti- gungssensor 7 zur Erzeugung entsprechender Betätigungssignale erfaßbar sind, insbesondere in der Art sogenannter Soft-Keys. Diese zusätzliche Funktionalität kann zur Steuerung weiterer Funktionen, anderer Objekte 3 oder dgl. eingesetzt werden.
Darüber hinaus oder alternativ kann das Eingabegerät 1 auch sonstige Betätigungsorgane, Schalter oder dgl. aufweisen.
Die beiden Betätigungsorgane 6 können insbesondere für die Steuerung unterschiedliche Funktionen und/oder Objekte 3 Verwendung finden. Entsprechend können die Betätigungsorgane 4 und/oder deren zugeordnete Betätigungssensoren 7 unterschiedliche Eigenschaften, Auswertungen oder dgl. aufweisen. Beispielsweise können die beiden Betätigungsorgane 6 mit unterschiedlichen wegabhängigen und/oder rückgekoppelten bzw. aktiven (also vom gesteuerten Objekt 3 - z.B. dessen Geschwindigkeit - abhängigen) Kräften bzw. Feder- härten, relativ zum Zentralabschnitt 5 bewegbar, insbesondere verkippbar bzw. verdrehbar und/oder verschiebbar, sein.
Beim Darstellungsbeispiel ist jedem Betätigungsorgan 6 ein separater bzw. eigener Betätigungssensor 7 zugeordnet. Je nach Ausführung kann ggf. auch je- doch nur ein einziger Sensor 7 zur Erfassung der Betätigung von beiden Betätigungsorganen 6 vorgesehen sein.
Die Betätigungssensoren 7 sind beim Darstellungsbeispiel im Zentralabschnitt 5 angeordnet. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Vielmehr kann die Anordnung den j eweiligen technischen Gegebenheiten angepaßt werden.
Die Betätigungssensoren 7 sind vorzugsweise derart ausgebildet, daß die auf die Betätigungsorgane 6 bei einer Betätigung wirkenden Betätigungskräfte und -momente erfaßbar sind, und zwar nach Betrag und Richtung. Es handelt sich also insbesondere um Kraft-Momenten-Sensoren. Die Betätigungssensoren 7 können entsprechende Steuersignale erzeugen bzw. ausgeben. Dem vorschlagsgemäßen Eingabegerät 1 ist ein Lagesensor 8 zur Erfassung bzw. Bestimmung zumindest der Orientierung und insbesondere auch der Position des Eingabegeräts 1 und zur Erzeugung von entsprechenden Lagesi- gnalen zugeordnet. Beim Darstellungsbeispiel ist der Lagesensor 8 ebenfalls im Eingabegerät 1 angeordnet, insbesondere in den Zentralabschnitt 5 integriert bzw. eingebaut, wie in Fig. 1 angedeutet.
Alternativ kann der Lagesensor 8 auch außerhalb des Eingabegeräts 1 ange- ordnet und beispielsweise durch geeignete Kameras, sonstige Tracking- Systeme oder dgl. gebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann der Lagesensor 8 auch durch einen Orientierungssensor und einen Positionssensor gebildet sein.
Die Lageerfassung kann quellenfrei oder quellenbehaftet erfolgen. Entsprechend arbeitet dann der Lagesensor 8 ggf. mit externen Quellen zusammen.
Die von den Sensoren 7, 8 bereitgestellten Signale können je nach Bedarf be- reits in dem Eingabegerät 1 und/oder in dem zugeordneten Computer 4 oder einer sonstigen Vorrichtung konvertiert, verarbeitet und/oder ausgewertet werden. Die Signale können dann beispielsweise über das in Fig. 1 angedeutete Kabel 9 an den Computer 4 und/oder die Anzeige 2 ausgegeben werden.
