WO2020212441A1 - Method for controlling a gripping apparatus, and input/output device - Google Patents

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WO2020212441A1
WO2020212441A1 PCT/EP2020/060618 EP2020060618W WO2020212441A1 WO 2020212441 A1 WO2020212441 A1 WO 2020212441A1 EP 2020060618 W EP2020060618 W EP 2020060618W WO 2020212441 A1 WO2020212441 A1 WO 2020212441A1
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WO
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sensors
gripping
input
output device
force information
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PCT/EP2020/060618
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Maxime Chalon
Maximilian Maier
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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
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    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/02—Hand grip control means
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    • B25J13/081—Touching devices, e.g. pressure-sensitive
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/014—Hand-worn input/output arrangements, e.g. data gloves

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a gripping device using a glove-like input / output device, the gripping device having controllable drives for moving the gripping device and gripping sensors for detecting force information, the input / output device having first sensors for detecting movement information and second sensors for Acquisition of force information.
  • the invention relates to a glove-like input / output device with first sensors for detecting movement information and second sensors for detecting force information for controlling a gripping device with controllable drives for moving the gripping device and gripping sensors for detecting force information.
  • a device for the precise input of position and pressure distributions on the human hand into a data processing device, consisting of a device provided with sensors
  • Circuits that generate frequencies corresponding to the respective measured value; a selection device which selects sensor frequency signals for transmission to a transducer; a transmission device for transmitting the selected frequency signals to the transducer; a transducer that can digitize frequencies; an interface which controls the transducer and the selection and transmission device; one or more computers which directly or indirectly operate the interface and / or receive data from it; additionally a device for
  • the sensors are pressure and position sensors, the pressure sensors being on the palm of the hand and the position sensors being on the outside of the hand of the glove, and that the pressure sensors are capacitive and the position sensors are inductive.
  • the invention is based on the object of improving a method mentioned at the beginning. Furthermore, the invention is based on the object of structurally and / or functionally improving an input / output device mentioned at the beginning.
  • the object is achieved with a method having the features of claim 1.
  • the object is achieved with an input / output device having the features of claim 4.
  • the gripping device can be controllable in a controlled and / or regulated manner.
  • the gripping device can be used for this. Gripping and manipulation tasks
  • the gripping device can have links and joints.
  • the links can be rigid.
  • the joints can be used to movably connect the links.
  • the gripping device can have a gripper base and gripping fingers. The gripper fingers can gripper fingertips and / or
  • the drives can have mechanical, electrical and / or pneumatic actuators.
  • the drives can have gears.
  • the gears can have traction means, deflections and / or elasticities.
  • the drives can be used to move the links.
  • Gripping device can be arranged on a robot.
  • the gripping device can be designed like a hand.
  • the gripping device can be used as a robot hand be executed.
  • the gripping device can be a virtual or real gripping device.
  • the gripping device can have a control device.
  • Control device can be an electrical or electronic control device.
  • the control device can be a computer, a data memory,
  • the signal inputs can be connected to the gripping sensors to conduct signals.
  • the signal inputs can be connected to the input / output device to conduct signals.
  • the signal outputs can be connected to the drives to conduct signals. The method can be carried out with the aid of the control device.
  • the gripping sensors can be arranged on the gripping device at least approximately in the same positions as the second sensors on the input / output device. Identically positioned sensors of the gripping device on the one hand and the input / output device on the other hand can be assigned to one another.
  • the gripping sensors can be arranged on the limbs and / or joints.
  • the gripping sensors can be arranged on the gripper base and / or on the gripping fingers, in particular on the gripping finger tips and / or the inner sides of the gripping fingers.
  • the gripping sensors can be designed as force sensors. With the help of the gripping sensors, elastic deformations can be detected. With the help of the gripping sensors, tensile and / or compressive forces can be detected.
  • Gripping sensors can be used for strain gauges and / or capacitive sensors.
  • the drives can be based on movement information from the first sensors and on force information from the second sensors as well as based on
  • the second sensors and the gripping sensors can be calibrated.
  • the second sensors and the gripping sensors can be mutually calibrated.
  • the second sensors and the gripping sensors can each be calibrated with respect to a physical reference variable.
  • the second sensors and the gripping sensors can each be calibrated with the help of calibration weights.
  • Sensors and the gripping sensors can have been manufactured in one batch or in one lot.
  • the second sensors and the gripping sensors can be loaded with calibration weights and one of these can be used
  • Load assigned force can be determined. Changes in capacity of the second sensors and the gripping sensors during calibration can be measured and / or documented. This additional sensor data can be stored in a
  • Algorithm for controlling the gripping device can be implemented.
  • Gripping sensors are compared with each other.
