DE102013219195A1 - Remote control and method for controlling a device with at least one degree of freedom of movement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Fernbedienung (1) zur Steuerung eines Gerätes (3) mit zumindest einem Bewegungsfreiheitsgrad. Die Fernbedienung (1) weist einen selektierbaren Modus auf, in welchem durch eine Bewegung der Fernbedienung (1) eine Steuerinformation für eine Bewegung des Gerätes (3) generiert wird. Zudem ist die Fernbedienung (1) mit einer Sendevorrichtung zur Übermittlung der Steuerinformation an das Gerät ausgestattet. Die Erfindung erlaubt eine intuitive und effiziente Gerätesteuerung.The invention relates to a remote control (1) for controlling a device (3) with at least one degree of freedom of movement. The remote control (1) has a selectable mode in which a control information for a movement of the device (3) is generated by a movement of the remote control (1). In addition, the remote control (1) is equipped with a transmitting device for transmitting the control information to the device. The invention allows intuitive and efficient device control.
Description
Die Erfindung betrifft eine Fernbedienung und ein Verfahren zur Steuerung eines Gerätes mit zumindest einem Bewegungsfreiheitsgrad. The invention relates to a remote control and a method for controlling a device with at least one degree of freedom of movement.
In zahlreichen Anwendungsszenarien von elektrischen Geräten ist eine bedienerfreundliche und effiziente Gerätesteuerung eine wichtige Anforderung. Dies betrifft beispielsweise die Steuerung von Geräten im medizinischen Umfeld, z.B. von Geräten und Apparaturen in einem Diagnose- oder Behandlungsraum, wie sie in Krankenhäusern und privaten Kliniken üblich sind. Es haben sich vielfach Steuereinrichtungen durchgesetzt, die eine flexible Steuerung aus der Entfernung erlauben. Im Folgenden werden diese Steuerungen als Fernsteuerungen bezeichnet. Unter Fernsteuerung ist dabei eine Steuereinheit zu verstehen, die von dem Bediener in die Hand genommen werden kann und mit der sich der Bediener zumindest in einem gewissen Rahmen bewegen kann, so dass der für die Bedienung nicht auf einen einzigen Ort festgelegt sind. Als Fernbedienung werden dabei sowohl Geräte verstanden, die drahtlos betrieben werden können, als auch Bedienungseinheiten, die mit einem flexiblen Kabel mit dem zu steuernden Gerät verbunden sind. Dabei soll sich der Bediener mit der Fernsteuerung bewegen können, d.h. eine Bewegung der Fernbedienung in drei Dimensionen, ohne dass die Steuerfunktionalität verloren geht, soll möglich sein. In many application scenarios of electrical devices, a user-friendly and efficient device control is an important requirement. This concerns, for example, the control of devices in the medical environment, e.g. equipment and equipment in a diagnostic or treatment room, as is common in hospitals and private clinics. Many control devices have prevailed that allow flexible remote control. In the following, these controllers will be referred to as remote controllers. Remote control means a control unit which can be picked up by the operator and with which the operator can move, at least within a certain frame, so that the operator is not limited to a single location. Remote control means both devices that can be operated wirelessly, as well as operating units that are connected with a flexible cable to the device to be controlled. In this case, the operator should be able to move with the remote control, i. a movement of the remote control in three dimensions, without the control functionality is lost, should be possible.
Derartige in der Medizintechnik verwendete Steuereinrichtungen sind beispielsweise in der
Es besteht ein Bedarf an Fernbedienungen, die eine möglichst intuitive und benutzerfreundliche Steuerung von elektrischen Geräten mit Freiheitsgraden erlaubt. Es ist Aufgabe der Anmeldung, hierzu einen Beitrag zu leisten. There is a need for remote controls that allow the most intuitive and user-friendly control of electrical devices with degrees of freedom. It is the task of the application to make a contribution to this.
Diese Aufgabe wird durch eine Fernbedienung nach Anspruch 1 und durch Verfahren nach Anspruch 13 erfüllt. This object is achieved by a remote control according to claim 1 and by the method according to claim 13.
