DE102017217998A1 - Human machine interface and method of operating such - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mensch Maschine Interface 10 zur Erfassung von Eingabebefehlen eines Nutzers, mit mindestens einem Handgelenksensor 12a, 12b zur Erfassung mindestens eines Handgelenkwinkels des Nutzers.The invention relates to a human machine interface 10 for detecting input commands of a user, with at least one wrist sensor 12a, 12b for detecting at least one wrist angle of the user.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mensch Maschine Interface sowie ein Verfahren zum betreiben eines solchen.The invention relates to a human machine interface and a method for operating such.

Aus dem Stand der Technik sind Mensch Maschine Interfaces beispielsweise in Form von Datenhandschuhen bekannt. Diese werden dazu verwendet, Bewegungen der Hand eines Nutzers auf einen Computer zu übertragen. Hierzu sind an dem Handschuh Sensoren angebracht, die die Bewegung der Finger des Nutzers interpretieren können. Aus diesen Fingerbewegungen werden durch geeignete Algorithmen Eingabebefehle erzeugt, die beispielsweise in Anwendungen in der virtuellen Realität (VR-Brille) zum Einsatz kommen können. Auch können sie zur Erzeugung von Eingabebefehlen für einen Roboter verwendet werden.From the state of the art, human machine interfaces are known, for example, in the form of data gloves. These are used to transfer movements of a user's hand to a computer. For this purpose, sensors are attached to the glove, which can interpret the movement of the fingers of the user. From these finger movements, input commands are generated by suitable algorithms, which can be used, for example, in applications in virtual reality (VR glasses). Also, they can be used to generate input commands for a robot.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mensch Maschine Interface bereit zu stellen, dass die Eingabe komplexerer Eingabebefehle ermöglicht.The object of the invention is to provide a human machine interface that allows the input of more complex input commands.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7.The object is achieved according to the invention by the features of claims 1 and 7.

Das erfindungsgemäße Mensch Maschine Interface dient der Erfassung von Eingabebefehlen eines Nutzers. Unter einem Mensch Maschine Interface wird eine Vorrichtung verstanden, die dazu geeignet ist, Eingabebefehle die durch einen Nutzer generiert werden, zu erfassen und einer beliebigen Art von Maschine, zum Beispiel einem Computer, Roboter etc. zuzuführen.The human machine interface according to the invention is used to capture input commands of a user. A human machine interface is understood to mean a device which is suitable for detecting input commands generated by a user and for supplying them to any type of machine, for example a computer, robot, etc.

Das erfindungsgemäße Mensch Maschine Interface weist mindestens einen Handgelenkssensor zur Erfassung mindestens eines Handgelenkwinkels des Nutzers auf.The human machine interface according to the invention has at least one wrist sensor for detecting at least one wrist angle of the user.

Ein solcher Handgelenkssensor kann zusätzlich oder alternativ zu den aus dem Stand der Technik bekannten Fingergelenksensoren verwendet werden, die beispielsweise in Form von Datenhandschuhen Anwendung finden. Hierdurch wird ein Mensch Maschine Interface mit zusätzlichen Freiheitsgraden geschaffen, das damit eine erhöhte Flexibilität und damit die Eingabe komplexer oder zusätzlicher Eingabebefehle ermöglicht.Such a wrist sensor may be used in addition to or as an alternative to the finger joint sensors known from the prior art, which are used, for example, in the form of data gloves. This creates a man-machine interface with additional degrees of freedom, allowing increased flexibility and thus the ability to input complex or additional input commands.

Es ist bevorzugt, dass durch den mindestens einen Handgelenksensor mindestens ein Winkel aus Palmarflexion, Dorsalextension, Radialabduktion und Ulnarabduktion erfasst wird. Die Sensoren für die Radialabduktion und die Ulnarabduktion können hierbei links und rechts an der Seite des Handgelenks angebracht werden, während die Sensoren für die Palmarflexion und die Dorsalextension oben und unten am Handgelenk, d.h. palmar und dorsal angebracht werden können.It is preferred that at least one angle of palmar flexion, dorsiflexion, radial abduction and ulnar abduction is detected by the at least one wrist sensor. The sensors for radial abduction and ulnar abduction may be placed on the left and right sides of the wrist, while the palmar flexion and dorsal extension sensors at the top and bottom of the wrist, i. palmar and dorsal can be attached.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass mindestens zwei antagonistische Handgelenksensoren verwendet werden, die einander gegenüber angeordnet sind. Somit ist auch eine differenzielle Erfassung und Auswertung der Sensorsignale möglich.Furthermore, it is preferable that at least two antagonistic wrist sensors are used, which are arranged opposite to each other. Thus, a differential detection and evaluation of the sensor signals is possible.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass die zwei antagonistischen Handgelenksensoren vorgespannt sind, sodass der erste antagonistische Handgelenkssensor bei einer Bewegung des Handgelenks in eine erste Richtung gestreckt wird, während der zweite antagonistische Handgelenksensor bei der gleichen Bewegung des Handgelenks entspannt wird.It is further preferred that the two antagonistic wrist sensors be biased such that the first antagonistic wrist sensor is stretched in a first direction upon movement of the wrist while the second wrist antagonistic sensor is relaxed in the same movement of the wrist.