  • the drives can be controlled in such a way that gripping forces on the gripping device and gripping forces on the input / output device at least approximately correspond to one another.
  • the drives can be controlled in such a way that gripping forces on the gripping device
  • the drives can be controlled in such a way that gripping forces on the gripping device
  • predetermined values are limited when gripping forces on the input / output device exceed predetermined values.
  • the input / output device can use the
  • a glove-like input / output device can be an input / output device that completely or partially covers a hand.
  • the input / output device can be arranged on one hand of an operator.
  • the input / output device can be designed like a cuff.
  • the input / output device can be designed as a data glove.
  • the input / output device can have a palm section and / or finger sections.
  • the finger sections can have fingertips and / or finger insides.
  • the first sensors and the second sensors can be designed structurally and / or functionally separate from one another.
  • the first sensors and the second sensors can be structurally and / or functionally integrated.
  • the second sensors can be arranged on the input / output device at least approximately at the same positions as the gripping sensors the gripping device. Identically positioned sensors of the input / output device on the one hand and the gripping device on the other hand can be assigned to one another.
  • the second sensors can be arranged on the palm section, the fingertips and / or the inner sides of the fingers of the input / output device.
  • the invention thus results, inter alia, in a data glove with force sensors for the extended manipulation of objects.
  • Data gloves can be used to control robots or to manipulate objects with one hand in virtual reality. This
  • data gloves can record movements of fingers and transmit them to a processing unit.
  • This computing unit can process signals from the sensors into position signals for the fingers and thus enable objects to be manipulated. This can happen with robotic hands or with hands in virtual reality.
  • a user who wears the data glove can manipulate the same object that is to be gripped during telemanipulation.
  • Additional sensors can be provided to measure forces in the fingertips or in the palm of the hand. These sensors can be based on a capacitive principle. If such sensors are already used
  • Finger position detection are used, they can be read out without additional electronics to be implemented.
  • the sensors can be integrated into the fingertips, the inside of the fingers or the palm of the hand and change their capacity when pressed.
  • the capacity of the sensors can be measured with the help of integrated circuits and passed on to a computing unit. Measures can be taken in order not to disturb a capacitance of approx. 50pF by external circumstances, such as current-carrying lines
  • the sensors can initially be calibrated once and for one
  • a force in N can be specified for a given pressure.
  • This calibration can be carried out with calibration weights, for example.
  • the weights can be placed on the sensors, which can come from the same batch as those built into the glove. A change in capacitance of the sensors can now be measured and documented.
  • the user then has the option of implementing this additional sensor data in his control algorithm. This enables, for example, a robot hand to close its fingers until the same force is reached that is exerted by the user on the object to be gripped.
  • the invention enables particularly sensitive gripping. Fragile
  • Objects can be gripped with defined forces that are specified by an operator. Complete closing of the gripping device can be guaranteed. Applying excessive forces to objects can be prevented. Forces on the gripping device can be correlated exactly with forces specified by a user.
  • 1 shows a data glove with sensors for detecting
  • FIG. 1 shows an input / output device 100 embodied as a data glove with first sensors for detecting movement information and second capacitive sensors 102, 104, 106, 108, 110 for detecting force information.
  • the input / output device 100 serves to control a gripping device, not shown here, designed as a robot hand.
  • the gripping device is used for this. Perform gripping and manipulation tasks and has movable gripping fingers with gripping sensors and drives for moving the gripping fingers.
  • the drives are operated using an electronic
  • Control device based on movement information from the first sensors and on force information from the second sensors 102, 104, 106, 108, 110 and controlled based on force information from the gripping sensors in such a way that gripping forces on the gripping device and gripping forces on input / output device 100 correspond to one another.
  • isolated features can also be selected from the feature combinations disclosed here and used in combination with other features to delimit the subject matter of the claim, dissolving any structural and / or functional relationship that may exist between the features.

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Abstract

The invention relates to a method for controlling a gripping apparatus by means of a glove-like input/output device (100), the gripping apparatus having controllable drives for moving the gripping apparatus and gripping sensors for capturing force information, the input/output device (100) having first sensors for capturing motion information and second sensors (102, 104, 106, 108, 110) for capturing force information, wherein, during the gripping of objects, the drives are controlled on the basis of motion information of the first sensors, force information of the second sensors (102, 104, 106, 108, 110) and force information of the gripping sensors. The invention further relates to a glove-like input/output device (100), comprising first sensors for capturing motion information and second sensors (102, 104, 106, 108, 110) for capturing force information, for controlling, in accordance with a method of this type, a gripping apparatus having controllable drives for moving the gripping apparatus and gripping sensors for capturing force information, in which input/output device the second sensors (102, 104, 106, 108, 110) are designed as capacitive sensors.

