DE102017220990B4 - Input system - Google Patents

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Abstract

Eingabesystem zur Steuerung einer Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen, miteinem Eingabeelement, wobei das Eingabeelement eine Vielzahl von Freiheitsgraden der Bewegung aufweist,wobei Bewegungen und/oder Kräfte auf das Eingabeelement erfassbar sind zur Steuerung der jeweiligen Anwendung,dadurch gekennzeichnet, dassin Abhängigkeit der Anwendung einzelne Freiheitsgrade des Eingabeelements blockierbar bzw. deaktivierbar sind zur Nachahmung eines beliebigen Steuerungssystems.Input system for controlling a large number of different applications, with one input element, the input element having a large number of degrees of freedom of movement, with movements and / or forces on the input element being detectable for controlling the respective application, characterized in that, depending on the application, individual degrees of freedom of the Input elements can be blocked or deactivated to imitate any control system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Eingabesystem zur Steuerung einer Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen.The present invention relates to an input system for controlling a variety of different applications.

Bei der Entwicklung von Prototypen ist es bisher stets erforderlich, auch die Steuerung des jeweiligen Prototypen vollständig mit zu entwickeln, um ein ausreichendes Testen des jeweiligen Prototyps ermöglich zu können. Durch die Einführung virtueller Prototypen entfällt diese Notwendigkeit weiterhin nicht, da die Steuerung immer noch erforderlich ist als Mensch-Maschine-Interface. Somit ist es erforderlich, bei Änderungen des Prototyps auch die Steuerung zu verändern. Dies ist kostenintensiv und zeitaufwändig.When developing prototypes, it has always been necessary to develop the control of the respective prototype in full, in order to enable sufficient testing of the respective prototype. The introduction of virtual prototypes does not eliminate this need, since the control is still required as a human-machine interface. It is therefore necessary to change the control when the prototype is changed. This is costly and time consuming.

Auch bei Anwendungen, die eine Vielzahl unterschiedlicher Eingabemöglichkeiten haben, wie beispielsweise die Steuerung von Fahrzeugen, Flugzeugen und Objekten in einer virtuellen Realität, muss zur Erzeugung eines realistischen Steuergefühls für jede dieser Anwendungen eine an die jeweilige Anwendung angepasste Steuerung vorgesehen sein.Even in applications that have a large number of different input options, such as the control of vehicles, aircraft and objects in a virtual reality, a control adapted to the respective application must be provided in order to generate a realistic control feeling for each of these applications.

Auch bei Anwendungen, in denen ein schneller Wechsel zwischen den zu steuernden Fahrzeugen, Flugzeugen oder Objekten erforderlich ist, kann dies bisher nur erfolgen, indem ein Eingabeelement zur Steuerung vorgesehen wird, welches gleichzeitig für alle Anwendungen verwendet wird, was zu Abstrichen bei der Intuitivität der Steuerung führt. So kann es beispielsweise erforderlich sein, ein Fahrzeug mittels eines Joysticks zu steuern. Dies läuft jedoch der gewohnten Art, ein Fahrzeug mittels Lenkrad zu steuern, zuwider. Alternativ hierzu muss die steuernde Person für jedes zu steuernde Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt das Eingabesystem wechseln, was jedoch zeitaufwändig ist und einem schnellen Wechsel entgegensteht.Even in applications in which a quick change between the vehicles, aircraft or objects to be controlled is required, this has so far only been possible by providing an input element for control which is used simultaneously for all applications, which compromises the intuitiveness of the Control leads. For example, it may be necessary to control a vehicle using a joystick. However, this runs counter to the usual way of steering a vehicle using the steering wheel. Alternatively, the controlling person has to change the input system for each vehicle, aircraft or object to be controlled, but this is time-consuming and prevents a quick change.

US 5 652 603 A beschreibt ein Eingabesystem mit einer Vielzahl von Freiheitsgraden, wobei einzelne oder mehrere Freiheitsgrade mit einem Motor verbunden sind zur Unterstützung oder Behinderung der Bewegung des Eingabeelements. U.S. 5,652,603 A describes an input system with a plurality of degrees of freedom, single or multiple degrees of freedom are connected to a motor to support or hinder the movement of the input element.

