DE10153111B4

DE10153111B4 - Vorrichtung zur Übertragung einer Kraftwirkung

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Publication number: DE10153111B4
Application number: DE10153111A
Authority: DE
Inventors: Jennifer Harden
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-20
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2021-10-23
Also published as: DE10153111A1

Abstract

Vorrichtung zur Übertragung einer Kraftwirkung von einem ersten Gegenstand (1) auf einen zweiten Gegenstand (2), der mit dem ersten Gegenstand (1) gekoppelt, von diesem aber räumlich getrennt ist, und zur Übertragung einer Kraftwirkung von dem zweiten Gegenstand (2) auf den ersten Gegenstand (1), wobei die Gegenstände (1, 2) mindestens eine erste bewegliche Stellmasse (20) und ein Mittel (32, 43) zur Erfassung der räumlichen Lage der mindestens einen beweglichen Stellmasse (20) aufweisen, wobei das Mittel (32, 43) zur Erfassung der räumlichen Lage einen Datensatz erzeugt, der an den jeweils anderen Gegenstand (2, 1) übertragbar ist und dort sofort oder später ein Mittel (35) zur gezielten Bewegung mindestens einer Masse (10) des jeweils anderen Gegenstandes (2, 1) zur Erzeugung der Kraftwirkung steuert, wobei der erste Gegenstand (1) und der zweite Gegenstand (2) so miteinander gekoppelt sind, dass eine Bewegung des einen Gegenstandes (1, 2) sofort oder später zur Erzeugung der Kraftwirkung am...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung einer Kraftwirkung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Seit langem ist bekannt, Daten zwischen zwei räumlich getrennten Computern auszutauschen. Die vom Sender versandten Daten können vom Empfänger sofort oder später verarbeitet werden. Dabei entsteht zwischen Sender und Empfänger eine Interaktion, bei der optische und/oder akustische Informationen übertragen werden.
Einen Schritt weiter gehen Vorrichtungen, bei denen mittels Fernbedienung von einem Gegenstand Kräfte auf einen anderen Gegenstand übertragen werden. Damit können z.B. Roboter für Arbeiten an Orten eingesetzt werden, die für Menschen zu gefährlich wären. Solche Roboter arbeiten unilateral, d.h. sie dienen der Manipulation eines Objektes, wobei das Objekt keine Rückkopplung (Feedback) einer Kraft an den Manipulator gibt.
Für viele Einsatzzwecke, z.B. für Spiele oder Präsentationen mit räumlich getrennten Teilnehmern, reicht die reine Datenübertragung oder eine unilaterale Kraftübertragung nicht mehr aus.

Brave und Dahley (Brave, S.; Dahley, A.: inTouch: A Medium for Haptic Interpersonal Communication. In: Extended Abstracts of CHI '97, Conference on Human Factors in Computing Systems, Atlanta, Georgia, USA, March 22–27, 1997) beschreiben eine Vorrichtung, bei der drei Rollen beweglich in einem Gehäuse gelagert sind. Das Gehäuse ist mechanisch oder elektronisch mit einem zweiten baugleichen Gehäuse verbunden. Die Bewegungen der Rollen des einen Gehäuses werden dabei in Bewegungen der Rollen des anderen Gehäuses umgesetzt. Diese Umsetzung erfolgt, ohne eine Unwucht in den Rollen des zweiten Gehäuses zu erzeugen.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der eine Kraftwirkung von einem ersten auf einen zweiten Gegenstand erzeugt wird, wobei die Gegenstände als solche im wesentlichen frei im Raum bewegt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein erster Gegenstand weist mindestens eine erste bewegliche Stellmasse und ein Mittel zur Erfassung der räumlichen Lage der beweglichen Stellmasse auf, wobei das Mittel zur Erfassung der räumlichen Lage einen Datensatz erzeugt, der an einen zweiten Gegenstand übertragbar ist und dort sofort oder später ein Mittel zur gezielten Bewegung mindestens einer Masse des zweiten Gegenstandes zur Erzeugung der Kraftwirkung, insbesondere einer Trägheitskraft, steuert, wobei der erste Gegenstand und der zweite Gegenstand so miteinander gekoppelt sind, dass eine Bewegung des einen Gegenstandes sofort oder später zur Erzeugung einer Kraftwirkung am anderen Gegenstand führt.