Description

Verfahren zum Kontrollieren einer Greifvorrichtung und Ein-/Ausgabegerät Method for controlling a gripping device and input / output device
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontrollieren einer Greifvorrichtung mithilfe eines handschuhartigen Ein-/Ausgabegeräts, die Greifvorrichtung aufweisend kontrollierbare Antriebe zum Bewegen der Greifvorrichtung und Greifsensoren zum Erfassen von Kraftinformationen, das Ein-/Ausgabegerät aufweisend erste Sensoren zum Erfassen von Bewegungsinformationen und zweite Sensoren zum Erfassen von Kraftinformationen. Außerdem betrifft die Erfindung ein handschuhartiges Ein-/Ausgabegerät mit ersten Sensoren zum Erfassen von Bewegungsinformationen und zweiten Sensoren zum Erfassen von Kraftinformationen zum Kontrollieren einer Greifvorrichtung mit kontrollierbaren Antrieben zum Bewegen der Greifvorrichtung und Greifsensoren zum Erfassen von Kraftinformationen. Description The invention relates to a method for controlling a gripping device using a glove-like input / output device, the gripping device having controllable drives for moving the gripping device and gripping sensors for detecting force information, the input / output device having first sensors for detecting movement information and second sensors for Acquisition of force information. In addition, the invention relates to a glove-like input / output device with first sensors for detecting movement information and second sensors for detecting force information for controlling a gripping device with controllable drives for moving the gripping device and gripping sensors for detecting force information.
Aus dem Dokument DE 42 40 531 C1 ist eine Vorrichtung bekannt zur präzisen Eingabe von Positions- und Druckverteilungen an der menschlichen Hand in ein Datenverarbeitungsgerät, bestehend aus einem mit Sensoren versehenen From the document DE 42 40 531 C1 a device is known for the precise input of position and pressure distributions on the human hand into a data processing device, consisting of a device provided with sensors
Handschuh, der Greifdaten der Hand erfasst und über Messwert umform er an Computer übermittelt, aufweisend folgende Kombinationsmerkmale: Sensoren mitGlove that records the hand's gripping data and transmits it to a computer via measured value converter, having the following combination features: Sensors with
Schaltungen, die dem jeweiligen Messwert entsprechende Frequenzen erzeugen; eine Auswahlvorrichtung, welche Sensorfrequenzsignale zur Übertragung an einen Messwertumformer auswählt; eine Übertragungsvorrichtung zur Übertragung der ausgewählten Frequenzsignale an den Messwertumformer; einen Messwertumformer, der Frequenzen digitalisieren kann; eine Schnittstelle, welche den Messwertumformer sowie die Auswahl- und Übertragungsvorrichtung steuert; einen oder mehrere Computer, welche direkt oder indirekt die Schnittstelle bedienen und/oder von ihr Daten erhalten; zusätzlich eine Vorrichtung zur Circuits that generate frequencies corresponding to the respective measured value; a selection device which selects sensor frequency signals for transmission to a transducer; a transmission device for transmitting the selected frequency signals to the transducer; a transducer that can digitize frequencies; an interface which controls the transducer and the selection and transmission device; one or more computers which directly or indirectly operate the interface and / or receive data from it; additionally a device for
Feststellung der Position/Orientierung des Handschuhs im n-dimensionalen Raum, bezogen auf einen definierten Referenzpunkt. Dem Dokument DE 42 40 531 C1 zufolge wird vorgeschlagen, dass die Sensoren Druck- und Positionssensoren sind, wobei sich die Drucksensoren auf der Handinnenfläche und die Positionssensoren auf der Handaußenseite des Handschuhs befinden, und dass die Drucksensoren kapazitiver Natur und die Positionssensoren induktiver Natur sind. Determination of the position / orientation of the glove in n-dimensional space, based on a defined reference point. According to document DE 42 40 531 C1, it is proposed that the sensors are pressure and position sensors, the pressure sensors being on the palm of the hand and the position sensors being on the outside of the hand of the glove, and that the pressure sensors are capacitive and the position sensors are inductive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Ein-/Ausgabegerät strukturell und/oder funktionell zu verbessern. The invention is based on the object of improving a method mentioned at the beginning. Furthermore, the invention is based on the object of structurally and / or functionally improving an input / output device mentioned at the beginning.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Ein-/Ausgabegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Vorteilhafte Ausführungen und/oder The object is achieved with a method having the features of claim 1. In addition, the object is achieved with an input / output device having the features of claim 4. Advantageous embodiments and / or
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Further developments are the subject of the subclaims.