Erfindungsgemäß wird eine Fernbedienung zur Steuerung eines Gerätes (z.B. medizinisches Gerät) mit zumindest einem Bewegungsfreiheitsgrad vorgeschlagen. Dabei kann die Fernbedienung auch zur Steuerung einer Mehrzahl von Geräten ausgebildet sein. Diese Fernbedienung weist einen selektierbaren Modus auf, in welchem durch eine Bewegung der Fernbedienung eine Steuerinformation bzw. ein Steuerbefehl für eine Bewegung des gesteuerten Gerätes generiert wird. Zudem verfügt die Fernbedienung über eine Sendevorrichtung zur Übermittlung der generierten Steuerinformation bzw. des generierten Steuerbefehls an das Gerät. Vorzugsweise ist die Fernbedienung für die Generierung von Steuerinformationen durch Bewegung für 1 bis 3 Translationsfreiheitsgrade und/oder 1 bis 3 Rotationsfreiheitsgrade ausgestaltet. According to the invention, a remote control for controlling a device (e.g., medical device) having at least one degree of freedom of movement is proposed. In this case, the remote control can also be designed to control a plurality of devices. This remote control has a selectable mode in which a control information or a control command for a movement of the controlled device is generated by a movement of the remote control. In addition, the remote control has a transmitting device for transmitting the generated control information or the generated control command to the device. Preferably, the remote control is configured for the generation of control information by movement for 1 to 3 translational degrees of freedom and / or 1 to 3 rotational degrees of freedom.
Die Erfindung erlaubt so durch Bewegung der Fernbedienung eine dazu korrelierte Steuerung bzw. Bewegung des Gerätes. Auf diese Weise kann eine sehr intuitive und effiziente Gerätesteuerung realisiert werden. Wenn oben und im Folgenden der Einfachheit halber von „Gerät“ die Rede ist, soll darunter auch eine Gerätekomponente verstanden sein. Insbesondere soll auch der Fall eingeschlossen sein, dass ein Gerät eine Mehrzahl von beweglichen Komponenten umfasst, die jeweils für eine Fernsteuerung auswählbar und mittels einer erfindungsgemäßen Fernbedienung steuerbar sind. The invention thus allows by movement of the remote control a correlated control or movement of the device. In this way, a very intuitive and efficient device control can be realized. If the term "device" is mentioned above and below for the sake of simplicity, it should also be understood to mean a device component. In particular, the case should also be included in that a device comprises a plurality of movable components, each of which can be selected for remote control and controlled by means of a remote control according to the invention.
Gemäß einer Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes ist die Fernbedienung für eine Generierung bzw. Erzeugung von Steuerinformationen mittels Bewegung mit zumindest zwei verschiedenen, ggf. vorgebbaren Übersetzungsverhältnissen für die Bewegung des Gerätes ausgestaltet. Durch diese Übersetzungsverhältnisse wird vorzugsweise die Sensibilität gesteuert, mit der das Gerät auf Bewegungen reagiert. Im Besonderen soll dadurch eine Grobeinstellung und eine in der Regel darauf folgende Feineinstellung der Gerätestellung möglich sein. Das Wort Gerätestellung kann sich dabei sowohl auf die Position, als auch auf die Orientierung des Gerätes beziehen, d.h. dass hier sowohl eine Translation als auch eine Drehung des Gerätes betroffen sein kann. According to a development of the subject of the application, the remote control is designed for generation or generation of control information by means of movement with at least two different, possibly predefinable, transmission ratios for the movement of the device. By these ratios, preferably the sensitivity is controlled, with which the device reacts to movements. In particular, a coarse adjustment and a usually subsequent fine adjustment of the device position should be possible. The word device position may refer to both the position and the orientation of the device, i. that here both a translation and a rotation of the device can be affected.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Fernbedienung einen ersten, ggf. unter einer Mehrzahl von Modi-auswählbaren Modus auf, in welchem eine Bewegung der Fernbedienung bezüglich betroffener Freiheitsgrade des Gerätes analysiert wird und Steuerinformationen für die entsprechende (in der Regel proportionale) Bewegung des Gerätes generiert werden. In a further refinement, the remote control has a first mode, which may be selected from a plurality of modes, in which a movement of the remote control with respect to affected degrees of freedom of the device is analyzed and control information for the corresponding (usually proportional) movement of the device is generated become.