Erfindungsgemäß wird die Kraftwirkung als Unwucht durch die Bewegung der mindestens einen Masse erzeugt und die Stellmasse ist so mit dem ersten Gegenstand gekoppelt, dass eine Bewegung des ersten Gegenstandes zu einer Bewegung der Stellmasse führt, wobei eine Änderung der räumlichen Lage der beweglichen Stellmasse durch ein Verkippen oder jede andere Bewegung des ersten Gegenstandes, bei der die Stellmasse eine Beschleunigung erfährt, erfolgt.

Damit kann eine Kraftwirkung von einem ersten Gegenstand auf einen zweiten Gegenstand übertragen werden.

Eine besonders einfache Bauform liegt vor, wenn vorteilhafterweise der erste Gegenstand und der zweite Gegenstand, insbesondere die Gehäuse der Gegenstände im Wesentlichen baugleich sind.

Für viele Anwendungen ist es praktisch, wenn der erste Gegenstand und/oder der zweite Gegenstand ein von einem Menschen handhabbares Gehäuse aufweisen. Damit lassen sich z.B. Spiele mit Kraftwirkungen leicht verwirklichen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mindestens eine Masse des ersten Gegenstandes und eine Masse des zweiten Gegenstandes sowie das Trägheitsmoment der Massen gleich. Damit können symmetrische Krafteindrücke durch den ersten und den zweiten Gegenstand erzeugt werden.

Zur Erzeugung einer asymmetrischen Kraftwirkung sind die eine Masse des ersten Gegenstandes und die eine Masse des zweiten Gegenstandes ungleich und/oder weisen ein ungleiches Trägheitsmoment auf. Damit können z.B. Kraftverstärkungen oder Kraftabschwächungen übertragen werden.

Mit Vorteil sind die Massen der Gegenstände in Gehäusen jeweils rotierbar um eine Achse des Gehäuses angeordnet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Massen durch ein Antriebsmittel in Abhängigkeit vom übertragenen Datensatz gezielt antreibbar bzw. bremsbar.

Damit kann die Kraftwirkung in genau bestimmbarer Weise übertragen werden.

Eine leichtere Handhabbarkeit ergibt sich vorteilhafterweise, wenn mindestens ein Gehäuse geschlossen und rotationssymmetrisch, insbesondere rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse für die Masse ausgebildet ist.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Gehäuse einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei die bewegliche Masse entlang einer vorgebbaren Bahn, insbesondere einer Kreisbahn, im Gehäuse beweglich ist.

Eine einfache Bauform ergibt sich vorteilhafterweise, wenn das Mittel zur Erfassung der räumlichen Lage der Stellmasse einen Aufnehmer für Rotationsbewegungen, insbesondere eine Taktscheibe aufweist.

Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Datenverarbeitungsvorrichtung die Bewegungen der Stellmasse eines Gegenstandes erfasst und die Masse in einer funktionellen Abhängigkeit von der Bewegung der Stellmasse steuert.

Für eine zeitversetzte Wiedergabe der Kraftwirkung ist es vorteilhaft, wenn eine Speichervorrichtung für den Datensatz vorgesehen ist.

Wenn vorteilhafter Weise der Datensatz über eine drahtlose Datenübertragung oder das Internet erfolgt, lassen sich Kraftwirkungen in besonders einfacher Weise von einem Ort zum anderen übertragen.