DE 2 558 493 A1 beschreibt einen Steuerarm für einen motorbetriebenen und ferngesteuerten Manipulator, wobei der Steuerarm eine Vielzahl möglicher Bewegungen erlaubt, wobei die Anzahl der möglichen Bewegungen des Steuerarms gleich der Anzahl der möglichen Bewegungen des Manipulators ist. Dabei wird die Bewegung des Steuerarms blockiert, sofern keine völlige Übereinstimmung der Stellung des Manipulators und des Steuerarms vorliegt. DE 2 558 493 A1 describes a control arm for a motor-operated and remote-controlled manipulator, the control arm allowing a large number of possible movements, the number of possible movements of the control arm being equal to the number of possible movements of the manipulator. The movement of the control arm is blocked if the position of the manipulator and the control arm are not completely identical.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vielseitiges Eingabesystem zu schaffen.The object of the present invention is to create a versatile input system.

Die Aufgabe wird gelöst durch das Eingabesystem gemäß Anspruch 1.The object is achieved by the input system according to claim 1.

Das erfindungsgemäße Eingabesystem zur Steuerung eine Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen weist ein Eingabeelement auf, wobei das Eingabeelement eine Vielzahl von Bewegungsfreiheitsgraden aufweist. Das Eingabeelement kann somit entsprechend der vorgesehenen Bewegungsfreiheitsgrade bewegbar sein. Dabei werden die Bewegungen und/oder Kräfte auf das Eingabeelement erfasst und herangezogen zur Steuerung der jeweiligen Anwendung. Dabei sind in Abhängigkeit der jeweiligen Anwendung einzelne Bewegungsfreiheitsgrade des Eingabeelements blockierbar bzw. deaktivierbar sind zur Nachahmung eines beliebigen bekannten oder unbekannten Steuerungssystems. Bei einem blockierten bzw. deaktivierten Freiheitsgrad verhält sich dieser wie eine starre Komponente. Somit können in Abhängigkeit der jeweiligen Anwendung kein Bewegungsfreiheitsgrad, ein einzelner Bewegungsfreiheitsgrad oder alle Bewegungsfreiheitsgrade bis auf einen des Eingabeelements blockierbar sein. Hierdurch wird die Bewegungsfreiheit des Eingabeelements eingeschränkt. Hierdurch ist es möglich, durch das Eingabeelement die Kinematik bekannter und gängiger Eingabe- und Steuerungselemente wie beispielsweise einem Lenkrad nachzubilden. Somit kann durch das erfindungsgemäße Eingabesystem eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen gesteuert werden, wobei je nach Anwendung entsprechend einzelne oder mehrere Freiheitsgrade des Eingabeelements blockierbar sind. Hierdurch ist das Eingabesystem an eine sich verändernde Anwendung auf einfache Weise anpassbar, da kein neues Eingabesystem beispielsweise bei der Umkonstruktion eines Prototyps entwickelt werden muss. Auch lässt das erfindungsgemäße Eingabesystem eine intuitive Steuerung zu, da bekannte und vertraute Steuerungselemente nachbildbar sind.The input system according to the invention for controlling a large number of different applications has an input element, the input element having a large number of degrees of freedom of movement. The input element can thus be movable in accordance with the intended degrees of freedom of movement. The movements and / or forces on the input element are recorded and used to control the respective application. Depending on the respective application, individual degrees of freedom of movement of the input element can be blocked or deactivated in order to imitate any known or unknown control system. If the degree of freedom is blocked or deactivated, it behaves like a rigid component. Thus, depending on the respective application, no degree of freedom of movement, a single degree of freedom of movement or all degrees of freedom except for one of the input element can be blocked. This restricts the freedom of movement of the input element. This makes it possible to use the input element to simulate the kinematics of known and common input and control elements such as a steering wheel. A large number of different applications can thus be controlled by the input system according to the invention, whereby, depending on the application, individual or several degrees of freedom of the input element can be blocked accordingly. As a result, the input system can be easily adapted to a changing application, since no new input system has to be developed, for example when redesigning a prototype. The input system according to the invention also allows intuitive control, since known and familiar control elements can be reproduced.