Alternativ kann beispielsweise auch eine drahtlose Übertragung von Signalen vorgesehen sein, beispielsweise durch eine Auswerte- und/oder Übertragungseinrichtung 10, wie in Fig. 1 angedeutet.
Auf die Auswertung bzw. Nutzung der von den Sensoren 7, 8 bereitgestellten Signale bzw. erfaßten Meßwerte wird später noch näher eingegangen.
Vorzugsweise weisen die Betätigungsorgane 6 und der Zentralabschni t 5 einen zumindest im wesentlichen ähnlichen Querschnitt oder Durchmesser auf und sind hintereinander angeordnet, wie in Fig. 1 gezeigt. Insbesondere ist das Eingabegerät 1 zumindest im wesentlichen stabförmig oder, wie in Fig. 1 und 2 angedeutet, zylindrisch ausgebildet. Hierbei sind die Betätigungsorgane 6 und der Zentralabschnitt 5 vorzugsweise Scheiben- bzw. ringförmig ausgebildet und weisen eine gemeinsame Symmetrieachse 11 auf. Jedoch sind auch andere geometrische Formgebungen und/oder Anordnungen möglich.
Die Betätigungsorgane 6 sind beim Darstellungsbeispiel auf entgegengesetzten Seiten des Zentralabschnitts 5 angeordnet. Zwischen dem Zentralabschnitt 5 und jedem Betätigungsorgan 6 kann je nach Ausbildung des Eingabegeräts 1 ein Spalt gebildet sein. Vorzugsweise überlappen die benachbarten Teile bzw. Ränder jedoch zumindest teilweise, um ein Eindringen von Schmutz oder dgl. zumindest weitgehend zu verhindern. Bedarfsweise kann auch ein elastisches Zwischenstück oder dgl. zur Ausfüllung oder Überbrückung des genannten Spalts vorgesehen sein.
Die Betätigungsorgane 6 sind beim Darstellungsbeispiel zumindest im wesentlichen kappenartig ausgebildet. Die Betätigungsorgane 6 und der Zentralabschnitt 5 bilden insbesondere äußere Anlageflächen bzw. Umfangsflächen 12 zur radialen Anlage von Fingern 13 zur Bedienung des Eingabegeräts 1, wie in Fig. 1 beispielhaft angedeutet, wobei ein Bediener jedoch nicht dargestellt ist.
Die Längserstreckung der Finger 13 verläuft beim Halten/Bedienen vorzugs- weise im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse 11 des Eingabegeräts 1. Wenn das Eingabegerät 1 zwischen zwei einander zugewandten Händen eines nicht dargestellten Bedieners gehalten wird, können die Finger 13 von beiden Seiten jeweils ein Betätigungsorgan 6 und den Zentralabschmtt 5 übergreifen. Durch geringfügiges radiales Öffnen und Schließen der Finger 13 im Bereich des Zentralabschnitts 5 kann die relative Beweglichkeit eines Betätigungsorgans 6 zum Zentralabschnitt 5 bedarfsgerecht freigegeben oder blockiert werden. Entsprechend wird eine sehr vielfältige Bedienung des Eingabegeräts 1 ohne Umgreifen ermöglicht.
Jedoch kann es auch genügen, lediglich ein Betätigungsorgan 6 mit einer Hand bzw. den Fingern 13 einer Hand zu halten oder abzustützen. Das vorschlagsgemäße Eingabegerät 1 gestattet in ergonomischer Hinsicht eine sehr einfache und je nach Programmierung bzw. Weiterverarbeitung der erzeugten Signale auch intuitive Bedienung bzw. Handhabung.