Eine vorteilhafte Verwendung liegt vor, wenn der erste Gegenstand und der zweite Gegenstand als ein Spielzeug mit einer Sitzgelegenheit ausgebildet sind, so dass diese Gegenstände z.B. auf einem Spielplatz verwendbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Explosionszeichnung einer Ausführungsform eines Gegenstandes zur Übertragung einer Kraftwirkung;
2a, b eine Prinzipskizze einer Kraftübertragung von einem ersten Gegenstand auf einen zweiten Gegenstand;
3a, b eine Prinzipskizze ein Kraftübertragung vom zweiten Gegenstand auf einen ersten Gegenstand;
4a, b eine Prinzipskizze einer Interaktion zwischen dem ersten und zweiten Gegenstand.
In 1 ist in einer Explosionszeichnung ein erster Gegenstand 1 zur Übertragung einer Kraftwirkung auf einen zweiten, baugleichen Gegenstand 2 dargestellt. Die Funktion der Übertragung der Kraftwirkung wird in den 2 bis 4 näher erläutert.
Auch wenn im Folgenden davon ausgegangen wird, dass der erste Gegenstand 1 und der zweite Gegenstand 2 im Wesentlichen baugleich sind (und somit nur der erste Gegenstand beschrieben wird), so ist dies nicht zwingend erforderlich.
Der erste Gegenstand 1 weist ein rotationssymmetrisches, flaches Gehäuse 11 auf, das aus einem oberen Teil 11a und einem unteren Teil 11b besteht. Das Gehäuse 11 weist im wesentlichen die Form eines flachen Kreiszylinders mit einem Durchmesser von ca. 30 cm auf, so dass der erste Gegenstand 1 bequem von einer Person gehandhabt werden kann.
Grundsätzlich sind auch andere Gehäuseformen, wie z.B. Kugeln oder Würfel denkbar. Aber auch unregelmäßig geformte Gehäuse 11 sind möglich, da die Funktion der Übertragung einer Kraftwirkung von der Form des Gehäuses 11 unabhängig ist.
Das Gehäuse 11 ist hier ganz aus Metall ausgebildet, wobei das Gehäuse 11 alternativ auch ganz oder teilweise transparent ausgebildet sein kann.
Im Inneren des Gehäuses 11 sind um eine Rotationsachse 31 eine erste Drehscheibe 41 und eine zweite Drehscheibe 42 drehbar gelagert. Eine Stellschraube 37 und ein Lager 38 dienen der leichten Drehbarkeit der ersten Drehscheibe 41 um die Rotationsachse 31.
Am Umfang der ersten Drehscheibe 41 ist eine erste Taktscheibe 43, am Umfang der zweiten Drehscheibe 42 ist eine zweite Taktscheibe 44 angeordnet. Die Taktscheiben 43, 44 dienen der Erfassung einer Rotationsbewegung der Drehscheiben 41, 42. Solche Taktscheiben 43, 44 sind grundsätzlich z.B. aus Computermäusen bekannt und dienen auch dort der quantitativen Erfassung einer Drehbewegung. Die Erfassung und Auswertung der Drehbewegung bei der vorliegenden Ausführungsform wird weiter unten erläutert.
Hier dient ein erster Sensor 32 der Erfassung der Drehbewegung der ersten Taktscheibe 43 (d.h. der Bewegung der ersten Drehscheibe 41), ein zweiter Sensor 33 dient der Erfassung der Drehbewegung der zweiten Taktscheibe 44 (d.h. der Bewegung der zweiten Drehscheibe 42).
Auf der ersten Drehscheibe 41 ist eine relativ leichte Stellmasse 20 aus Blei angeordnet. Wird das Gehäuse 11 des ersten Gegenstandes 1 geneigt, so bewegt die Stellmasse 20 die erste Drehscheibe 41 der Schwerkraft folgend in eine Richtung. Sobald die Stellmasse 20 den tiefsten Punkt erreicht hat, kommt sie, und damit auch die erste Drehscheibe 41, zur Ruhe. Hier wird als beispielhafte Bewegung des ersten Gegenstandes 1 ein Verkippen verwendet. Grundsätzlich ist aber auch jede andere Bewegung möglich, bei der die Stellmasse 20 eine Beschleunigung erfährt. Dies kann insbesondere auch eine Drehbewegung sein.
Der erste Sensor 32 erfasst mittels der ersten Taktscheibe 43 die durch die Stellmasse 20 verursachte Bewegung der oberen Drehscheibe 41.