Vorzugweise handelt es sich bei der Anwendung um die Steuerung eines Fahrzeugs, eines Flugzeugs oder eines Objekts. Als Fahrzeuge kommen beispielsweise insbesondere ferngesteuerte Autos, Busse, Lastwagen, Baufahrzeuge, Kräne, Bagger, Personentransporter, Schienenfahrzeuge, Schiffe, Boote, U-Boote oder dergleichen in Frage. Als Flugzeuge kommen beispielsweise Drohnen, Mono- oder Multicopter, unbemannte Flugzeuge (unmanned aircraft-UA) oder dergleichen in Frage. Als mögliche Objekte sind alle Objekte denkbar, die gesteuert werden können und eine Beweglichkeit aufweisen. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Steuerung eines Buches handeln, was das Umschlagen der Seiten umfasst. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die spezielle Ausgestaltung des zu steuernden Fahrzeugs, Flugzeugs oder Objekts beschränkt.The application is preferably the control of a vehicle, an aircraft or an object. For example, remote-controlled cars, buses, trucks, construction vehicles, cranes, excavators, people carriers, rail vehicles, ships, boats, submarines or the like come into consideration as vehicles. For example, drones, mono or multicopters, unmanned aircraft (UA) or the like come into consideration as aircraft. All objects that can be controlled and have mobility are conceivable as possible objects. This can be, for example, controlling a book, which includes turning the pages. However, the invention is not limited to the specific configuration of the vehicle, aircraft or object to be controlled.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem zu steuernden Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt um ein physisches Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt. Alternativ hierzu handelt es sich bei dem zu steuernden Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt um ein Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt in einer virtuellen Realität.The vehicle, aircraft or object to be controlled is preferably a physical vehicle, aircraft or object. Alternatively, the vehicle, aircraft or object to be controlled is a vehicle, aircraft or object in a virtual reality.

Vorzugsweise wird durch das Eingabesystem ein Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt direkt gesteuert, so dass das Eingabesystem Teil des jeweiligen Fahrzeugs, Flugzeugs oder Objekts ist. Alternativ wird durch das Eingabesystem ein Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt ferngesteuert, so dass lediglich die Steuersignale des Eingabesystems an das Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt übermittelt werden, insbesondere drahtlos.A vehicle, aircraft or object is preferably controlled directly by the input system, so that the input system is part of the respective vehicle, aircraft or object. Alternatively, a vehicle, aircraft or object is remotely controlled by the input system, so that only the control signals of the input system are transmitted to the vehicle, aircraft or object, in particular wirelessly.

Vorzugsweise sind die Freiheitsgrade des Eingabeelements blockiert bzw. deaktiviert, so dass sich diese als passive, starre Komponente darstellen, die in der jeweiligen Anwendung nicht vorhanden sind. So können durch das Eingabeelement lediglich solche Bewegungen ausgeführt werden, die durch das zu steuernde Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt möglich sind. So ist beispielsweise für ein Fahrzeug wie z.B. ein Auto eine Seitenbewegung nicht möglich. Eine solche Bewegung wäre durch das Eingabeelement blockiert. Jedoch ist eine Rotation des Autos um die vertikale Achse möglich, so dass entsprechend der Freiheitsgrade die Rotation des Eingabeelements um die vertikale Achse ebenfalls möglich wäre. Alternativ hierzu sind diejenigen Freiheitsgrade des Eingabeelements blockiert, so dass die Kinematik eines bekannten Eingabeelements nachgebildet wird.The degrees of freedom of the input element are preferably blocked or deactivated so that they are presented as passive, rigid components that are not present in the respective application. Thus, only those movements can be carried out by the input element that are possible by the vehicle, aircraft or object to be controlled. For example, a vehicle such as a car cannot move sideways. Such a movement would be blocked by the input element. However, the car can be rotated around the vertical axis, so that the input element can also be rotated around the vertical axis in accordance with the degrees of freedom. Alternatively, those degrees of freedom of the input element are blocked so that the kinematics of a known input element is simulated.

Vorzugsweise ist das Eingabeelement als Lenkrad ausgebildet, wobei alle Freiheitsgrade des Eingabeelements blockiert sind außer denen, die zur Rotation des Lenkrads dienen. Hierbei kann es sich jedoch auch um mehrere Freiheitsgrade handeln, die auf einer gemeinsamen Achse liegen. Dies hat den Vorteil, dass durch jeden dieser Freiheitsgrade eine unterschiedliche Funktionalität wie beispielsweise ein unterschiedliches Feedback oder unterschiedliche Steifigkeit, Dämpfung oder Vibration zur Erreichung eines vielseitigen Eingabeelements erzeugt werden kann. Durch das Lenkrad ist es möglich, beispielsweise ein Auto auf die gewohnte Weise zu steuern.The input element is preferably designed as a steering wheel, all degrees of freedom of the input element being blocked except for those used to rotate the steering wheel. However, this can also involve several degrees of freedom that lie on a common axis. This has the advantage that, through each of these degrees of freedom, a different functionality such as, for example, different feedback or different rigidity, damping or vibration can be generated to achieve a versatile input element. The steering wheel makes it possible, for example, to steer a car in the usual way.