Die Greifvorrichtung kann gesteuert und/oder geregelt kontrollierbar sein. Die Greifvorrichtung kann dazu dienen. Greif- und Manipulationsaufgaben The gripping device can be controllable in a controlled and / or regulated manner. The gripping device can be used for this. Gripping and manipulation tasks
durchzuführen. Die Greifvorrichtung kann Glieder und Gelenke aufweisen. Die Glieder können starr sein. Die Gelenke können zum beweglichen Verbinden der Glieder dienen. Die Greifvorrichtung kann eine Greiferbasis und Greiffinger aufweisen. Die Greiffinger können Greiffingerspitzen und/oder perform. The gripping device can have links and joints. The links can be rigid. The joints can be used to movably connect the links. The gripping device can have a gripper base and gripping fingers. The gripper fingers can gripper fingertips and / or
Greiffingerinnenseiten aufweisen. Die Antriebe können mechanische, elektrische und/oder pneumatische Aktuatoren aufweisen. Die Antriebe können Getriebe aufweisen. Die Getriebe können Zugmittel, Umlenkungen und/oder Elastizitäten aufweisen. Die Antriebe können dazu dienen, die Glieder zu bewegen. Die Have gripping fingers inside. The drives can have mechanical, electrical and / or pneumatic actuators. The drives can have gears. The gears can have traction means, deflections and / or elasticities. The drives can be used to move the links. The
Greifvorrichtung kann an einem Roboter anordenbar sein. Die Greifvorrichtung kann handartig ausgeführt sein. Die Greifvorrichtung kann als Roboterhand ausgeführt sein. Die Greifvorrichtung kann eine virtuelle oder reale Greifvorrichtung sein. Gripping device can be arranged on a robot. The gripping device can be designed like a hand. The gripping device can be used as a robot hand be executed. The gripping device can be a virtual or real gripping device.
Die Greifvorrichtung kann eine Kontrolleinrichtung aufweisen. Die The gripping device can have a control device. The
Kontrolleinrichtung kann eine elektrische oder elektronische Kontrolleinrichtung sein. Die Kontrolleinrichtung kann einen Computer, einen Datenspeicher, Control device can be an electrical or electronic control device. The control device can be a computer, a data memory,
Signaleingänge und/oder Signalausgänge aufweisen. Die Signaleingänge können mit den Greifsensoren signalleitend verbunden sein. Die Signaleingänge können mit dem Ein-/Ausgabegerät signalleitend verbindbar sein. Die Signalausgänge können mit den Antrieben signalleitend verbunden sein. Das Verfahren kann mithilfe der Kontrolleinrichtung durchführbar sein. Have signal inputs and / or signal outputs. The signal inputs can be connected to the gripping sensors to conduct signals. The signal inputs can be connected to the input / output device to conduct signals. The signal outputs can be connected to the drives to conduct signals. The method can be carried out with the aid of the control device.
Die Greifsensoren können an der Greifvorrichtung zumindest annähernd an den gleichen Positionen angeordnet sein, wie die zweiten Sensoren an dem Ein- /Ausgabegerät. Gleich positionierte Sensoren der Greifvorrichtung einerseits und des Ein-/Ausgabegeräts andererseits können einander zugeordnet sein. Die Greifsensoren können an den Gliedern und/oder Gelenken angeordnet sein. Die Greifsensoren können an der Greiferbasis und/oder an den Greiffingern, insbesondere an den Greiffingerspitzen und/oder Greiffingerinnenseiten, angeordnet sein. Die Greifsensoren können als Kraftsensoren ausgeführt sein. Mithilfe der Greifsensoren können elastische Verformungen erfassbar sein. Mithilfe der Greifsensoren können Zug- und/oder Druckkräfte erfassbar sein. Als The gripping sensors can be arranged on the gripping device at least approximately in the same positions as the second sensors on the input / output device. Identically positioned sensors of the gripping device on the one hand and the input / output device on the other hand can be assigned to one another. The gripping sensors can be arranged on the limbs and / or joints. The gripping sensors can be arranged on the gripper base and / or on the gripping fingers, in particular on the gripping finger tips and / or the inner sides of the gripping fingers. The gripping sensors can be designed as force sensors. With the help of the gripping sensors, elastic deformations can be detected. With the help of the gripping sensors, tensile and / or compressive forces can be detected. When
Greifsensoren können Dehnungsmessstreifen und/oder kapazitive Sensoren dienen. Gripping sensors can be used for strain gauges and / or capacitive sensors.
Die Antriebe können basierend auf Bewegungsinformationen der ersten Sensoren und auf Kraftinformationen der zweiten Sensoren sowie basierend auf The drives can be based on movement information from the first sensors and on force information from the second sensors as well as based on
Kraftinformationen der Greifsensoren kontrolliert werden. Force information from the gripping sensors can be checked.