Bei der Weiterverarbeitung der von den Betätigungssensoren 7 und dem Lagesensor 8 bereitgestellten Signale bzw. erfaßten Werte werden die auf die Betätigungsorgane 6 wirkenden Kräfte und/oder Momente vorzugsweise nach Betrag und Richtung bestimmt, wobei durch Berücksichtigung der von dem Lagesensor 8 bereitgestellten Lagesignale die unter Berücksichtigung der aktuellen Orientierung des Eingabegeräts 1 tatsächliche bzw. gewünschte Richtung der Kräfte und Momente bestimmt werden kann, also die absolute Richtung insbesondere bezüglich des Koordinatensystems der Erde oder ggf. des grafischen Raums des gesteuerten Objekts 3.
Die absoluten Betätigungskräfte bzw. Momente werden dann zur Steuerung bzw. Manipulation mindestens eines Objekts 3, wie in Fig. 3 angedeutet, verwendet. Beispielsweise handelt es sich bei dem hier dargestellten Auto um ein erstes Objekt 3, das mittels eines Betätigungsorgans 6 gesteuert oder manipu- liert wird. Der Reifen des Autos bildet ein zweites Objekt 3, das dann mit dem anderen Betätigungsorgan 6 steuerbar bzw. manipulierbar ist. So ist es möglich, mit dem Eingabegerät 1 eine Reifenmontage zu simulieren, wobei beispielsweise das Auto angehoben und der Reifen richtig angesetzt wird.
Ein weiteres Beispiel für ein Computer-gesteuertes bzw. -simuliertes Zwei- Körper-Problem, das mit dem vorschlagsgemäßen Eingabegerät 1 besonders leicht bewältigt werden kann, ist eine Flasche mit einem Verschluß, insbesondere einem Schraubverschluß, der bei entsprechendem Festhalten und/oder Positionieren der Flasche auf die Flaschenöffhung aufgesetzt, insbesondere aufgeschraubt, wird.
Jedoch ist das Eingabegerät 1 auch zur Steuerung einzelner Objekte 3 einsetzbar, beispielsweise für das Verformen eines Schlauchs oder einer Kurve.
Fig. 3 zeigt ein vorschlagsgemäßes System 14, das beim Darstellungsbeispiel das vorschlagsgemäße Eingabegerät 1, die Anzeige 2 für Objekte 3 und den zugeordneten Computer 4 umfaßt. Zusätzlich zum Eingabegerät 1 kann der Computer 4 auch in üblicher Weise über eine Tastatur 15, wie in Fig. 3 angedeutet, steuerbar sein.
Anstelle der beim vorschlagsgemäßen System 14 angedeuteten Anzeige 2, beispielsweise in Form eines Bildschirms oder dgl., kann selbstverständlich auch eine sonstige Projektion oder Erzeugung von insbesondere grafischen Objekten 3 vorgesehen sein.
Das vorschlagsgemäße Eingabegerät 1 ist jedoch nicht auf die Steuerung bzw. Manipulation von Objekten 3 im vorgenannten Sinne beschränkt. Vielmehr kann das Eingabegerät 1 universell für Steuerungsfunktionen, beispielsweise für Spiele, oder als Musikinstrument oder dgl. eingesetzt werden. Generell kann das Eingabegerät 1 für jegliche technische Steuerung Verwendung fin- den.
Insbesondere sind durch die beiden Betätigungsorgane 6 insgesamt bis zu zwölf Achsen steuerbar.