Vorzugweise ist das Eingabeelement als Joystick ausgebildet, wobei die Freiheitsgrade des Eingabeelements blockiert sind, so dass die üblichen Bewegungen eines Joysticks durch das Eingabeelement weiterhin möglich sind. Da jedoch weitere Freiheitsgrade prinzipiell durch das Eingabeelement möglich sind, können weitere Freiheitsgrade des Eingabeelements je nach Anwendung freigegeben werden, so dass eine Beweglichkeit über den Joystick hinaus möglich wird, um zusätzliche Steuerungsfunktionen zu ermöglichen.The input element is preferably designed as a joystick, the degrees of freedom of the input element being blocked so that the usual movements of a joystick through the input element are still possible. However, since further degrees of freedom are in principle possible through the input element, further degrees of freedom of the input element can be released depending on the application, so that mobility beyond the joystick is possible in order to enable additional control functions.

Vorzugsweise weist das Eingabeelement einen Multiachsen-Roboterarm auf, so dass das Eingabeelement eine Vielzahl von Bewegungsfreiheitsgraden aufweist. Insbesondere wird durch den Multiachsen-Roboterarm eine Anpassbarkeit des Eingabeelements ermöglicht, um die Kinematiken existierender Steuerungsvorrichtungen wie beispielsweise einem Lenkrad, einem Joystick oder dergleichen nachzubilden. So kann beispielsweise durch Vorsehen des Multiachsen-Roboterarms die Position des Lenkrads innerhalb eines Prototypen auf einfache Weise angepasst werden. Ist die Position des Lenkrads angepasst, können sodann die Freiheitsgrade des Eingabeelements derart blockiert werden, dass durch das Eingabeelement ein übliches Lenkrad bereitgestellt wird.The input element preferably has a multi-axis robot arm, so that the input element has a plurality of degrees of freedom of movement. In particular, the multi-axis robot arm enables the input element to be adapted to simulate the kinematics of existing control devices such as a steering wheel, a joystick or the like. For example, by providing the multi-axis robot arm, the position of the steering wheel can be easily adapted within a prototype. If the position of the steering wheel has been adjusted, the degrees of freedom of the input element can then be blocked in such a way that a conventional steering wheel is provided by the input element.

Vorzugsweise weist der Multiachsen-Roboterarm sieben Freiheitsgrade auf.The multi-axis robot arm preferably has seven degrees of freedom.

Vorzugsweise weist das Eingabeelement einen Positionssensor zur Messung der Position des Eingabeelements auf. Insbesondere kann das Eingabeelement eine Vielzahl von Positionssensoren aufweisen zur Ermittlung der Position einzelner Segmente des Multiachsen-Roboterarms des Eingabeelements. Alternativ oder zusätzlich hierzu weist das Eingabeelement einen Kraftsensor auf zur Ermittlung der anliegenden Kraft. Bevorzugt weist das Eingabeelement jedoch eine Vielzahl von Kraftsensoren auf zur Ermittlung der an den einzelnen Segmenten des Multiachsen-Roboterarms des Eingabeelements anliegenden Kräfte. Alternativ oder zusätzlich hierzu weist das Eingabeelement einen Drehmomentsensor auf zur Ermittlung des an dem Eingabeelement anliegenden Drehmoments. Bevorzugt ist es hierbei, dass das Eingabeelement eine Vielzahl von Drehmomentsensoren aufweist zur Ermittlung der jeweils an den einzelnen Segmenten des Multiachsen-Roboterarms anliegenden Drehmomente. Durch Vorsehen der Sensoren ist eine vollständige Erfassung der Bewegung der Hand möglich, so dass die so erfasste Position bei der Steuerung des Fahrzeugs oder Flugzeugs verwendet werden kann.The input element preferably has a position sensor for measuring the position of the input element. In particular, the input element can have a multiplicity of position sensors for determining the position of individual segments of the multi-axis robot arm of the input element. As an alternative or in addition to this, the input element has a force sensor for determining the force applied. However, the input element preferably has a multiplicity of force sensors for determining the forces applied to the individual segments of the multi-axis robot arm of the input element. As an alternative or in addition to this, the input element has a torque sensor for determining the torque applied to the input element. It is preferred here that the input element has a plurality of torque sensors for determining the respective torques applied to the individual segments of the multi-axis robot arm. By providing the sensors, a complete detection of the movement of the hand is possible, so that the position detected in this way can be used in the control of the vehicle or aircraft.