Die gemessene Bewegung, d.h. Weg, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung, wird in Form eines Datensatzes erfasst und an den zweiten Gegenstand 2 übertragen. Diese Datenübertragung kann sofort vorgenommen werden oder erst nach einer Zwischenspeicherung.
Der Datensatz wird vom zweiten Gegenstand 2 empfangen, wobei die Bewegungsinformation in eine Drehbewegung der zweiten Drehscheibe 42 umgesetzt wird. Zum Antrieb und ggf. zum Bremsen der zweiten Drehscheibe 42 dient ein Motor 35, der über einen Zahnkranz 40 mit der zweiten Drehscheibe 42 verbunden ist.
Der Motor 35 setzt dabei die Bewegungsinformation des Datensatzes so um, dass für einen Benutzer des zweiten Gegenstandes 2 durch die Beschleunigung/Abbremsung einer Masse 10 eine Kraftwirkung entsteht. Die Masse 10 ist dabei um einiges größer als die der Stellmasse 20; hier ca. 200 g. Dabei entspricht die erzeugte Kraftwirkung beim zweiten Gegenstand 2 der Bewegung des ersten Gegenstandes 1, z.B. ein Verkippen oder eine Rotation des Gegenstandes 1.
Die Masse 10 ist am Umfang der zweiten Drehscheibe 42 angeordnet. Die zweite Taktscheibe 44 an der zweiten Drehscheibe 42 dient dabei der Steuerung bzw. Regelung des Motors 35, d.h. zur Bestimmung des Drehwinkels bzw. der Drehbeschleunigung. Durch die zweite Drehscheibe 42 wird der Motor 35 auch geregelt, denn der Motor 35 wird von der ersten Drehscheibe des „sendenden" Gegenstandes angesteuert. An die Datenverarbeitungsvorrichtung wird dann die Bewegung des Motors 35 durch die zweite Drehscheibe 42 zurückgegeben. Durch dieses Feedback kann dann die Richtung, Beschleunigung/Bremsung oder Geschwindigkeit bestimmt werden.
Somit dient die erste Drehscheibe 41 mit der Stellmasse 20 dem „Senden" einer Kraftwirkung, die zweite Drehscheibe 42 mit der Masse 10 dem „Empfangen" einer Kraftwirkung. Die beiden Gegenstände 1, 2 sind hier zwar über den Datensatz gekoppelt, räumlich aber getrennt. Alternativ können die Gegenstände 1, 2 aber auch über ein Kabel miteinander verbunden sein.
Dabei ist die Masse 10 in dem Ausführungsbeispiel fest mit der zweiten Drehscheibe 42 verbunden, so dass sich die Masse 10 ausschließlich auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse 31 bewegen kann.
Die Bewegung der Masse 10 erzeugt eine Unwucht, die von einer Person, die das Gehäuse 11 hält, als Kraftwirkung wahrgenommen wird. Die Art der Unwucht kann z.B. auch dadurch beeinflusst werden, dass die Masse 10 in radialer Richtung auf der zweiten Drehscheibe 42 bewegbar ist. Damit können auch komplexere Kraftwirkungen erzeugt werden. Grundsätzlich sind auch andere Bewegungsformen auf zwei- bzw. dreidimensionalen Bahnen der Masse 10 im Gehäuse 11 denkbar.
Im vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Gegenstände 1, 2 identisch aufgebaut sind, so dass eine „sendende" erste Drehscheibe 41 und eine „empfangende" zweite Drehscheibe 42 in einem Gehäuse angeordnet sind.
Das „Senden" und „Empfangen" einer Kraftwirkung wird in den 2 bis 4 näher erläutert.
In 2a ist ein erster Gegenstand 1 der in 1 beschriebenen Bauweise dargestellt, der hier zunächst als Sender dienen soll. In 2b ist räumlich getrennt davon ein zweiter Gegenstand 2 dargestellt, der zunächst als „Empfänger" dienen soll.
Oben in 2a ist dargestellt, dass das Gehäuse 11 des ersten Gegenstandes 1 waagerecht gehalten wird. Links daneben wird schematisch angedeutet, dass die Stellmasse 20 in Ruhe eine beliebige Position am Umfang der hier nicht dargestellten ersten Drehscheibe 41 einnimmt.
