DE10047309A1

DE10047309A1 - Handsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE10047309A1
Application number: DE2000147309
Authority: DE
Inventors: Egbert Fridrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: DE10047309B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Handsteuervorrichtung zur freihändigen, präzisen und gesicherten Steuerung von Gegenständen, Hardware, Software und Geräten, über die Bewegung eines Betätigungsorgans bei geringem körperlichen Einsatz und hoher Bewegungsfreiheit für den Benutzer. Sie ist lösbar fixiert und überträgt während der freihändigen, primären Bewegung über eine Sekundärbewegung (9) nicht mechanisch mindestens eine Stellgröße mit Hilfe des Signalübertragungsgliedes (7) vom Stellglied (5) am Betätigungsort an das davon auch entfernte Stellorgan (8) am Stellort und bringt die Stellgröße oder eine davon abgeleitete Größe dort gesichert zur Wirkung. Die Wirkung kann verzögert und entkoppelt vom körperlichen Einsatz am Betätigungsort eingeleitet oder eine allmähliche Steigerung eines Vorganges, z. B. eine aus der Stellgrößenänderung resultierende Bewegung, erreicht werden. Dies ermöglicht beispielsweise behinderten Personen trotz körperlicher Beeinträchtigungen mit geringem körperlichen Einsatz wieder die Nutzung von Bedieneinheiten, z. B. Gerätebedieneinheiten, welche sie aufgrund ihrer Behinderung bisher nicht mehr verwenden konnten.

Description

Stand der Technik

Aus der DE 29 42 003 A1 ist eine elektrische Steuervorrichtung mit einem Steuerhebel, einem stirnseitig daran angebrachten, um einen quer zur Hebelachse stehende Achse schwenkbaren Kopf, der aus einer Neutralstellung gegen Rückstellkräfte um begrenze Winkel in beiden Richtungen verlagerbar ist und ei nem davon betätigten Signalgeber, der richtungsabhängig ein elektrisches Steuersignal abgibt, insbesonde re zur Steuerung elektrisch gesteuerter Ventile, bekannt. Diese Steuervorrichtung ist baulich sehr kompakt jedoch für den stationären Betrieb vorgesehen, sie erlaubt daher keine feihändige Bedienung. Dieser Nachteil ist auch bei der DE 196 36 587 C1 gegeben, einer Vorrichtung zum Betätigen eines Gegenstan des.

Aus DE 196 09 746 A1 ist eine Handbedienvorrichtung mit Kupplung für freihändig fahrbare Geräte bekannt. Sie erlaubt dem Fahrer bei ausreichender Bewegungsfreiheit und verbesserter Sicherheit die Ansteuerung bzw. Bedienung eines freihändig fahrbaren Gerätes. Diese Vorrichtung ist freihändig bedien bar, sie schränkt jedoch bereits baulich bedingt die Bewegungsfreiheit des Unterarmes und der Hand eines Benutzers stark ein. So daß während der Bedienung der Vorrichtung beispielsweise kein gleichzeitiges Nähen an einer Nähmaschine mehr möglich ist. Die Ausnutzung der vollen Leistungsfähigkeit dieser Vorrichtung erfordert zur sicheren Bedienung und damit zur Steuerung nur eines Freiheitsgrades, vor und zurück zur Bremsdosierung, wenigstens vier Finger einer Hand. Diese Einschränkung ist sowohl bei der Realisierung der Vorrichtung als Bowdenzugsystem wie auch als Hydrauliksystem gegeben.

Problemstellung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Handsteuerung vorzuschlagen, welche be reits durch die freihändige Bewegung eines Fingers der menschlichen Hand an einem Betätigungsort mindestens eine Stellgröße, z. B. in Form eines Steuersignals, zu einem Stellorgan an einem vom Betäti gungsort auch entfernten Stellort überträgt und dort gesichert zur Wirkung bringt. Bei größtmöglicher Bewegungsfreiheit soll dem Benutzer eines Gegenstandes, Hardware, Software oder eines Gerätes, an dem eine Stellgröße oder deren Ableitung wirkt, während eines primären Bewegungsablaufes durch eine Se kundärbewegung eines Betätigungsorgans die Möglichkeit zur verzögerten Einleitung oder zur allmähli chen Steigerung eines Vorgangs, beispielsweise einer aus der Stellgrößenänderung resultierenden Bewe gung am Stellorgan in Folge der vom Stellglied übertragenen Werte, z. B. in Form von Eingangssignalen, gegeben werden.