Vorzugsweise wirken zwei oder mehr Freiheitsgrade des Eingabeelements zusammen, um ein große Bewegungsfreiheit innerhalb des erzeugten Freiheitsgrades zu erreichen. So können beispielsweise mehrere Dreh-Freiheitsgrade des Eingabeelements zusammenwirken, um eine möglichst weite insbesondere endlose Drehbarkeit, d.h. 360° und weiter, des Eingabeelements zu gewährleisten. Insbesondere wirken dabei die Freiheitsgrade um eine gemeinsame Drehachse oder entlang einer gemeinsamen Verschiebungsachse zusammen, um die Bewegungsfreiheit des Eingabeelements zu vergrößern.Preferably, two or more degrees of freedom of the input element cooperate in order to achieve a large freedom of movement within the generated degree of freedom. For example, several degrees of freedom of rotation of the input element can interact in order to ensure that the input element can be rotated as widely as possible, in particular endlessly, ie 360 ° and further. In particular, the degrees of freedom interact around a common axis of rotation or along a common axis of displacement around which To increase the freedom of movement of the input element.

Vorzugsweise weist das Eingabeelement mindestens einen Aktuator auf zur Erzeugung einer Kraft. Somit ist es möglich, durch das Eingabeelement Kräfte zu erzeugen. Insbesondere weist das Eingabeelement für jeden vorhandenen Freiheitsgrad einen Aktuator auf.The input element preferably has at least one actuator for generating a force. It is thus possible to generate forces through the input element. In particular, the input element has an actuator for each existing degree of freedom.

Vorzugsweise erfolgt durch den mindestens einen Aktuator eine Kraftrückkopplung (force-feedback), so dass der steuernden Person unmittelbar Informationen über den Zustand des gesteuerten Fahrzeugs, Flugzeugs oder Objekts durch die erzeugte Kraft zurückgegeben werden können. Hierbei können durch die Kraftrückkopplung beispielsweise Informationen über den Untergrund bereitgestellt werden, so dass die am Fahrzeug oder Flugzeug erzeugten Beschleunigungen auf das Eingabeelement übertragen werden. Alternativ hierzu kann beispielsweise bei einer Drohne bei auftretendem Gegenwind, welcher die Geschwindigkeit der Drohne verringert, eine entsprechende Gegenkraft am Eingabeelement erzeugt werden. Alternativ hierzu kann es sich bei der erzeugten Kraft um eine Rückkopplung des sich dem Objekt entgegenstehenden Widerstands handeln, beispielsweise bei einer Bewegung eines Objekts im Wasser, so dass der Wasserwiderstand an das Eingabeelement zurückgegeben wird.Force feedback preferably takes place through the at least one actuator, so that information about the state of the controlled vehicle, aircraft or object can be returned directly to the controlling person by the force generated. In this case, the force feedback can provide information about the ground, for example, so that the accelerations generated on the vehicle or aircraft are transmitted to the input element. As an alternative to this, for example in the case of a drone when a headwind occurs, which reduces the speed of the drone, a corresponding counterforce can be generated on the input element. Alternatively, the force generated can be a feedback of the resistance opposing the object, for example when an object moves in the water, so that the water resistance is returned to the input element.

Vorzugsweise weist das Eingabeelement ein Vibrationselement auf ausgebildet beispielsweise als Piezo-Element oder Elektromotor zur Erzeugung einer Vibration als taktile Informationsrückgabe an den Verwender. So kann beispielsweise eine Vibration erzeugt werden in dem Eingabeelement bei Überlast des gesteuerten Fahrzeugs, Flugzeugs oder Objekts.The input element preferably has a vibration element designed, for example, as a piezo element or electric motor for generating a vibration as a tactile information return to the user. For example, a vibration can be generated in the input element when the controlled vehicle, aircraft or object is overloaded.