Wird nun der erste Gegenstand 1, wie in 2a darunter dargestellt, gekippt, so wandert die Stellmasse 20 der Schwerkraft folgend entsprechend. Dies ist durch die Lageänderung des schwarzen Punktes in 2a dargestellt.
Das Mittel zur Erfassung der Lage der Stellmasse 20 misst den Winkel und die Winkelbeschleunigung und erzeugt einen Datensatz, der über eine Datenübertragungsverbindung 50, hier das Internet, an den zweiten Gegenstand 2 übertragen wird. Hier wird die Information des Datensatzes umgewandelt, so dass der hier nicht dargestellte Motor 35 die Masse 10 des zweiten Gegenstandes 2 von einer Ruhelage aus so bewegt, dass eine Kraftwirkung für jemanden entsteht, der den zweiten Gegenstand 2 hält. Diese Kraftwirkung entspricht der Bewegung des ersten Gegenstandes 1. Dies wird in den kleinen Kreisen rechts durch eine Lageänderung des schwarzen Punktes angedeutet. Die Masse 10 (schwarzer Punkt) des zweiten Gegenstandes 2 folgt demnach der Stellmasse 20 des ersten Gegenstandes 1.
Der zweite Gegenstand 2 hat demnach eine Kraftwirkung vom ersten Gegenstand 1 empfangen.
Die beiden Gegenstände 1, 2 sind hier baugleich, so dass der zweite Gegenstand 2 in analoger Weise als Sender dienen kann; dies ist in 3 dargestellt. Wird der zweite Gegenstand 2 von der schrägen Lage in eine horizontale Lage gebracht, so verlagert sich die Stellmasse 20 des zweiten Gegenstandes 2 entsprechend.
Analog zu 2 wird jetzt ein Datensatz über die Datenübertragungsvorrichtung 50 zum ersten Gegenstand 1 übertragen. Der Motor 35 sorgt dafür, dass die Masse 10 des ersten Gegenstandes 1 so verlagert wird, dass ein Mensch den Eindruck hat, der Gegenstand 1 wird von der schrägen Lage in eine horizontale Lage gebracht.
In 4 ist dargestellt, wie beide Gegenstände 1, 2 gleichzeitig bewegt werden können, wobei Datensätze bidirektional über die Datenübertragungsvorrichtung 50 übertragen werden. Somit ist es möglich, dass Benutzer des ersten Gegenstandes 1 und des zweiten Gegenstandes 2 sich gleichzeitig Kraftwirkungen senden und übermitteln, was insbesondere für interaktive Spiele, als unterstützendes Mittel bei Videokonferenzen, oder für das räumlich getrennte, aber gemeinschaftliche Spielen von Musikinstrumenten von Interesse ist. Dabei können z.B. unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Masse 10 unterschiedliche Harmonien zugeordnet werden.
Es ist durchaus möglich, eine starke Kraftwirkung zu empfangen und nur eine geringe Kraftwirkung zurückzusenden (oder umgekehrt). Bei einer geeigneten Zuordnung von Harmonien und Geschwindigkeit könnte damit gemeinsam musiziert werden.
Die Gegenstände können auch zum koordinierten Spielen von Gedulds- und Geschicklichkeitsspielen verwendet werden, wobei beide Interaktionspartner sich über das Objekt mit der integrierten zeitgleichen "Force-Feedback" Wirkung austauschen müssen, um gemeinsam das Computerspiel zu steuern.
Wenn die Datensätze zwischen mehr als zwei Gegenständen 1, 2 übertragen werden, lassen sich auch komplexe Interaktionen mit einer Kraftübertragungswirkung durchführen.
Im folgenden wird dargestellt, wie in einer Ausführungsform die Erfassung der Bewegung der Stellmasse 20 und die Steuerung der Masse 10 mittels eines Computerprogramms erfolgen kann.
Wie oben beschrieben, greifen die Sensoren 32, 33 die Winkelpositionen der Drehscheiben 41, 42 mittels der Taktscheiben 43, 44 ab. Die Gegenstände 1, 2 sind mit einer hier nicht dargestellten Datenverarbeitungsvorrichtung (per Draht oder drahtlos) verbunden, die aus dem Wert für den Winkel eine Position in einem kartesischen Koordinatensystem ermittelt. Dabei ist der momentanen Position jeweils ein Punkt in dem Koordinatensystem zugeordnet. Dafür sind bei zwei Gegenständen, die Kraftwirkungen miteinander austauschen (siehe 4), vier Punkte erforderlich: jeweils ein Punkt für die Beschreibung der Drehbewegung der ersten Drehscheibe 41 (d.h. der zu sendenden Bewegung) und jeweils ein Punkt für die Beschreibung der Drehbewegung der zweiten Drehscheibe 42 (d.h. der empfangenen Kraftwirkung).