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Fernbedienung einen ebenfalls eventuell unter einer Mehrzahl von Modi-auswählbaren zweiten Modus auf, in welchem nur ein Freiheitsgrad für die Bewegung des Gerätes verwendet wird. Dabei wird die Bewegung der Fernbedienung bezüglich betroffener Freiheitsgrade des Gerätes analysiert und nur für den einen Freiheitsgrad eine Steuerinformation für eine entsprechende (in der Regel proportionale) Bewegung des Gerätes generiert. Alternativ ist der betroffene Freiheitsgrad für die Bewegung des Gerätes durch den Nutzer einstellbar bzw. vorgebbar. Der eine Freiheitsgrad kann also durch einen Benutzer wählbar sein oder die Fernbedienung ist dafür ausgestaltet, bei der Analyse der Bewegung der Fernbedienung bezüglich betroffener Freiheitsgrade den Freiheitsgrad mit dem größten Anteil an der Bewegung (z.B. durch Bewertung) zu ermitteln und für diesen einen Freiheitsgrad die Steuerinformation zu generieren. Dies sind keine sich ausschließenden Alternativen. Die Fernbedienung kann auch dafür ausgestaltet sein, dass es zwei verschiedene Modi gibt, wobei in einem der zu verwendende Freiheitsgrad vorgegeben und in dem anderen der zu verwendende Freiheitsgrad ermittelt wird. Der Nutzer kann dann vorzugsweise den Modus wählen. In a further refinement, the remote control has a second mode, which may also be selected from a plurality of modes, in which only one degree of freedom is used for the movement of the device. In this case, the movement of the remote control with respect to the affected degrees of freedom of the device is analyzed and generated only for the one degree of freedom control information for a corresponding (usually proportional) movement of the device. Alternatively, the affected degree of freedom for the movement of the device by the user can be set or specified. The one degree of freedom can therefore be selected by a user or the remote control is for it designed to determine the degree of freedom with the largest proportion of the movement (eg by evaluation) in the analysis of the movement of the remote control with respect to the affected degrees of freedom and to generate the control information for this one degree of freedom. These are not exclusive alternatives. The remote control can also be designed so that there are two different modes, wherein the degree of freedom to be used is specified in one and the degree of freedom to be used is determined in the other. The user can then preferably choose the mode.
Die Beschränkung auf einen Freiheitsgrad ist insbesondere für eine Feineinstellung der Gerätestellung von Nutzen, weil hier der Benutzer sich auf den betroffenen Freiheitsgrad konzentrieren kann und unwillkürliche Bewegungen in andere Richtungen eliminiert werden. Die verschiedenen beschriebenen Modi können auch kombiniert, z.B. im Zuge einer Grobeinstellung mit einer anschließenden Feineinstellung der Gerätestellung realisiert werden bzw. sein. The restriction to one degree of freedom is particularly useful for fine tuning the device position because here the user can focus on the degree of freedom involved and eliminate involuntary movements in other directions. The various modes described may also be combined, e.g. be realized in the course of a coarse adjustment with a subsequent fine adjustment of the device position or be.
Gemäß einer Ausgestaltung sind Modi und/oder Freiheitsgrade für die Erzeugung von Bewegung während des Gerätes mittels Tasten vorgebbar bzw. einstellbar. According to one embodiment, modes and / or degrees of freedom for the generation of movement during the device can be predetermined or set by means of keys.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung weist die Fernbedienung Mittel für ein haptisches Feedback auf, welches Rückmeldung über die übermittelten Steuerinformationen bzw. Steuerbefehle an das Gerät liefert. Dieses haptische Feedback kann mittels eines Gyroskops realisiert sein, welches eine Rückmeldung in Form eines gewissen Widerstandes erzeugt. Vorzugsweise ist das haptische Feedback jedoch mittels Lagesensor und Software derart realisiert, dass durch Vibrationen dem Nutzer eine ggf. vorgangsabhängige Rückmeldung gegeben wird. Diese kann z.B. in einem Klopfen bestehen, welches den Vorgang der Anwahl signalisiert. Während des Steuervorgangs kann z.B. eine gleichmäßige Vibration oder ein Gegendruck im Sinne einer Trägheit realisiert sein. According to another embodiment, the remote control means for a haptic feedback, which provides feedback on the transmitted control information or control commands to the device. This haptic feedback can be realized by means of a gyroscope, which generates a feedback in the form of a certain resistance. Preferably, however, the haptic feedback is realized by means of position sensor and software such that a possibly process-dependent feedback is given to the user by means of vibrations. This can e.g. exist in a knock, which signals the process of dialing. During the control process, e.g. be realized a uniform vibration or a back pressure in the sense of inertia.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Fernbedienung für die Anzeige einer visuellen Information ausgestaltet, welche das aktuell mit der Fernbedienung gesteuerte Gerät identifiziert. Dies kann z.B. mittels eines Displays auf der Fernbedienung bewerkstelligt werden, wobei auf dem Display das gesteuerte Gerät (bzw. Gerätekomponente) dargestellt wird. Es ist aber auch denkbar, dass mögliche, für die Steuerung in Frage kommende Geräte (bzw. Gerätekomponenten) schon durch Bilder oder Text auf der Fernbedienung permanent dargestellt sind und mittels den Bildern bzw. Texten zugeordneten LEDs (LED: Light Emitting Diode) die Information über das gesteuerte Gerät visuell vermittelt wird. According to a development, the remote control is designed for the display of visual information, which identifies the currently controlled by the remote control device. This can e.g. be accomplished by means of a display on the remote control, wherein on the display of the controlled device (or device component) is displayed. However, it is also conceivable that possible, for the controller in question coming devices (or device components) are already permanently represented by pictures or text on the remote control and by means of the images or texts associated LEDs (LED: Light Emitting Diode) the information is conveyed visually via the controlled device.