Die zweiten Sensoren und die Greifsensoren können kalibriert werden. Die zweiten Sensoren und die Greifsensoren können gegenseitig kalibriert werden. Die zweiten Sensoren und die Greifsensoren können jeweils bezüglich einer physikalischen Referenzgröße kalibriert werden. Die zweiten Sensoren und die Greifsensoren können jeweils mithilfe von Eichgewichten kalibriert werden. Die zweiten The second sensors and the gripping sensors can be calibrated. The second sensors and the gripping sensors can be mutually calibrated. The second sensors and the gripping sensors can each be calibrated with respect to a physical reference variable. The second sensors and the gripping sensors can each be calibrated with the help of calibration weights. The second
Sensoren und die Greifsensoren können in einer Charge oder in einem Los hergestellt worden sein. Zum Kalibrieren können die zweiten Sensoren und die Greifsensoren mit Eichgewichten belastet werden und es kann eine dieser Sensors and the gripping sensors can have been manufactured in one batch or in one lot. For calibration, the second sensors and the gripping sensors can be loaded with calibration weights and one of these can be used
Belastung zugeordnete Kraft festgelegt werden. Kapazitätsänderungen der zweiten Sensoren und der Greifsensoren beim Kalibrieren können gemessen und/oder dokumentiert werden. Diese zusätzlichen Sensordaten können in einen Load assigned force can be determined. Changes in capacity of the second sensors and the gripping sensors during calibration can be measured and / or documented. This additional sensor data can be stored in a
Algorithmus zum Kontrollieren der Greifvorrichtung implementiert werden. Algorithm for controlling the gripping device can be implemented.
Kraftinformationen der zweiten Sensoren und Kraftinformationen der Force information from the second sensors and force information from the
Greifsensoren miteinander verglichen werden. Die Antriebe können derart kontrolliert werden, dass Greifkräfte an der Greifvorrichtung und Greifkräfte an dem Ein-/Ausgabegerät einander zumindest annähernd entsprechen. Die Antriebe können derart kontrolliert werden, dass Greifkräfte an der Greifvorrichtung Gripping sensors are compared with each other. The drives can be controlled in such a way that gripping forces on the gripping device and gripping forces on the input / output device at least approximately correspond to one another. The drives can be controlled in such a way that gripping forces on the gripping device
Greifkräfte an dem Ein-/Ausgabegerät nicht übersteigen. Die Antriebe können derart kontrolliert werden, dass Greifkräfte an der Greifvorrichtung auf Do not exceed the gripping forces on the input / output device. The drives can be controlled in such a way that gripping forces on the gripping device
vorbestimmte Werte begrenzt werden, wenn Greifkräfte an dem Ein- /Ausgabegerät vorbestimmte Werte übersteigen. predetermined values are limited when gripping forces on the input / output device exceed predetermined values.
Das Ein-/Ausgabegerät kann zur Eingabe von Informationen die The input / output device can use the
Kontrolleinrichtung dienen. Ein handschuhartiges Ein-/Ausgabegerät kann ein Ein- /Ausgabegerät sein, das eine Hand ganz oder teilweise bedeckt. Das Ein- /Ausgabegerät kann an einer Hand einer Bedienperson anordenbar sein. Das Ein- /Ausgabegerät kann manschettenartig ausgeführt sein. Das Ein-/Ausgabegerät kann als Datenhandschuh ausgeführt sein. Das Ein-/Ausgabegerät kann einen Handflächenabschnitt und/oder Fingerabschnitte aufweisen. Die Fingerabschnitte können Fingerspitzen und/oder Fingerinnenseiten aufweisen. Serve control device. A glove-like input / output device can be an input / output device that completely or partially covers a hand. The input / output device can be arranged on one hand of an operator. The input / output device can be designed like a cuff. The input / output device can be designed as a data glove. The input / output device can have a palm section and / or finger sections. The finger sections can have fingertips and / or finger insides.