Auch wird die Geschwindigkeit und die Drehrichtung von den Sensoren 32, 33 erfasst, wobei die Geschwindigkeit und die Richtung der Bewegung des Punktes im Koordinatensystem funktionell damit verknüpft sind.
Dabei werden die Punkte wie folgt gepaart:
Auf einer horizontalen Geraden bewegen sich der Punkt („Punkt Blau 1") für die erste Drehscheibe 41 des ersten Gegenstandes 1 und der Punkt für die zweite Drehscheibe 42 („Punkt Rot 2") des zweiten Gegenstandes 2. Zu Beginn liegen beide Punkte an der selben Stelle im Koordinatensystem. Wird der erste Gegenstand 1 bewegt, wandert der zugehörige „Punkt Blau 1" auf der Geraden aus, was an den zweiten Gegenstand 2 übertragen wird. Die zweite Drehscheibe 42 mit der Masse 10 wird durch den Motor 35 zur Erzeugung der Kraftwirkung in Bewegung gesetzt. Dabei regelt die Datenverarbeitungsvorrichtung die Bewegung der zweiten Drehscheibe 42 des zweiten Gegenstandes 2 so, dass der zugeordnete „Punkt Rot 2" auf der Geraden möglichst mit dem „Punkt Blau 1" zur Deckung kommt. Dabei wird die Scheibe umso schneller angetrieben, je größer der Abstand zwischen „Punkt Rot 2" und „Punkt Blau 1" ist.
Auf einer vertikalen Geraden im Koordinatensystem bewegen sich der Punkt („Punkt Blau 2") für die erste Drehscheibe 41 des zweiten Gegenstandes 2 und der Punkt für die zweite Drehscheibe 42 („Punkt Rot 1") des ersten Gegenstandes 1. Zu Beginn liegen beide Punkte an derselben Stelle im Koordinatensystem. Wird der zweite Gegenstand 2 bewegt, wandert der zugehörige „Punkt Blau 2" auf der vertikalen Geraden aus, was an den ersten Gegenstand 1 übertragen wird. Die zweite Drehscheibe 42 mit der Masse 10 wird durch den Motor 35 zur Erzeugung der Kraftwirkung in Bewegung gesetzt. Dabei regelt die Datenverarbeitungsvorrichtung die Bewegung der zweiten Drehscheibe 42 des ersten Gegenstandes 1 so, dass der zugeordnete „Punkt Rot 1" auf der Geraden möglichst mit dem „Punkt Blau 2" zur Deckung kommt. Dabei wir die zweite Drehscheibe 42 umso schneller angetrieben, je größer der Abstand zwischen „Punkt Rot 1" und „Punkt Blau 2" ist.
Grundsätzlich kann die Darstellung der Bewegungen der Drehscheiben auch in anderen Koordinatensystemen oder mittels nichtlinearer Bewegungen vorgenommen werden.
Eine alternative Möglichkeit der Folgeregelung von Masse 10 und Stellmasse 20 wird nachfolgend beschrieben. Dabei werden die vier Punkte nicht in einem Koordinatensystem, sondern in zwei Koordinatensystemen, die den Gegenständen zugeordnet sind, angeordnet. Diese Koordinatensysteme können sogenannte Filme sein, wie sie z.B. in Multimediaprogrammen verwendet werden.
Mit solchen Programmen ist es möglich, einen interaktiven Film gleichzeitig oder zeitlich versetzt auf zwei über Internet oder Ethernet verbundenen Rechnern abzuspielen. Es ist aber auch möglich, zwei unterschiedliche Filme auf zwei Rechnern abzuspielen, die dann über ein Netz Daten austauschen.
Im Folgenden empfängt der „Punkt Blau" in Film 1 vertikale Datenwerte vom Gegenstand 2, der „Punkt Blau" wird vom Gegenstand 1 jedoch horizontal bewegt.
So empfängt der "Punkt Blau" in Film 2 horizontale Datenwerte vom Gegenstand 1, vom Gegenstand 2 wird er vertikal bewegt.
Für den roten Punkt gilt:
Der "Punkt Rot" in Film 1 erhält vertikale Datenwerte vom Motor des Gegenstandes 1.