Claims

Patentansprüche:
1. Eingabegerät (1), insbesondere zur Steuerung mindestens eines auf einer Anzeige (2) darstellbaren Objekts (3) oder eines Computers (4), mit einem Zentralabschnitt (5), mindestens einem Betätigungsorgan (6), einem dem Betätigungsorgan (6) zugeordneten Betätigungssensor (7) zur Erzeugung von Steuersignalen bei Betätigung des Betätigungsorgans (6) und einem Lagesensor (8) zur Bestimmung der Orientierung und insbesondere der Position des Eingabegeräts (1) oder des Zentralabschnitts (5) und zur Erzeu- gung von entsprechenden Lagesignalen, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (6) in mindestens drei Achsen relativ zum Zentral- abschnitt (5) betätigbar ist und daß beim Betätigen auf das Betätigungsorgan (6) wirkende Kräfte und/oder Momente nach Betrag und Richtung vom Betätigungssensor (7) erfaßbar und entsprechende Steuersignale ausgebbar sind, wobei mittels der vom Lagesensor (8) bereitgestellten Lagesignale die absolute Richtung der Kräfte bzw. Momente bestimmbar ist.
2. Eingabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (6) in mindestens vier Achsen, vorzugsweise sechs Achsen relativ zum Zentralabschnitt (5) bewegbar bzw. betätigbar ist und daß beim Betätigen auf das Betätigungsorgan (6) wirkende Kräfte und Momente nach Betrag und Richtung vom Betätigungssensor (7) erfaßbar und entsprechende Steuersignale ausgebbar sind.
3. Eingabegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (6) gegen eine rückgekoppelte und/oder wegabhängige Kraft, insbesondere Federkraft, betätigbar ist.
4. Eingabegerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingabegerät (1) zwei Betätigungsorgane (6) und zuge- ordnete Betätigungssensoren (7) aufweist und/oder daß das Eingabegerät (1) tragbar ist.
5. Eingabegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Be- tätigungsorgane (6) auf entgegengesetzten Seiten des Zentralabschnitts (5) angeordnet sind.
6. Eingabegerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsorgane (6) unabhängig voneinander betätigbar sind und insbe- sondere die gleiche Funktionalität aufweisen.
7. Eingabegerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsorgane (6) gegen unterschiedliche gekoppelte und/oder wegabhängige Kräfte, insbesondere unterschiedliche Federhärten, betätigbar sind.
8. System (14) mit einem Eingabegerät (1), einer Anzeige (2) und einem Computer (4), wobei das Eingabegerät (1) zur Steuerung mindestens eines auf der Anzeige (2) darstellbaren Objekts (3) an den Computer (4) angeschlossen ist oder mit diesem oder der Anzeige (2) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingabegerät (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche aus- gebildet ist und daß auf das Betätigungsorgan (6) wirkende Betätigungskräfte und/oder -momente nach Betrag und Richtung zur Manipulation oder Steuerung des Objekts (3) auswertbar sind.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Betäti- gungsorgan (6) des Eingabegeräts (1) beim Betätigen in vorzugsweise drei oder vier, insbesondere sechs Achsen einwirkende Kräfte und/oder Momente hinsichtlich ihrer absoluten Richtung, insbesondere auch hinsichtlich ihres Betrags und/oder Angriffspunkts, durch Auswertung der Lagesignale an den Computer (4) ausgebbar oder von diesem bestimmbar sind.
10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mittels zweier separater Betätigungsorgane (6) des Eingabegeräts (1) zwei Objekte (3) unabhängig voneinander oder relativ zueinander steuerbar sind.
11. Verfahren zur Steuerung mindestens eines auf einer Anzeige (2) darstellbaren Objekts (3) mittels eines manuell betätigbaren, frei im Raum bewegbaren Eingabegeräts (1) und eines zugeordneten Computers (4), wobei auf ein Betätigungsorgan (6) des Eingabegeräts (1) wirkende Betätigungskräfte und Momente nach Betrag und Richtung sowie die Orientierung des Eingabegeräts (1) erfaßt und als entsprechende auf das Objekt (3) unter Berücksichtigung der absoluten Richtung einwirkende Manipulationen ausgewertet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels zweier separater Betätigungsorgane (6) des Eingabegeräts (1) zwei Objekte (3) unab- hängig voneinander gesteuert werden.
EP03727285A 2002-04-10 2003-04-09 Eingabegerät, system, und verfahren zur steuerung von auf einer anzeige darstellbaren objekten Withdrawn EP1493075A2 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10215797 2002-04-10
DE10215797 2002-04-10
DE10247287 2002-10-10
DE10247287A DE10247287A1 (de) 2002-04-10 2002-10-10 Eingabegerät, System und Verfahren zur Steuerung von auf einer Anzeige darstellbaren Objekten
PCT/EP2003/003684 WO2003085506A2 (de) 2002-04-10 2003-04-09 Eingabegerät, system, und verfahren zur steuerung von auf einer anzeige darstellbaren objekten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1493075A2 true EP1493075A2 (de) 2005-01-05

Family

ID=28792829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03727285A Withdrawn EP1493075A2 (de) 2002-04-10 2003-04-09 Eingabegerät, system, und verfahren zur steuerung von auf einer anzeige darstellbaren objekten