Erreichte Vorteile

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Patentan spruchs 1 gelöst.

Derartige Vorrichtungen sind zum präzisen Steuern verschiedener Gegenstände, Hardware, Software oder Geräte über die Bewegung beispielsweise eines Fingers der menschlichen Hand einsetzbar. In erster Linie soll die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch zum ersatzweisen Betätigen von Fußbedieneinheiten, wie sie z. B. für Nähmaschinen, Bügelautomaten oder in Fahrzeugen insbesondere Kraftfahrzeugen einge setzt werden, dienen, um beispielsweise auch gehbehinderten oder gelähmten Personen diese Funktionen mit geringem körperlichen Einsatz und damit auch geringem körperlichen Ersatz wieder nutzbar zu ma chen ohne z. B. die Bewegungsfreiheit bereits einer gesamten Hand oder eines Armes vollständig einzu schränken. Die Bedienung der Steuervorrichtung erfolgt freihändig. In der Ausprägung als Kraftsteuerung kann die Vorrichtung zur Steuerung einer vom Kraftaufwand am Betätigungsort kraftunabhängigen Kraf terzeugungseinheit am Stellort entsprechend dem Ausführungsbeispiel zur Steuerung einer Bewegung eingesetzt werden. Die Vorrichtung erlaubt damit z. B. die für eine Tätigkeit notwendige, kraftaufwendige Fußbewegung durch lediglich eine Fingerbewegung zu ersetzen. Die dabei am Stellorgan z. B. über eine Krafterzeugung wirkende Kraft kann durch die Fingerbewegung frei dosiert werden, sie ist jedoch unab hängig von der am Betätigungsort eingesetzten Fingerkraft. Eine Fingerbewegung kann über die erfindungsgemäße Vorrichtung unabhängig von der am Stellorgan wirkenden, z. B. aus einer Krafterzeugung resultierenden Kraft zur Realisierung von lokal oder entfernt wirkenden Anwendungen insbesondere Kraftanwendungen eingesetzt werden. Durch die Übertragung der veränderbaren Stellgröße z. B. als Steu ersignal kann diese Stellgröße allgemein als Eingangssignal zur Steuerung einer Anwendung, eines Ge genstandes, Hardware, Software oder eines Gerätes benutzt werden. Das Verhältnis zwischen dem Kraft aufwand sowie der Bewegung am Betätigungsort und der über die Stellgrößenänderung am Stellglied resultierenden Veränderungen am Stellort ist frei, es ergibt sich aus der Funktion des Stellorgans. Die Handsteuervorrichtung kann damit auf einfache Weise an unterschiedliche Einsatzbedingungen angepaßt werden. Beim Einsatz einer Krafterzeugung beispielsweise, ist eine Kraftanwendung am Stellort nicht zwingend an die kinematische Kette einer Fingerbewegung am Betätigungsort gebunden. Rein rotatorische und translatorische Bewegungen einer Kraftanwendung am Stellort sind auf der Basis einer einzigen Fin gerbewegung genauso möglich wie komplexe Kombinationen davon, z. B. zur Beschreibung einer Trajekt orie im Raum. Die erfindungsgemäße Vorrichtung schließt die zeitgleiche Benutzung weiterer Handsteue rungen, wie z. B. die aus DE 29 42 003 A1 bekannte Steuerung, nicht aus sondern erlaubt deren zusätzli chen oder erweiterten Einsatz. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind auch zeitgleiche Ände rungen verschiedener Stellgrößen durch Mehrfachanwendung der Vorrichtung, z. B. an einer oder mehre ren Händen, bzw. durch Kombinationen mit weiteren Handsteuerungen möglich.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zweckmäßigen Weiterbildun gen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, im fol genden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit schematischer Anordnung aller Komponenten und dem kleinen Finger einer menschlichen Hand als Betätigungsorgan;

Fig. 2 eine funktionale Beschreibung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als Blockbild;

Fig. 3 eine funktionale Beschreibung eines Signalübertragungsgliedes als Blockbild;

Fig. 4 eine funktionale Beschreibung eines Stellorgans als Blockbild;