Der "Punkt Rot" in Film 2 erhält horizontale Datenwerte vom Motor des Gegenstandes 2.
Ort 1, Gegenstand 1, Rechner 1, Film 1:
Auf einer vertikalen Geraden im Koordinatensystem bewegen sich der Punkt ("Punkt Blau") für die erste Drehscheibe 41 des zweiten Gegentandes 2 und der Punkt für die zweite Drehscheibe 42 ("Punkt Rot") des ersten Gegenstandes 1. Zu Beginn liegen beide Punkte an derselben Stelle im Koordinatensystem.
Wird der zweite Gegenstand 2 bewegt, wandert der zugehörige "Punkt Blau" in Film 2 vertikal geradeaus. Der Wert wird an Film 1 geschickt und dort wandert der "Punkt Blau" ebenfalls vertikal geradeaus. Der Abstand beider Punkte auf der vertikalen Geraden wird somit in Film 1 vergrößert. Das Programm wertet nun den Abstand beider Punkte aus und sendet einen Befehl an eine Relaisplatine, die am Druckerausgang eines ersten Rechners angeschlossen ist. Eine entsprechend berechnete Geschwindigkeit wird nun an den Motor 35 weitergeleitet. Die zweite Drehscheibe 42 mit der Masse 10 wird durch den Motor 35 zur Erzeugung der Kraftwirkung in Bewegung gesetzt.
Dabei regelt die Datenverarbeitungsvorrichtung die Bewegung der zweiten Drehscheibe 42 des ersten Gegenstandes 1 so, dass der zugeordnete "Punkt Rot" auf der Geraden möglichst mit dem "Punkt Blau" zur Deckung kommt. Dabei wird die zweite Drehscheibe 42 umso schneller angetrieben, je größer der Abstand zwischen "Punkt Rot" und "Punkt Blau" ist. Da der rote Punkt stets dem blauen Punkt folgt, wird der Abstand beider Punkte immer kleiner, sofern der Gegenstand 2 nicht mehr bewegt wird. Je geringer der Abstand beider Punkte, desto kleiner die Geschwindigkeit. Sind die Punkte dann wieder auf deckungsgleicher Höhe, wird der Motor 35 gebremst. Ein Richtungswechsel des Motors 35 erfolgt, wenn sich die Punkte überkreuzen.
Ort 2, Gegenstand 2, Rechner 2, Film 2:
Auf einer horizontalen Geraden im Koordinatensystem bewegen sich der Punkt ("Punkt Blau") für die erste Drehscheibe 41 des ersten Gegestandes 1 und der Punkt für die zweite Drehscheibe 42 ("Punkt Rot") des zweiten Gegenstandes 2. Zu Beginn liegen beide Punkte an derselben Stelle im Koordinatensystem. Wird der erste Gegenstand 1 bewegt, wandert der zugehörige
"Punkt Blau" in Film 1 horizontal geradeaus. Der Wert wird an Film 2 geschickt und dort wandert der "Punkt Blau" ebenfalls horizontal geradeaus.
Der Abstand beider Punkte auf der horizontalen Geraden wird somit in Film 2 vergrößert. Das Programm wertet nun den Abstand beider Punkte aus und sendet einen Befehl an die Relaisplatine, die am Druckerausgang eines zweiten Rechners angeschlossen ist. Eine Geschwindigkeit wird nun an den Motor 35 weitergeleitet. Die zweite Drehscheibe 42 mit der Masse 10 wird durch den Motor 35 zur Erzeugung der Kraftwirkung in Bewegung gesetzt.
Dabei regelt die Datenverarbeitungsvorrichtung die Bewegung der zweiten Drehscheibe 42 des zweiten Gegenstandes 2 so, dass der zugeordnete "Punkt Rot" auf der Geraden möglichst mit dem "Punkt Blau" zur Deckung kommt. Dabei wird die zweite Drehscheibe 42 umso schneller angetrieben, je größer der Abstand zwischen "Punkt Rot" und "Punkt Blau" ist. Da der rote Punkt stets dem blauen Punkt folgt, wird der Abstand beider Punkte immer kleiner, sofern der Gegenstand 1 nicht mehr bewegt wird. Je geringer der Abstand beider Punkte, desto kleiner die Geschwindigkeit. Sind die Punkte dann wieder auf deckungsgleicher Höhe, wird der Motor 35 gebremst. Ein Richtungswechsel des Motors 35 erfolgt, wenn sich die Punkte überkreuzen.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