Nach einer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist die Fernbedienung dafür eingerichtet, dass eine Steuerung des Geräts nur bei Drücken einer Taste der Fernbedienung erfolgt. According to one embodiment of the subject invention, the remote control is set up that a control of the device takes place only when pressing a button of the remote control.
Dabei kann es sich um eine oder mehrere dafür vorgesehene Tasten handeln. Insbesondere kann eine Taste für eine Grobsteuerung und eine für eine Feinsteuerung vorgesehen sein, wobei eine Steuerung ausschließlich bei Drücken einer der beiden Tasten erfolgen kann. Dieses Feature dient der Sicherheit. Typischerweise lässt die Bedienperson in einer Problemsituation die gedrückte Taste los, so dass eine Gefährdung durch Weiterbewegung des Geräts durch die Fernbedienung nicht besteht. It can be one or more dedicated buttons. In particular, a key for a coarse control and one for a fine control can be provided, wherein a control can be done exclusively by pressing one of the two keys. This feature is for security. Typically, in a problematic situation, the operator releases the depressed key, so that there is no danger of further movement of the device by the remote control.
Gemäß weiterer Ausgestaltung ist die Fernbedienung mit Mitteln zur Erzeugung eines als Pointer verwendeten Laserstrahls ausgestaltet. Dieser Strahl zeigt dann auf das gesteuerte Gerät bzw. die gesteuerte Gerätekomponente, um so dem Bediener eine optische Rückmeldung zu geben. Diese Rückmeldung kann permanent oder zu gewissen Zeitpunkten (Anfang, Wechsel des Modus) des Steuervorgangs vorgesehen sein. Diese Weiterbildung ist vor allem dann hilfreich, wenn die Fernbedienung für eine Steuerung von einer Vielzahl von verschiedenen Geräten bzw. Gerätekomponenten ausgestaltet ist. According to a further embodiment, the remote control is configured with means for generating a laser beam used as a pointer. This beam then points to the controlled device or component so as to give visual feedback to the operator. This feedback can be provided permanently or at certain times (beginning, change of mode) of the control process. This development is particularly helpful if the remote control is designed for a control of a plurality of different devices or device components.
Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Leuchtanzeige auf dem gesteuerten Gerät bzw. der gesteuerten Komponente nach Auswahl für die Steuerung eine optische Rückmeldung zur Identifikation der gesteuerten Komponente liefert. It can also be provided that a light display on the controlled device or the controlled component after selection for the controller provides an optical feedback for identification of the controlled component.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens wird nicht das Gerät sondern ein Zeiger bzw. Cursor auf einer dem Monitor bzw. Anzeige mittels Bewegungen der Fernbedienung im dreidimensionalen Raum bewegt. According to another embodiment of the method is not the device but a pointer or cursor on a monitor or display by means of movements of the remote control in three-dimensional space moves.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments. Show it
Erfindungsgemäß ist die Fernbedienung für eine Steuerung durch Bewegung entsprechend der bestehenden Freiheitsgrade ausgestaltet. Dies wird anhand von
Es gibt bekannte Technologien, mittels denen Drehbewegungen bzw. Translationsbewegungen eines Bedienelementes erkannt und nach Achsen analysiert werden können. Für die Festlegung eines Koordinatensystemes zur Analyse einer Translation gemäß der translatorischen Freiheitsgrade kann z.B. ein geomagnetischer Mehrachsensensor verwendet werden, wie ihn beispielsweise auch die
In anderen Worten wären x- und z-Richtung dann die Projektion der Drehachsen a und b in die Ebene senkrecht zu y. In other words, the x and z directions would then be the projection of the axes of rotation a and b into the plane perpendicular to y.