Fig. 5 die Seiten- und Frontansicht eines Stellgliedes welches mittels mechanischer Sensorik und einem Stellgrößentransformer mit elektrischen Ausgangssignalen arbeitet;

Fig. 6 die Seitenansicht eines Betätigungsorganadapters mit schematischer Anordnung aller Komponen ten zur Nutzung eines Fingers einer menschlichen Hand als Betätigungsorgan der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 7 die Frontansicht und Draufsicht eines Stellorgans der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Hilfse nergie für rotatorische und translatorische Bewegungen;

Bezugszeichenliste

1

Betätigungsorgan

2

Betätigungsorganfixierung

3

Bewegungsmittel

4

Betätigungsorgankopplung

5

Stellglied

6

Lösbares Band

7

Signalübertragungsglied

8

Stellorgan

9

Betätigungsrichtungen (Sekundärbewegung)

10

Stellstrecke

11

Stellstreckenkopplung (Stellstrecke-Bewegungsmittel)

12

Neutralstellung

13

Kraftspeicher

14

Bewegungsmittelführung

15

Stegkopplung (Bandsteg-Stellstrecke)

16

Mechanische Sensorik

17

Stellgrößentransformer

18

Bandsteg

19

Signalsendeeinheit

20

Signalempfangseinheit

21

Krafterzeugung (Motor)

22

Krafterzeugungsachse (Motorachse)

23

Rotationsmittel

24

Translationsmittel

25

Translationsmittelführung

26

Stellorgangrundplatte

27

Hilfsenergiezuführung

28

Betätigungsorganadapter

Ausführungsbeispiel der Erfindung

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Ausprägung der Handsteuervorrichtung ermöglicht durch die Be tätigung des Stellgliedes 5 mit Hilfe des Betätigungsorganadapters 28 und die Übertragung der Stellgröße X aus dem Stellglied 5 mit Hilfe des Signalübertragungsgliedes 7 an das Stellorgan 8 ein präzises, frei händiges Steuern verschiedener Gegenstände, Hardware, Software oder Geräte durch die Bewegung eines Fingers der menschlichen Hand. Aus der Bewegung des Betätigungsorgans 1 resultiert die Durchführung einer Verstellbewegung am Stellorgan 8. Der Betätigungsort, die menschliche Hand mit dem Betätigungs organ 1, ist in der Regel vom Stellort, andern sich das Stellorgan 8 befindet, verschieden. Beispielsweise wird mit einer menschlichen Hand die Lage eines Werkstückes, z. B. ein Stück gewebtem Stoff, zu einem, mit der zweiten Hand geführten, weiteren Werkstück, auf der Arbeitsfläche einer Nähmaschine fixiert und gleichzeitig mit einem für diesen Arbeitsvorgang nicht eingesetzten Finger einer Hand durch die Bewe gung dieses Fingers in den Betätigungsrichtungen 9, die Bewegung bzw. die Geschwindigkeit des Nähma schinenmotors gesteuert.