Vorzugsweise ist durch den mindestens einen Aktuator eine Beweglichkeit des Eingabeelements eingeschränkt in Abhängigkeit des zu steuernden Fahrzeugs, Flugzeugs oder Objekts. Bewegt sich z.B. das Fahrzeug auf einer Autobahn, so kann beispielsweise im Rahmen eines Spurhalteassistenten durch den Aktuator eine seitliche Bewegung verhindert werden, die zu einem Wechsel der Spur führen würde. Somit lässt sich das fernzusteuernde Auto lediglich innerhalb einer bestimmten Spur der Autobahn steuern. Diese Beschränkung kann beispielsweise durch einen zusätzlichen Befehl aufgehoben werden, so dass ein Spurwechsel oder ein Verlassen der Autobahn möglich ist.The mobility of the input element is preferably restricted by the at least one actuator as a function of the vehicle, aircraft or object to be controlled. If, for example, the vehicle is moving on a motorway, the actuator can prevent sideways movement that would lead to a change of lane, for example as part of a lane departure warning system. Thus, the remotely controlled car can only be controlled within a certain lane of the motorway. This restriction can be lifted, for example, by an additional command so that it is possible to change lanes or leave the motorway.

Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es möglich, durch ein und dasselbe Eingabesystem verschiedene Fahrzeuge, Flugzeuge und/oder Objekte zu steuern, wobei bei einem Umschalten von einem Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt auf ein anderes Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt diejenigen Freiheitsgrade in der Bewegung des Eingabeelements durch die Aktuatoren beschränkt werden, welche bei dem nun zu steuernden Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt ebenfalls nicht vorhanden sind oder entsprechend wenige, so dass nur bestimmte Freiheitsgrade des zu steuernden Fahrzeugs, Flugzeugs oder Objekts steuerbar sind. Wird beispielsweise durch das Eingabesystem zunächst eine Drohne gesteuert, welche in alle sechs Raumrichtungen bewegt werden kann, so erfolgt eine Beschränkung der Beweglichkeit bei Umschalten auf ein fernzusteuerndes Auto, wobei gemäß dem Beispiel zumindest die Beweglichkeit in vertikaler Richtung durch die Aktuatoren beschränkt wird.Alternatively or in addition to this, it is possible to control different vehicles, aircraft and / or objects using one and the same input system, with those degrees of freedom in the movement of the input element when switching from one vehicle, aircraft or object to another vehicle, aircraft or object are limited by the actuators, which are also not present in the vehicle, aircraft or object to be controlled, or correspondingly few, so that only certain degrees of freedom of the vehicle, aircraft or object to be controlled can be controlled. If, for example, the input system first controls a drone that can be moved in all six spatial directions, then the mobility is restricted when switching to a remote-controlled car, whereby according to the example at least the mobility in the vertical direction is restricted by the actuators.

Vorzugsweise weist das Eingabeelement ein Aufsatzelement auf, wobei das Aufsatzelement das zu steuernde Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt repräsentiert. Wird beispielsweise ein ferngesteuertes Auto mit dem Eingabesystem gesteuert, so kann das Aufsatzelement beispielsweise die Form eines Autos aufweisen, so dass für die zu steuernde Person auch optisch eine unmittelbare Information über Position und/oder Ausrichtung des gesteuerten Fahrzeugs zur Verfügung gestellt wird, allein aufgrund des Aufsatzelements.The input element preferably has an attachment element, the attachment element representing the vehicle, aircraft or object to be controlled. If, for example, a remote-controlled car is controlled with the input system, the attachment element can, for example, have the shape of a car, so that direct information about the position and / or orientation of the controlled vehicle is made available visually for the person to be controlled, solely on the basis of the Attachment element.

Vorzugsweise erfolgt eine Blockierung der Freiheitsgrade des Eingabeelements in Abhängigkeit von dem Aufsatzelement. Hierbei erfolgt insbesondere eine automatische Erkennung des Aufsatzelements. So wird ein schneller Wechsel zwischen zu steuernden Fahrzeugen, Flugzeugen oder Objekten gewährleistet, da lediglich das Aufsatzelement ausgetauscht werden muss. Das Aufsatzelement wird dabei insbesondere automatisch durch das Eingabeelement erkannt, und entsprechende Freiheitsgrade werden freigegeben bzw. blockiert, so dass die Freiheitsgrade des Eingabeelements gerade den zur Verfügung stehenden Freiheitsgraden des zu steuernden Fahrzeugs, Flugzeugs oder Objekts entsprechen.The degrees of freedom of the input element are preferably blocked as a function of the attachment element. In particular, automatic detection of the attachment element takes place here. This ensures a quick change between vehicles, aircraft or objects to be controlled, since only the attachment element has to be exchanged. The attachment element is in particular automatically recognized by the input element, and corresponding degrees of freedom are released or blocked so that the degrees of freedom of the input element correspond to the available degrees of freedom of the vehicle, aircraft or object to be controlled.