Die ersten Sensoren und die zweiten Sensoren können strukturell und/oder funktionell voneinander gesondert ausgeführt sein. Die ersten Sensoren und die zweiten Sensoren können strukturell und/oder funktionell integriert ausgeführt sein. Die zweiten Sensoren können an dem EinVAusgabegerät zumindest annähernd an den gleichen Positionen angeordnet sein, wie die Greifsensoren an der Greifvorrichtung. Gleich positionierte Sensoren des Ein-/Ausgabegeräts einerseits und der Greifvorrichtung andererseits können einander zugeordnet sein. Die zweiten Sensoren können an dem Handflächenabschnitt, den Fingerspitzen und/oder den Fingerinnenseiten des Ein-/Ausgabegeräts angeordnet sein. The first sensors and the second sensors can be designed structurally and / or functionally separate from one another. The first sensors and the second sensors can be structurally and / or functionally integrated. The second sensors can be arranged on the input / output device at least approximately at the same positions as the gripping sensors the gripping device. Identically positioned sensors of the input / output device on the one hand and the gripping device on the other hand can be assigned to one another. The second sensors can be arranged on the palm section, the fingertips and / or the inner sides of the fingers of the input / output device.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Datenhandschuh mit Kraft Sensoren zur erweiterten Manipulation von Objekten. In summary and in other words, the invention thus results, inter alia, in a data glove with force sensors for the extended manipulation of objects.
Datenhandschuhe können werden verwendet, um Roboter zu steuern oder um in der Virtuellen Realität Objekte mit einer Hand zu manipulieren. Diese Data gloves can be used to control robots or to manipulate objects with one hand in virtual reality. This
Datenhandschuhe können mithilfe von Sensoren Bewegungen von Fingern aufnehmen und diese auf eine Recheneinheit übertragen. Diese Recheneinheit kann Signale der Sensoren zu Positionssignalen der Finger verarbeiten und so eine Manipulation von Objekten ermöglichen. Dies kann sowohl mit Roboterhänden oder aber auch mit Händen in der virtuellen Realität passieren. Hierbei kann ein Benutzer, welcher den Datenhandschuh trägt, das gleiche Objekt manipulieren, welches es bei einer Telemanipulation zu greifen gilt. With the help of sensors, data gloves can record movements of fingers and transmit them to a processing unit. This computing unit can process signals from the sensors into position signals for the fingers and thus enable objects to be manipulated. This can happen with robotic hands or with hands in virtual reality. Here, a user who wears the data glove can manipulate the same object that is to be gripped during telemanipulation.
Zusätzliche Sensoren können vorgesehen werden, um Kräfte in den Fingerspitzen oder auch in der Handfläche messen zu können. Diese Sensoren können auf einem kapazitiven Prinzip basieren. Falls derartige Sensoren bereits zur Additional sensors can be provided to measure forces in the fingertips or in the palm of the hand. These sensors can be based on a capacitive principle. If such sensors are already used
Fingerpositionserkennung verwendet werden, können sie ohne zusätzlich zu implementierende Elektronik ausgelesen werden. Die Sensoren können in die Fingerspitzen, in die Fingerinnenseiten oder aber auch in die Handfläche integriert werden und auf Druck ihre Kapazität ändern. Finger position detection are used, they can be read out without additional electronics to be implemented. The sensors can be integrated into the fingertips, the inside of the fingers or the palm of the hand and change their capacity when pressed.
Die Kapazität der Sensoren kann mithilfe integrierter Schaltungen gemessen und an eine Recheneinheit weitergeben werden. Dabei können Maßnahmen getroffen werden, um eine Kapazität von ca. 50pF nicht durch äußere Umstände, wie stromführende Leitungen, zu stören The capacity of the sensors can be measured with the help of integrated circuits and passed on to a computing unit. Measures can be taken in order not to disturb a capacitance of approx. 50pF by external circumstances, such as current-carrying lines
Die Sensoren können zunächst einmalig kalibriert werden und für einen The sensors can initially be calibrated once and for one
bestimmten Druck kann eine Kraft in N festgelegt werden. Diese Kalibration kann zum Beispiel mit Eichgewichten durchgeführt werden. Dazu können die Gewichte auf die Sensoren gelegt werden, welche aus der gleichen Charge kommen können, wie die in dem Handschuh verbauten. Nun kann eine Kapazitätsänderung der Sensoren gemessen und dokumentiert werden. A force in N can be specified for a given pressure. This calibration can can be carried out with calibration weights, for example. For this purpose, the weights can be placed on the sensors, which can come from the same batch as those built into the glove. A change in capacitance of the sensors can now be measured and documented.
Der Benutzer hat anschließend die Möglichkeit diese zusätzlichen Sensor Daten in seinen Steuerungsalgorithmus zu implementieren. Dies ermöglicht es zum Beispiel einer Roboterhand solange ihre Finger zu schließen, bis die gleiche Kraft erreicht wird, welche durch den Benutzer auf das zu greifende Objekt ausgeübt wird. The user then has the option of implementing this additional sensor data in his control algorithm. This enables, for example, a robot hand to close its fingers until the same force is reached that is exerted by the user on the object to be gripped.