Die Handsteuervorrichtung umfaßt die in Fig. 2 dargestellten Komponenten. Die Elemente 28, 5, 18 und 6 sind bevorzugt lösbar mit der menschlichen Hand verbunden, so daß Während eines primären Bewe gungsablaufes des menschlichen Körpers, beispielsweise einer Arm- oder Handbewegung, über die Se kundärbewegung eines Betätigungsorgans 1 mindestens eine Stellgröße X mit Hilfe eines Signalübertra gungsgliedes 7 von einem Stellglied 5 am Betätigungsort an ein davon auch entferntes Stellorgan 8 am Stellort zur Wirkung gebracht werden kann. Das lösbare Band 6 und der Bandsteg 18 sind über die Steg kopplung 15 mit dem Stellglied 5 verbunden. Der Betätigungsorganadapter 28 ist über das biegeschlaffe Bewegungsmittel 3, bevorzugt ein Seil oder eine Schnur, und die Stellstreckenkopplung 11 mit dem Stell glied 5 verbunden. Die Stellstreckenkopplung 11 wirkt innerhalb der Stellstrecke 10 sowohl auf die me chanische Sensorik 16 als auch auf den Stellgrößentransformer 17. Über die Stellung der Stellstrecken kopplung 11 und die mechanische Sensorik 16 kann innerhalb der Stellstrecke 10 über den Stellgrößentransformer 17 die Stellgröße X im Intervall [X_min, X_max] an das Signalübertragungsglied 7 weitergegeben werden. Die Elemente 10, 11, 16 und 17 werden bevorzugt durch geeignete Formen eines Potentiometers zusammengefasst. Über die am Kraftspeicher 13 bevorzugt in einer Achse zum biegeschlaffen Bewe gungsmittel 3 in der Bewegungsmittelführung 14, der Stellstreckenkopplung 11 und der Stegkopplung 15 sowie dem Bandsteg 18 sich entgegen wirkenden Momantankräfte F und -F kann eine Kraftanpassung für den Benutzer vorgenommen werden damit eine spielfreie Kraftübertragung vom Betätigungsorgan 1 auf das Stellglied 5 bei resultierender Leichtgängigkeit für das Betätigungsorgan 1 erreicht wird. Die Fe dercharakteristik eines Kraftspeichers 13 hat Einfluß auf die Bedienqualität der Handsteuerung und kann daher individuell gewählt werden. Die Bedienqualität wird durch die Abstimmung der Elemente 1, 28 und 5 bestimmt. Die Spielfreiheit dieser Elemente und die individuelle Adaption des lösbaren Bandes 6 sowie des Bandstegs 18 fixieren alle Handkomponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne weitere Maß nahmen und ermöglichen die unmittelbare, freihändige Bedienung.

In der Neutralstellung 12 der Handsteuerung wird der Neutralwert der Stellgröße X oder deren Ableitung X' bzw. ein resultierendes Neutralsignal an das Stellorgan 8 übertragen und damit beispielsweise keine Bewegung am Stellorgan 8 durchgeführt. Das Stellglied 5 strebt die Neutralstellung 12 stets bevorzugt selbständig an, um auch im Fehlerfall eine sichere Bedienung zu gewährleisten und am Stellorgan 8 un kontrollierte Wirkungen auszuschließen. Die Neutralstellung 12 wird durch den Minimalwert X_min der Stellgröße X bestimmt. Eine Veränderung der Stellgröße X aus der Neutralstellung zum Maximalwert X_max bedeutet beispielsweise eine Bewegungsveränderung am Stellorgan 8, z. B. eine Geschwindigkeits steigerung. Über das biegeschlaffe Bewegungsmittel 3, die Betätigungsorgankopplung 4 und die lösbare Betätigungsorganfixierung 2, bevorzugt eine abnehmbare Kappe oder Hülle eines Betätigungsorganadap ters 28 z. B. eines Fingeradapters, greift die Stellgrößenverstellkraft F am Stellglied 5 an. Die Länge und Beschaffenheit, starr, biegeschlaff oder die Form der Betätigungsorgankopplung 4, beeinflußt den in Fig. 6 skizzierten Stellweg s auf die Stellstrecke 10 in Fig. 5 durch die aus den Bewegungen in die Betäti gungsrichtungen 9 resultierenden, beschriebenen Kreisbogenausschnitte und deren Längen. Wird bei spielsweise bei einem Fingeradapter die Betätigungsorgankopplung 4 so gewählt, daß sie zusammen mit der Betätigungsorganfixierung 2 die identische oder geringere Länge als die Länge L des ersten Finger gliedes hat, so wird der Stellweg s über das biegeschlaffe Bewegungsmittel 3 auf die Stellstrecke 10 mi nimal und damit zu s_min. Wird die Betätigungsorgankopplung 4 so gewählt, daß sie zusammen mit der Betätigungsorganfixierung 2 eine größere Länge als die Länge L des ersten Fingergliedes hat, so gilt s < s_min. Dadurch wird die Abstimmung zwischen der Stellstrecke 10 und dem Stellweg s erreicht. Diese Abstimmung wird z. B. bei einer vorgegebenen, nicht individuell anpaßbaren Bauform der Stellstrecke 10 erforderlich.