Vorzugsweise weist das Eingabesystem eine VR-Brille (virtual-reality-Brille, auch bekannt als 3D-Brille) oder mindestens einen Bildschirm oder einen Projektor auf, so dass die Umgebung des zu steuernden Fahrzeugs oder Flugzeugs anzeigbar ist. Somit kann die Information, die durch das Eingabeelement der steuernden Person zur Verfügung gestellt wird, durch einen visuellen Rückgabewert aufgrund der VR-Brille oder des Bildschirms unterstützt werden.The input system preferably has VR glasses (virtual reality glasses, also known as 3D glasses) or at least one screen or a projector, so that the surroundings of the vehicle or aircraft to be controlled can be displayed. The information that is made available to the controlling person by the input element can thus be supported by a visual return value based on the VR glasses or the screen.

Vorzugweise ist in einer bestimmten Anwendung ein Freiheitsgrad freigebbar und/oder blockierbar in Abhängigkeit der jeweiligen Anwendung. So kann ein zunächst für die jeweilige Anwendung blockierbarer Freiheitsgrad beispielsweise in Abhängigkeit der Steuersituation freigegeben werden, um zusätzliche Steuerungsmöglichkeiten zu gewährleisten oder andersherum. So ist es beispielsweise möglich, bei der Nachahmung eines Lenkrads im Falle eines Unfalls die Blockierung der Freiheitsgrade aufzuheben, so dass das Lenkrad von der steuernden Person wegbewegt wird und ein Aufprall zwischen steuernder Person und Eingabeelement verhindert wird.A degree of freedom can preferably be released and / or blocked in a specific application as a function of the respective application. Thus, a degree of freedom that can initially be blocked for the respective application can be released, for example depending on the control situation to ensure additional control options or vice versa. For example, when a steering wheel is imitated, it is possible to unblock the degrees of freedom in the event of an accident, so that the steering wheel is moved away from the controlling person and a collision between controlling person and input element is prevented.

Vorzugsweise weist das Eingabeelement einen Temperatursensor auf zur Erfassung der Hauttemperatur des Verwenders. Alternativ oder zusätzlich hierzu weist das Eingabeelement ein Wärmeelement zur Erzeugung einer vorgegebenen Temperatur als Rückgabewert auf. Hierbei kann es sich um ein Heizelement und/oder ein Kühlelement handeln, welches geeignet ist, die gewünschte Temperatur zu erreichen.The input element preferably has a temperature sensor for detecting the skin temperature of the user. As an alternative or in addition to this, the input element has a heating element for generating a predetermined temperature as a return value. This can be a heating element and / or a cooling element which is suitable for achieving the desired temperature.

Vorzugsweise erfolgt die Kommunikation zwischen dem Eingabesystem und dem Eingabeelement kabelgebunden oder kabellos.The communication between the input system and the input element preferably takes place in a wired or wireless manner.

Vorzugsweise weist das Eingabesystem weitere insbesondere passive Steuerungselemente auf. Hierbei kann es sich um Fußpedale, Schalter oder Schalthebel handeln.The input system preferably has further, in particular passive, control elements. These can be foot pedals, switches or gear levers.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:

  • 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Eingabesystems,
  • 2 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Eingabesystems,
  • 3 eine kombinierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Eingabesystems,
  • 4 das erfindungsgemäße Eingabesystem mit einem Aufsatzelement,
  • 5a eine weitere Ausführungsform des Eingabesystems,
  • 5b eine weitere Ausführungsform des Eingabesystems,
  • 5c eine weitere Ausführungsform des Eingabesystems und
  • 6 eine weitere Ausführungsform des Eingabesystems mit diversen Aufsatzelementen .
Show it:
  • 1 a first embodiment of the input system according to the invention,
  • 2 a first embodiment of the input system according to the invention,
  • 3 a combined embodiment of the input system according to the invention,
  • 4th the input system according to the invention with an attachment element,
  • 5a another embodiment of the input system,
  • 5b another embodiment of the input system,
  • 5c a further embodiment of the input system and
  • 6th Another embodiment of the input system with various attachment elements.