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20050078083A1 (de)
EP (1) EP1493075A2 (de)
JP (1) JP2006516053A (de)
AU (1) AU2003233961A1 (de)
WO (1) WO2003085506A2 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5496497B2 (ja) * 2008-12-01 2014-05-21 公立大学法人高知工科大学 移動型床反力計測装置
JP4912477B2 (ja) * 2010-02-02 2012-04-11 公立大学法人高知工科大学 移動型床反力計測装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5396265A (en) * 1990-09-17 1995-03-07 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional tactile computer input device
US5262777A (en) * 1991-11-16 1993-11-16 Sri International Device for generating multidimensional input signals to a computer
JP3229682B2 (ja) * 1992-12-22 2001-11-19 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント 情報入力装置
JPH0847581A (ja) * 1994-05-31 1996-02-20 Namco Ltd 家庭用ゲーム機のコントローラ
JP2766204B2 (ja) * 1994-12-22 1998-06-18 アルプス電気株式会社 ゲーム機用操作装置
US6198471B1 (en) * 1997-11-07 2001-03-06 Brandt A. Cook Free-floating multi-axis controller
EP0979990B1 (de) * 1998-08-10 2002-05-22 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Anordnung zum Auslösen von technischen Steueroperationen und/oder zum Auslösen der Ausführung von technischen Funktionen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03085506A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003233961A8 (en) 2003-10-20
WO2003085506A3 (de) 2004-02-05
WO2003085506A2 (de) 2003-10-16
AU2003233961A1 (en) 2003-10-20
JP2006516053A (ja) 2006-06-15
US20050078083A1 (en) 2005-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10296965B4 (de) Tragbare Vorrichtung mit wenigstens einer optischen Ausgabevorrichung zumindest zur Visualisierung von Prozessdaten einer Maschine, eines Roboters oder eines technischen Prozesses
EP2920665B1 (de) Bedienvorrichtung für eine fahrzeugkomponente
EP2652568B1 (de) Einrichtung zur programmierung einer handhabungsvorrichtung
DE102016011698A1 (de) Mit Griffen versehene Roboterbedienvorrichtung zum Bedienen eines Roboters
DE3705492A1 (de) X-y-richtungseingabevorrichtung
WO2007115869A1 (de) Dreh-/drücksteller
DE4140780A1 (de) Eingabevorrichtung mit taktilem feedback
EP3709133A1 (de) System zur haptischen interaktion mit virtuellen objekten für anwendungen in der virtuellen realität
DE10044534A1 (de) System zur Bildwiedergabe
DE112017006658B4 (de) Roboter-Anlernvorrichtung
DE102008019144B4 (de) Vorrichtung zur Eingabe von Steuersignalen zum Bewegen eines Gegenstands
DE102009041946A1 (de) Eingabevorrichtung und -verfahren für einen Manipulator
DE10042028B4 (de) Multifunktionale Bedienvorrichtung
DE102007026282B4 (de) Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung und Steuervorrichtung
DE19913548B4 (de) Magnetresonanztomographiegerät mit Anzeigevorrichtung
DE102011006733A1 (de) Bedienvorrichtung mit verbesserter taktiler Bedienbarkeit für eine tontechnische Anlage
WO2003085506A2 (de) Eingabegerät, system, und verfahren zur steuerung von auf einer anzeige darstellbaren objekten
WO2010006741A1 (de) Bedienelement zur einhandbedienung ophthalmologischer geräte
WO2003085507A2 (de) Eingabegerät, system und verfahren zur steuerung von auf einer anzeige darstellbaren objekten
DE10252960A1 (de) Eingabegerät, System und Verfahren zur Steuerung von auf einer Anzeige darstellbaren Objekten
DE10247287A1 (de) Eingabegerät, System und Verfahren zur Steuerung von auf einer Anzeige darstellbaren Objekten
DE202024100451U1 (de) Bedieneinheit für ein Fahrzeug
WO2004044721A2 (de) Eingabegerät und system zur steuerung von auf einer anzeige darstellbaren objekten
DE102009052241A1 (de) Bedienvorrichtung
DE102021131309A1 (de) Roboterarm mit einem Zusatzabtriebsglied

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20041019

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

17Q First examination report despatched

Effective date: 20050204

17Q First examination report despatched

Effective date: 20050204

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWAN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20081101