Zusätzlich oder alternativ zu den beschriebenen Handgelenksensoren können mehrere Fingergelenksensoren zur Erfassung des Winkels mehrerer Fingergelenke des Nutzers verwendet werden, sodass in diesem Fall das erfindungsgemäße Mensch Maschine Interface in Form eines Datenhandschuhs, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, ausgebildet sein kann. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Mensch Maschine Interface jedoch auch ausschließlich mindestens einen Handgelenksensor aufweisen, sodass es nicht als vollständiger Datenhandschuh ausgebildet ist, sondern beispielsweise lediglich eine Haltevorrichtung umfasst, durch die mindestens ein Handgelenksensor am Handgelenk des Nutzers gehalten wird. Diese könnte beispielsweise in Form eines Armbandes ausgestaltet sein, das über das Handgelenk des Nutzers gezogen wird.In addition or as an alternative to the described wrist sensors, a plurality of finger joint sensors can be used to detect the angle of several finger joints of the user, so that in this case the human machine interface according to the invention can be designed in the form of a data glove, as known from the prior art. In principle, however, the human machine interface according to the invention can also exclusively comprise at least one wrist joint sensor, so that it is not designed as a complete data glove but, for example, merely comprises a holding device by which at least one wrist joint sensor is held on the wrist of the user. This could for example be designed in the form of a bracelet that is pulled over the wrist of the user.

Das erfindungsgemäße Mensch Maschine Interface ermöglicht es, unter Verwendung einfacher Algorithmen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, die zusätzlichen Freiheitsgrade, die das Handgelenk bietet, bei der Steuerung von Robotern oder in der virtuellen Realität zu nutzen. Beispielsweise ist es somit möglich, einen verbesserten Griff für ein Objekt zu erreichen.The human machine interface according to the invention makes it possible, using simple algorithms known from the prior art, to utilize the additional degrees of freedom which the wrist offers in the control of robots or in virtual reality. For example, it is thus possible to achieve an improved handle for an object.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Mensch Maschine Interface, insbesondere wie es bisher beschrieben wurde. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Erfassen mindestens eines Handgelenkwinkels eines Nutzers mit mindestens einem Handgelenksensor.The invention further relates to a method for operating a human machine interface, in particular as has been described so far. In the context of the method according to the invention, at least one wrist angle of a user with at least one wrist sensor is detected.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sämtliche Merkmale aufweisen, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurden so wie oben erklärt.The method according to the invention can have all the features described in connection with the device according to the invention as explained above.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand einer Figur erläutert.In the following, a preferred embodiment of the invention will be explained with reference to a figure.

Die Figur zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines Mensch Maschine Interface.The figure shows an exemplary embodiment of a human machine interface.

Hierbei ist im Bereich des Handgelenks des Nutzers ein erster Handgelenksensor 12a angebracht. Ein zweiter Handgelenksensor 12b ist dem ersten Handgelenksensor 12a antagonistisch, das heißt gegenüberliegend, angeordnet und befindet sich somit auf dem Handrücken des Nutzers.Here, in the area of the wrist of the user, a first wrist sensor 12a appropriate. A second wrist sensor 12b is the first wrist sensor 12a antagonistic, that is opposite, arranged and thus located on the back of the user's hand.

Durch die dargestellten Sensoren 12a und 12b können beispielsweise Palmarflexion und Dorsalextension erfasst werden. Wie bereits dargestellt, können weitere Sensoren 14a, 14b zur Erfassung der Radialabduktion und Ulnarabduktion vorgesehen sein.Through the illustrated sensors 12a and 12b For example, palmar flexion and dorsiflexion can be detected. As already shown, more sensors can be used 14a . 14b be provided for the detection of radial abduction and Ulnarabduktion.

Claims (7)

Mensch Maschine Interface (10) zur Erfassung von Eingabebefehlen eines Nutzers, mit mindestens einem Handgelenksensor (12a, 12b) zur Erfassung mindestens eines Handgelenkwinkels des Nutzers.A human machine interface (10) for capturing input commands from a user, comprising at least one wrist sensor (12a, 12b) for detecting at least one wrist angle of the user. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass durch den mindestens ein Handgelenksensor (12a, 12b) mindestens ein Winkel aus Palmarflexion, Dorsalextension, Radialabduktion und Ulnarabduktion erfasst wird.Method according to Claim 1 characterized in that at least one angle of palmar flexion, dorsiflexion, radial abduction and ulnar abduction is detected by the at least one wrist sensor (12a, 12b). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei antagonistische Handgelenksensoren (12a, 12b) verwendet werden, die einander gegenüber angeordnet sind.Method according to one of Claims 1 or 2 characterized in that at least two antagonistic wrist sensors (12a, 12b) are used, which are arranged opposite each other. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die zwei antagonistischen Handgelenksensoren (12a, 12b) vorgespannt sind, sodass der erste antagonistische Handgelenksensor (12a) bei einer Bewegung des Handgelenks in eine erste Richtung gestreckt wird und der zweite antagonistische Handgelenksensor (12b) bei der gleichen Bewegung des Handgelenks entspannt wird.Method according to Claim 3 characterized in that the two antagonistic wrist sensors (12a, 12b) are biased so that the first antagonistic wrist sensor (12a) is stretched in a first direction upon movement of the wrist and the second antagonistic wrist sensor (12b) relaxes on the same wrist movement becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekennzeichnet durch mehrere Fingergelenksensoren zur Erfassung des Winkels mehrerer Fingergelenke des Nutzers.Method according to one of Claims 1 to 4 characterized by a plurality of finger joint sensors for detecting the angle of multiple finger joints of the user. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Mensch Maschine Interface (10) ein Datenhandschuh ist.Method according to one of Claims 1 to 5 characterized in that the human machine interface (10) is a data glove. Verfahren zum betreiben eines Mensch Maschine Interface insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 mit den Schritten: Erfassen mindestens eines Handgelenkwinkels eines Nutzers mit mindestens einem Handgelenksensor (12a, 12b).Method for operating a human machine interface, in particular according to one of Claims 1 to 6 comprising the steps of: detecting at least one wrist angle of a user with at least one wrist sensor (12a, 12b).
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