Die Stellgröße X wird vom Stellgleid 5, z. B. als elektrisches Signal, an das in Fig. 3 skizzierte Si gnalübertragungsglied 7 zur Weiterleitung an das Stellorgan 8 übergeben. Es ist erfindungsgemäß vorge sehen, daß die Handsteuervorrichtung ein externes Signalübertragungsglied 7 sowie ein externes Stellor gan 8 umfaßt. Das Signalübertragungsglied 7 hat die Aufgabe, die am Stellglied 5 z. B. als elektrisches Signal anliegende Stellgröße X an das Stellorgan 8 zu übertragen. Diese Übertragung kann beispielsweise durch ein einfaches Kupferkabel jedoch auch über verschiedenste, komplexere Kommunikationstechnolo gien und Kommunikationsmechanismen erfolgen. Sie sollte auf Technologien basieren, welche die kor rekte und vollständige Interpretation und Funktionsweise z. B. mittels übertragener Signale zur Steuerung des Stellorgans gewährleisten. Derartige Technologien sollten die Umsetzung von Master-Slave- bzw. Manager-Agent-Verfahren, wie sie aus der Kommunikationstechnik hinreichend bekannt sind, erlauben. Damit wird die Signalsendeeinheit 19 als Master bzw Manager, die Signalempfangseinheit 20 als Slave bzw. Agent betrieben. Während der Stellgrößenübertragung durch das Signalübertragungsglied 7 kann die Stellgröße X zur Anpassung an das Stellorgan 8 eine Abbildung auf eine abgeleitete Stellgröße X', z. B. durch die Umformung der Sendesignale, die Anwendung eines Multiplexverfahrens auf mehrere parallele Sendesignale oder den Einsatz von Kommunikationsprotokollen, erfahren. Wird beispielsweise ein einzi ges, physikalisches Medium, z. B. ein Kabel, direkt als Signalübertragungsglied 7 eingesetzt so entspre chen sich die Signalsendeeinheit 19 und die Signalempfangseinheit 20 und die Abb. X ⇒ X' ist die identische Abbildung. Wird als Signalübertragungsglied 7 z. B. eine Funkfernsteuerung (RC-Anlage), sie ist z. B. aus Fischer Gerhard O. W. "Mehrkanal-Fernsteuerung" Frech-Verlag Stuttgart-Botnang 1967 bekannt, eingesetzt, so erfährt die Stellgröße X eine Abbildung in Form einer Fernübertragung auf X' als Ausgangsimpulse des Empfängers einer Fernsteuerung. Werden diese Impulse X', z. B. mit Hilfe astabiler Multivibratoren, einem Stellorgan 8, beispielsweise einem Servomotor, Schrittmotor, Linearmotor oder Direktantrieb wie sie z. B. aus dem Bereich der Regelung elektrischer Antriebe oder aus DE 32 08 380 A1 bzw. EP 0 237 639 A1 bekannt sind, zugeführt, so kann das angeschlossene Aggregat, z. B. als Krafterzeu gung 21, über die Veränderung der Stellgröße X im Stellglied 5 gestellt und bewegt werden, als würden die Impulse direkt am Aggregat anliegen. Die Signalsendeeinheit 19 wird dabei durch den Funksender, die Signalempfangseinheit 20 durch den Funkempfänger realisiert. Analog können beispielsweise auch Infra rot-Sender und -Empfänger eingesetzt werden. Wird die Stellgröße X, z. B. über eine aus der Kommuni kationstechnik bekannten Datenkommunikationsschnittstelle RS 232, an ein Datenkommunikationssystem übertragen, so wird die Abb. X ⇒ X' über komplexe Hardware und/oder Softwarestrukturen inner halb von Datenkommunikationsnetzen realisiert. Dabei bilden die Sendenetzknoten mit den Manager- bzw. Client-Prozessen die Signalsendeeinheit 19 und die Empfängernetzknoten mit den Agent- bzw. Server-Prozessen die Signalempfangseinheit 20. Der Einsatz dieser und weiterer Fernübertragungstechno logien und Fernübertragungskomponenten ist dem Fachmann hinlänglich bekannt, so daß sie hier nicht näher beschrieben werden.