Alternativ dazu kann die Fernbedienung direkt das bediente Gerät anpeilen. Die dadurch definierte Richtung definiert dann durch Projektion in die Ebene senkrecht zur y-Achse eine der Achsen, z.B. die z-Achse. Die x-Achse wird dann als zu den beiden anderen Achsen orthogonale Achse festgelegt. Die Erkennung und Analyse einer translatorischen Bewegung kann mit Hilfe eines Mehrachsenbeschleunigungsmessers vorgenommen werden, wie es beispielsweise auch in der
In
In einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist dieser für eine Geräteeinstellung in zwei Schritten eingerichtet, welche einer Grobeinstellung mit anschließender Feineinstellung entsprechen. Dies ist anhand von
- 1. Die Feineinstellung erfolgt nur für einen Freiheitsgrad. Dieser Freiheitsgrad wird entweder durch den Benutzer vorher vorgegeben, oder automatisch bestimmt durch Analyse der Bewegung und durch Herausfilterung des dominierenden Freiheitsgrades in der Bewegung. Dazu werden Gewichte der einzelnen Bewegungskomponenten zueinander bestimmt und der Freiheitsgrad mit dem stärksten Gewicht als der für die Feineinstellung gewünschte Freiheitsgrad interpretiert.
- 2. Das Übersetzungsverhältnis wird für eine feinere Einstellung anders vorgegeben. D.h. konkret, dass einer bestimmten Bewegung der Fernbedienung eine im Vergleich zur Grobeinstellung geringere Bewegung des Gerätes entspricht. Das Übersetzungsverhältnis kann sich beispielsweise um eine Größenordnung unterscheiden, so dass vielleicht für eine
Bewegung von 30 cm der Fernbedienung eine Bewegung von 20 cm des Gerätes korreliert. Es wird im Feinmodus wiederum ein Befehl generiert, der in dem Fall auch den betroffenen Freiheitsgrad angibt, den Bewegungsbetrag und das Übersetzungsverhältnis. Der Befehl wird an das Gerät übermittelt und dieses mittels entsprechender Einrichtungen gemäß dem Befehl bewegt. Der Modus zur Feineinstellung des Geräts wird nach Abschluss der Feineinstellung durch den Benutzer beispielsweise mittels Tastendruck ausgelöst.
- 1. The fine adjustment takes place only for one degree of freedom. This degree of freedom is either predefined by the user or automatically determined by analyzing the movement and filtering out the dominant degree of freedom in the movement. These are weights of each Movement components determined to each other and the degree of freedom with the strongest weight interpreted as the desired degree of freedom for the degree of freedom.
- 2. The gear ratio is different for a finer setting. This means that a specific movement of the remote control corresponds to a lower movement of the device compared to the coarse adjustment. For example, the gear ratio may differ by an order of magnitude, so perhaps for a movement of 30 cm the remote control correlates a movement of 20 cm of the device. In fine mode, a command is again generated, which in this case also indicates the degree of freedom involved, the amount of movement and the transmission ratio. The command is transmitted to the device and this is moved by appropriate means according to the command. The fine-tuning mode of the device is triggered by the user when the fine-tuning is completed, for example, by pressing a button.
Die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse führen im Übrigen dazu, dass der Bediener seinem subjektiven Empfinden nach im Modus der Grobeinstellung eine schnelle Bewegung des gesteuerten Geräts und im Modus der Feineinstellung eine dazu langsamere Bewegung durchführt. Incidentally, the different gear ratios result in the operator feeling that, in the coarse adjustment mode, the operator performs a rapid movement of the controlled device and, in the mode of fine adjustment, a slower movement.
Auf
Die Erfindung ist nicht auf die im Zuge des Ausführungsbeispiels gezeigten Fälle beschränkt. Beispielsweise könnte auch eine Fernbedienung im dreidimensionalen Raum bewegt werden und diese Bewegung in eine Bewegung eines Zeigers auf einer Bildfläche eines Monitors oder einer Anzeige umgesetzt werden. Es würde sich hiermit um eine Art 3D-Maus dann handeln. In diesem Falle wäre ggf. die Projektion einer 3D-Bewegung auf eine zweidimensionale Fläche erforderlich. The invention is not limited to the cases shown in the course of the embodiment. For example, a remote control could also be moved in three-dimensional space and this movement converted into a movement of a pointer on a screen of a monitor or a display. It would then be a kind of 3D mouse then. In this case, it may be necessary to project a 3D movement onto a two-dimensional surface.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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