1: erster Gegenstand
2: zweiter Gegenstand
10: Masse
11: Gehäuse für ersten Gegenstand
20: Stellmasse
21: zweites Gehäuse
31: Rotationsachse
32: erster Sensor als Teil eines Mittels der räumlichen Lageerfassung
33: zweiter Sensor als Teil eines Mittels der räumlichen Lageerfassung
35: Elektromotor als Mittel zur gezielten Bewegung einer zweiten Masse
36: Lager
37: Stellring
38: Lager
40: Zahnkranz
41: erste Drehscheibe
42: zweite Drehscheibe
43: erste Taktscheibe
44: zweite Taktscheibe
50: Datenübertragung

Claims

Vorrichtung zur Übertragung einer Kraftwirkung von einem ersten Gegenstand (1) auf einen zweiten Gegenstand (2), der mit dem ersten Gegenstand (1) gekoppelt, von diesem aber räumlich getrennt ist, und zur Übertragung einer Kraftwirkung von dem zweiten Gegenstand (2) auf den ersten Gegenstand (1), wobei die Gegenstände (1, 2) mindestens eine erste bewegliche Stellmasse (20) und ein Mittel (32, 43) zur Erfassung der räumlichen Lage der mindestens einen beweglichen Stellmasse (20) aufweisen, wobei das Mittel (32, 43) zur Erfassung der räumlichen Lage einen Datensatz erzeugt, der an den jeweils anderen Gegenstand (2, 1) übertragbar ist und dort sofort oder später ein Mittel (35) zur gezielten Bewegung mindestens einer Masse (10) des jeweils anderen Gegenstandes (2, 1) zur Erzeugung der Kraftwirkung steuert, wobei der erste Gegenstand (1) und der zweite Gegenstand (2) so miteinander gekoppelt sind, dass eine Bewegung des einen Gegenstandes (1, 2) sofort oder später zur Erzeugung der Kraftwirkung am jeweils anderen Gegenstand (2, 1) führt, dadurch gekennzeichnet, – dass die Kraftwirkung als Unwucht durch die Bewegung der mindestens einen Masse (10) erzeugt wird, – dass die mindestens eine bewegliche Stellmasse (20) so mit dem jeweiligen Gegenstand (1, 2) gekoppelt ist, dass eine Bewegung eines Gegenstandes (1, 2) zu einer Bewegung der mindestens einen beweglichen Stellmasse (20) führt, und – dass eine Änderung der räumlichen Lage der mindestens einen beweglichen Stellmasse (20) durch ein Verkippen oder jede andere Bewegung eines Gegenstandes (1, 2), bei der die mindestens eine bewegliche Stellmasse (20) eine Beschleunigung erfährt, erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwirkung eine Trägheitskraft ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gegenstand (1) und der zweite Gegenstand (2) baugleich sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gegenstand (1) und der zweite Gegenstand (2) jeweils ein Gehäuse (11, 21) aufweisen und die Gehäuse (11, 21) baugleich sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gegenstand (1) und/oder der zweite Gegenstand (2) ein von einem Menschen handhabbares Gehäuse (11, 21) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, sofern rückbezogen auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Masse (10) des ersten Gegenstandes (1) und eine Masse (10) des zweiten Gegenstandes (2) gleich sind und das gleiche Trägheitsmoment aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, sofern rückbezogen auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Masse (10) des ersten Gegenstandes (1) und die mindestens eine Masse (10) des zweiten Gegenstandes (2) ungleich sind und/oder ein ungleiches Trägheitsmoment aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Massen (10) der Gegenstände (1, 2) in Gehäusen (11, 21) jeweils rotierbar um eine Achse (31) des Gehäuses (11, 21) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (35) zur gezielten Bewegung ein Antriebsmittel (35) ist und dass die Massen (10, 20) durch das Antriebsmittel (35) in Abhängigkeit vom übertragenen Datensatz gezielt antreibbar bzw. bremsbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gegenstand (1) und der zweite Gegenstand (2) jeweils ein Gehäuse (11, 21) aufweisen und dass mindestens ein Gehäuse (11, 21) geschlossen und rotationssymmetrisch, insbesondere rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse (31) für die Massen (10, 20) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gegenstand (1) und der zweite Gegenstand (2) jeweils ein Gehäuse (11, 21) aufweisen und dass mindestens ein Gehäuse (11, 21) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei die mindestens eine Masse (10) entlang einer vorgebbaren Bahn, insbesondere einer Kreisbahn, im Gehäuse (11, 21) beweglich ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (32, 43) zur Erfassung der räumlichen Lage der mindestens einen beweglichen Stellmasse (20) einen Aufnehmer (32) für Rotationsbewegungen und eine Taktscheibe (43) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenverarbeitungsvorrichtung die Bewegungen der mindestens einen beweglichen Stellmasse (20) eines Gegenstandes (1, 2) erfasst und die mindestens eine Masse (10) des anderen Gegenstands (2, 1) in einer funktionellen Abhängigkeit von der Bewegung der mindestens einen beweglichen Stellmasse (20) des einen Gegenstands (1, 2) steuert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Speichervorrichtung für den Datensatz.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz über eine drahtlose Datenübertragung oder das Internet (50) übertragen wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gegenstand (1) und der zweite Gegenstand (2) als ein Spielzeug mit einer Sitzgelegenheit ausgebildet sind.