Das Stellorgan 8 hat die Aufgabe, die am Signalübertragungsglied 7 z. B. als elektrischen Impuls anlie gende Stellgröße X' am Stellort zur Wirkung zu bringen. Eine Wirkung kann z. B. durch eine Steckverbin dung als Kopplung an eine passive oder aktive Signal- oder Impulsverarbeitungseinheit und damit zur reinen Übergabe der Stellgröße X' jedoch auch über komplexere Aggregate mit Hilfsenergien und De multiplexer für die Stellgröße X' erreicht werden. Ein Aggregat zur Krafterzeugung und Kraftanwendung in rotatorische und translatorische Bewegungen ist als Beispiel in Fig. 7 skizziert. Die aus der Stellgröße X abgeleitete Kenngröße X' wird, wie aus Fig. 4 ersichtlich, dem Stellorgan 8, bevorzugt als Leistungsteil oder Aggregat mit Krafterzeugung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet, zugeführt. Die aus der Wertänderung von X' beispielsweise an einer Krafterzeugung 21 resultierende Bewegung kann, z. B. mit Hilfe des in Fig. 7 in Seitenansicht und Draufsicht dargestellten Stellorgans 8 mit Hilfsenergie, in eine rotatorische oder translatorische Bewegung umgesetzt werden. Die Rotationskraft F_r entspricht dabei im wesentlichen der Translationskraft F_t. Die Ausprägung des Stellorgans 8 und beispielsweise die Form einer Bewegungsumsetzung sind von der Wirkfunktion des Stellorgans 8 abhängig. Die Darstellung in Fig. 7 dient daher lediglich der Anschauung und als Beispiel zur Bewegungsrückführung, wie sie aus der Physik, z. B. auch aus dem Bereich dynamischer Wandler, bereits hinlänglich bekannt ist. Wird das Stell organ 8 beispielsweise als Hardware zur Krafterzeugung sowie Kraftdimensionierung und damit im Zu sammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bewegungssteuerung eingesetzt, so kann über derartige Bewegungsrückführungen die ersatzweise Betätigung einer Fußbedieneinheit z. B. einer Nähma schine, eines Bügelautomaten oder eines Fahrzeuges realisiert werden. Wird das Stellorgan 8 z. B. als Software in Form eines Application Programming Interface (API) zur allgemeinen Änderung von Softwa reparametern eingesetzt, so bildet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Erweiterungen von Dateneinga begeräten wie z. B. einer Tastatur, einer Computer-Maus oder sonstigen Zeige- und Bediengeräten oder -vorrichtungen. Das Stellorgan 8 strebt eine Sicherheitsstellung, die mit einer Neutralstellung identisch sein kann, stets bevorzugt selbständig an, um auch im Fehlerfall, z. B. bei Störungen während der Übertragung der Stellgröße X oder X' oder dem vollständigen Ausfall des Signalübertragungsglieds 7 und damit im ungesteuerten Betrieb des Stellorgans 8 eine gesicherte Neutralwirkung zu gewährleisten und unkontrol lierte Wirkungen, wie z. B. die unvorhergesehene Fortsetzung oder Veränderung eines Näh- Bügel-, Fahr- oder Bremsvorgangs, auszuschließen.

Die Stellgröße X wird demnach mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei größtmöglicher Be wegungsfreiheit für den Benutzer während der primären Bewegung erfaßt und zur Steuerung von Gegen ständen, Hardware, Software oder Geräten vom Betätigungsort an einen auch entfernten Stellort übertra gen und dort zur gesicherten Wirkung gebracht.

Claims

1. Handsteuervorrichtung zur freihändigen, präzisen und gesicherten Steuerung von Gegenständen, Hardware, Software und Geräten über die Bewegung eines Betätigungsorgans bei geringem körper lichen Einsatz und hoher Bewegungsfreiheit für den Benutzer. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie lösbar (28, 6) an menschlichen Organen fixiert ist und während der freihändigen, primären Bewegung über die Sekundärbewegung (9) des Betätigungsorgans (1) mindestens eine Stellgröße (X) mit Hilfe des Signalübertragunsgliedes (7) vom Stellglied (5) am Betätigungsort an das davon auch entfernte Stellorgan (8) am Stellort nicht mechanisch überträgt und die Stellgröße (X) oder die davon abgeleitete Größe (X') dort gesichert zur Wirkung bringt.

2. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie sich über die Bauform während der Bedienung selbständig optimal fixiert (28, 18, 6, 14, F, -F).

3. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) eine Sicherheiststellung stets selbständig anstrebt, um auch im Fehlerfall eine sichere Bedienung zu gewährleisten und am Stellorgan (8) unkontrollierte Wirkungen ausgeschlossen werden.

4. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (8) eine Si cherheiststellung stets selbständig anstrebt, um auch im ungesteuerten Betrieb unkontrollierte Wir kungen auszuschließen.

5. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsstellung des Stellglieds (5) der Neutralstellung (12) entspricht.

6. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Sicherheitsstellung des Stellorgans (8) die Nullwirkung resultiert.

7. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Finger einer menschlichen Hand über den Betätigungsorganadapter (28) als Betätigungsorgan (1) genutzt wird.

8. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsor ganfixierung (2) als lösbare Kappe ausgebildet ist.

9. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsor ganfixierung (2) als lösbare geschlossene oder offene Hülle des Betätigungsorgans (1) ausgebildet ist.

10. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige Bewe gung des menschlichen Körpers als Sekundärbewegung (9) und ein beliebiges Organ des menschli chen Körpers als Betätigungsorgan (1) dient.

11. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zeit gleich mehrfach angewendet wird, z. B. an mehreren Fingern einer menschlichen Hand oder mehre ren Gliedern eines menschlichen Fingers.

12. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalübertragungs glied (7) ein Multiplexverfahren zur Abbildung mehrerer Stellgrößen X_i (i ∈ N) auf die Stellgröße X' impliziert.

13. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (8) ein Multiplexverfahren zur Verarbeitung mehrerer Stellgrößen X_i' (i ∈ N) impliziert.

14. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (8) ein De multiplexverfahren zur Verarbeitung und Mehrfachwirkung der Stellgröße X' impliziert.

15. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfachanwendung der Vorrichtung in baulich kompakter Ausführung zusammengefaßt wird.

16. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Stellgrößentrans former (17) die Stellgröße X in Form weiter verarbeitbarer Signale zur Verfügung stellt.

17. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Stellgröße X über eine Funkfernsteuerung an das Stellorgan (8) übertragen wird.

18. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Stellgröße X über Datenkommunikationsnetze an das Stellorgan (8) übertragen wird.

19. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Signalübertra gungsglied (7) im Master-Slave-Modus arbeitet.

20. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewegungsmittel (3) als Zug- und Druckmittel arbeitet.

21. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Sensorik (16) ohne Kraftspeicher (13) arbeitet.

22. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (13) eine Zugfeder und das Bewegungsmittel (3) ein biegeschlaffes Zugmittel ist.

23. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (13) eine Druckfeder und das Bewegungsmittel (3) ein Druckmittel ist.

24. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (13) eine spielfreie Kraftübertragung und eine gute Leichtgängigkeit des Betätigungsorgans (1) ge währleistet.

25. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Kraftspeicher regulierung eine Kraftanpassung und erhöhte Bedienqualität für das Betätigungsorgan (1) erreicht wird.

26. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftspeicherregu lierung über die am Kraftspeicher (13) bevorzugt in einer Achse zum biegeschlaffen Bewegungs mittel (3) in der Bewegungsmittelführung (14), der Stellstreckenkopplung (11) und der Stegkopp lung (15) sowie dem Bandsteg (18) sich entgegen wirkenden Momantankräfte F und -F erreicht wird.

27. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellstrecke (10) und der Stellweg s eine Abstimmung erfährt.

28. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmung durch die Betätigungsorgankopplung (4) erreicht wird.

29. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (10), (11), (16) und (17) durch geeignete Bauformen eines Potentiometers zusammengefasst sind.

30. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) auf die Bauform des Potentiometers angepaßt ist.

31. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß sie vorhandene Steu ervorrichtungen um einen zusätzlichen Freiheitsgrad erweitert.

32. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Stellorgan (8) den Leistungsteil als Aggregat mit Krafterzeugung der Vorrichtung bildet.

33. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet daß der Kraftaufwand am Betä tigungsort unabhängig von der durch die Krafterzeugung am Stellort wirkenden Kraft ist.

34. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet daß die Stellgröße X' direkt an einen Servo- Motor übertragen wird.

35. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß während der Übertra gung der Stellgröße X vom Stellglied (5) zum Stellorgan (8) ein Regelkreis wirkt.

36. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Stellorgan (8) die Änderung von Geräteparametern erlaubt.

37. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Stellorgan (8) eine Schnittstelle zur Änderung von Hardwareparametern bildet.

38. Handsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Stellorgan (8) eine Schnittstelle zur Änderung von Softwareparametern bildet.