Mit der Erfindung wird ein besonders sensitives Greifen ermöglicht. Fragile The invention enables particularly sensitive gripping. Fragile
Objekte können mit definierten Kräften gegriffen werden, die von einem Bediener vorgegeben werden. Ein vollständiges Schließen der Greifvorrichtung kann gewährleistet werden. Ein Beaufschlagen von Objekten mit zu großen Kräften kann verhindert werden. Kräfte an der Greifvorrichtung können exakt mit von einem Benutzer vorgegebenen Kräften korreliert werden. Objects can be gripped with defined forces that are specified by an operator. Complete closing of the gripping device can be guaranteed. Applying excessive forces to objects can be prevented. Forces on the gripping device can be correlated exactly with forces specified by a user.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Figur näher beschrieben, dabei zeigt schematisch und beispielhaft: An embodiment of the invention is described in more detail below with reference to a figure, which shows schematically and by way of example:
Fig. 1 einen Datenhandschuh mit Sensoren zum Erfassen von 1 shows a data glove with sensors for detecting
Kraftinformationen. Force information.
Fig. 1 zeigt ein als Datenhandschuh ausgeführtes Ein-/Ausgabegerät 100 mit ersten Sensoren zum Erfassen von Bewegungsinformationen und zweiten kapazitive Sensoren 102, 104, 106, 108, 1 10 zum Erfassen von Kraftinformationen. Das Ein-/Ausgabegerät 100 dient zum Kontrollieren einer hier nicht dargestellten als Roboterhand ausgeführten Greifvorrichtung. 1 shows an input / output device 100 embodied as a data glove with first sensors for detecting movement information and second capacitive sensors 102, 104, 106, 108, 110 for detecting force information. The input / output device 100 serves to control a gripping device, not shown here, designed as a robot hand.
Die Greifvorrichtung dient dazu. Greif- und Manipulationsaufgaben durchzuführen und weist bewegliche Greiffinger mit Greifsensoren und Antriebe zum Bewegen der Greiffinger auf. Die Antriebe werden mithilfe einer elektronischen The gripping device is used for this. Perform gripping and manipulation tasks and has movable gripping fingers with gripping sensors and drives for moving the gripping fingers. The drives are operated using an electronic
Kontrolleinrichtung basierend auf Bewegungsinformationen der ersten Sensoren und auf Kraftinformationen der zweiten Sensoren 102, 104, 106, 108, 1 10 sowie basierend auf Kraftinformationen der Greifsensoren derart kontrolliert, dass Greifkräfte an der Greifvorrichtung und Greifkräfte an dem Ein-/Ausgabegerät 100 einander entsprechen. Control device based on movement information from the first sensors and on force information from the second sensors 102, 104, 106, 108, 110 and controlled based on force information from the gripping sensors in such a way that gripping forces on the gripping device and gripping forces on input / output device 100 correspond to one another.
Mit„kann" sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Dem- zufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der In particular, optional features of the invention are designated by “can”. Accordingly, there are also developments and / or exemplary embodiments of the
Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen. Invention that additionally or alternatively have the respective feature or features.
Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden. If necessary, isolated features can also be selected from the feature combinations disclosed here and used in combination with other features to delimit the subject matter of the claim, dissolving any structural and / or functional relationship that may exist between the features.
Bezugszeichen Reference number
100 Ein-/Ausgabegerät 100 input / output device
102 Sensor 102 sensor
104 Sensor 104 sensor
106 Sensor 106 sensor
108 Sensor 108 sensor
1 10 Sensor 1 10 sensor

Claims

Patentansprüche Claims
1 . Verfahren zum Kontrollieren einer Greifvorrichtung mithilfe eines 1 . Method for controlling a gripping device using a
handschuhartigen Ein-/Ausgabegeräts (100), die Greifvorrichtung aufweisend kontrollierbare Antriebe zum Bewegen der Greifvorrichtung und Greifsensoren zum Erfassen von Kraftinformationen, das Ein-/Ausgabegerät (100) aufweisend erste Sensoren zum Erfassen von Bewegungsinformationen und zweite Sensoren (102, 104, 106, 108, 1 10) zum Erfassen von Kraftinformationen, dadurch gekennzeichnet, dass beim Greifen von Objekten die Antriebe unter Berücksichtigung von Bewegungsinformationen der ersten Sensoren und von Kraftinformationen der zweiten Sensoren (102, 104, 106, 108, 1 10) sowie unter Berücksichtigung von Kraftinformationen der Greifsensoren kontrolliert werden. glove-like input / output device (100), the gripping device having controllable drives for moving the gripping device and gripping sensors for capturing force information, the input / output device (100) comprising first sensors for capturing movement information and second sensors (102, 104, 106, 108, 1 10) for detecting force information, characterized in that when gripping objects, the drives taking into account movement information from the first sensors and force information from the second sensors (102, 104, 106, 108, 1 10) and taking force information into account the gripping sensors are checked.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten 2. The method according to claim 1, characterized in that the second
Sensoren (102, 104, 106, 108, 1 10) und die Greifsensoren kalibriert werden. Sensors (102, 104, 106, 108, 1 10) and the gripping sensors are calibrated.
3. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch 3. The method according to at least one of claims 1 to 2, characterized
gekennzeichnet, dass Kraftinformationen der zweiten Sensoren (102, 104, 106, 108, 1 10) und Kraftinformationen der Greifsensoren miteinander verglichen und die Antriebe derart kontrolliert werden, dass Greifkräfte an der characterized in that force information from the second sensors (102, 104, 106, 108, 1 10) and force information from the gripping sensors are compared with one another and the drives are controlled in such a way that gripping forces are applied to the
Greifvorrichtung und Greifkräfte an dem Ein-/Ausgabegerät (100) einander zumindest annähernd entsprechen. The gripping device and gripping forces on the input / output device (100) correspond at least approximately to one another.
4. Handschuhartiges Ein-/Ausgabegerät (100) mit ersten Sensoren zum Erfassen von Bewegungsinformationen und zweiten Sensoren (102, 104, 106, 108, 1 10) zum Erfassen von Kraftinformationen zum Kontrollieren einer Greifvorrichtung mit kontrollierbaren Antrieben zum Bewegen der Greifvorrichtung und 4. Glove-like input / output device (100) with first sensors for detecting movement information and second sensors (102, 104, 106, 108, 110) for detecting force information for controlling a gripping device with controllable drives for moving the gripping device and
Greifsensoren zum Erfassen von Kraftinformationen gemäß einem Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Sensoren (102, 104, 106, 108, 1 10) als kapazitive Sensoren ausgeführt sind. Gripping sensors for detecting force information according to a method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the second sensors (102, 104, 106, 108, 1 10) are designed as capacitive sensors.
5. Ein-/Ausgabegerät (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Sensoren (102, 104, 106, 108, 1 10) an einem Handflächenabschnitt, an Fingerspitzen und/oder an Fingerinnenseiten des Ein-/Ausgabegeräts (100) angeordnet sind. 5. input / output device (100) according to claim 4, characterized in that the second sensors (102, 104, 106, 108, 1 10) on a palm section, on fingertips and / or on the inside of the fingers of the input / output device (100 ) are arranged.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114905514A (en) * 2022-05-26 2022-08-16 山东大学 Human body skill learning method and system for outer limb gripping control

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4240531C1 (en) 1992-11-27 1994-02-10 Frank Hofmann Computer data entry device measuring positions and pressures of hand - includes glove with sensors of deg. of bending of fingers and forces exerted thereby, translated into signal frequencies
US5354162A (en) * 1991-02-26 1994-10-11 Rutgers University Actuator system for providing force feedback to portable master support
US6016385A (en) * 1997-08-11 2000-01-18 Fanu America Corp Real time remotely controlled robot
EP2653954A1 (en) * 2010-12-17 2013-10-23 Gifu University Lateral face installation-type force sense display interface
DE102015202179A1 (en) * 2015-02-06 2016-08-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Method and device for determining hand rigidity
WO2017192829A1 (en) * 2016-05-04 2017-11-09 Worcester Polytechnic Institute Haptic gloves as a wearable force feedback user interface
DE102017211266A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-03 Robert Bosch Gmbh Method for remote transmission of a hand and / or finger movement
US20190101981A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Apple Inc. Imu-based glove

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5354162A (en) * 1991-02-26 1994-10-11 Rutgers University Actuator system for providing force feedback to portable master support
DE4240531C1 (en) 1992-11-27 1994-02-10 Frank Hofmann Computer data entry device measuring positions and pressures of hand - includes glove with sensors of deg. of bending of fingers and forces exerted thereby, translated into signal frequencies
US6016385A (en) * 1997-08-11 2000-01-18 Fanu America Corp Real time remotely controlled robot
EP2653954A1 (en) * 2010-12-17 2013-10-23 Gifu University Lateral face installation-type force sense display interface
DE102015202179A1 (en) * 2015-02-06 2016-08-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Method and device for determining hand rigidity
WO2017192829A1 (en) * 2016-05-04 2017-11-09 Worcester Polytechnic Institute Haptic gloves as a wearable force feedback user interface
DE102017211266A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-03 Robert Bosch Gmbh Method for remote transmission of a hand and / or finger movement
US20190101981A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Apple Inc. Imu-based glove

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114905514A (en) * 2022-05-26 2022-08-16 山东大学 Human body skill learning method and system for outer limb gripping control

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