Das erfindungsgemäße Eingabesystem gezeigt in 1 weist einen Multiachsen-Roboterarm 10 auf mit einer Vielzahl von Segmenten, die durch eine Vielzahl von Gelenken 12 und einer Vielzahl von Drehgelenken 14 miteinander verbunden sind, so dass durch den Multiachsen-Roboterarm 10 eine Vielzahl von Freiheitsgraden für die Bewegung des Eingabeelements zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere weist der Multiachsen-Roboterarm 10 sieben Freiheitsgrade auf. Mit dem Multiachsen-Roboterarm 10 ist ein Steuerelement 16 verbunden, welches in der 1 als Joystick ausgebildet ist. Die Position des Joysticks 16 kann dabei an den Verwender oder an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Nachfolgend werden alle Freiheitsgrade des Multiachsen-Roboterarms 10 blockiert, so dass durch das Steuerelement 16 die übliche Beweglichkeit eines Joysticks gewährleistet wird. So ist beispielsweise eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung entsprechend der Pfeile 18 sowie eine Seitwärtsbewegung entsprechend der Pfeile 20 durch den Joystick möglich. Weitere Bewegungsmöglichkeiten des Joysticks 16 sind aufgrund blockierter Freiheitsgrade des Eingabeelements nicht möglich. Jedoch können, falls dies für die jeweilige Anwendung erforderlich ist, zusätzliche Freiheitsgrade freigegeben werden, so dass eine zusätzliche Steuerfunktion durch das Eingabesystem zur Verfügung gestellt wird. So können beispielsweise Freiheitsgrade des Multiachsen-Roboterarms 10 freigegeben werden, so dass der Joystick 16 in vertikaler Richtung entsprechend dem Pfeil 22 bewegt werden kann, um hierdurch eine zusätzliche Steuerungsfunktion zur Verfügung zu stellen.The input system according to the invention shown in FIG 1 has a multi-axis robotic arm 10 on with a variety of segments created by a variety of joints 12th and a variety of swivel joints 14th are interconnected so that by the multi-axis robotic arm 10 a plurality of degrees of freedom for the movement of the input element is made available. In particular, the multi-axis robot arm 10 seven degrees of freedom. With the multi-axis robotic arm 10 is a control 16 connected, which is in the 1 is designed as a joystick. The position of the joystick 16 can be adapted to the user or to the respective application. Below are all the degrees of freedom of the multi-axis robotic arm 10 blocked so by the control 16 the usual mobility of a joystick is guaranteed. For example, there is a forward and backward movement according to the arrows 18th as well as a sideways movement according to the arrows 20th possible with the joystick. Further movement possibilities of the joystick 16 are not possible due to blocked degrees of freedom of the input element. However, if this is necessary for the respective application, additional degrees of freedom can be released so that an additional control function is made available by the input system. For example, degrees of freedom of the multi-axis robot arm 10 released so that the joystick 16 in the vertical direction according to the arrow 22nd can be moved in order to provide an additional control function.

Alle Gelenke 12 sowie Drehgelenke 14 weisen Positionssensoren auf zur Erfassung der Bewegung des Steuerelements 16, wobei die Bewegung an das zu steuernde Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt weitergegeben wird. Insbesondere weist jeder Freiheitsgrad einen Kraft-/Drehmomentsensor auf zur Erfassung der auftretenden Kräfte und Drehmomente. Somit können über die Kräfte, die der Verwender auf das Steuerelement 16 aufbringt, zusätzliche Steuerinformationen über das zu steuernde Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt ermittelt und an dieses weitergegeben werden.All joints 12th as well as swivel joints 14th have position sensors for detecting the movement of the control element 16 , the movement being passed on to the vehicle, aircraft or object to be controlled. In particular, each degree of freedom has a force / torque sensor for detecting the forces and torques that occur. Thus, over the forces that the user has on the control 16 applies, additional control information about the vehicle, aircraft or object to be controlled is determined and passed on to this.

Durch das Eingabesystem wird somit die Kinematik eines üblichen Joysticks imitiert. Dabei weist jedoch das erfindungsgemäße Eingabesystem eine hohe Anpassbarkeit an sich verändernde Anwendungen auf oder auch an sich ändernde Benutzer, beispielsweise durch Anpassung des Eingabesystems an unterschiedliche Körpergrößen.The kinematics of a conventional joystick is thus imitated by the input system. However, the input system according to the invention is highly adaptable to changing applications or also to changing users, for example by adapting the input system to different body sizes.

Weiterhin weist der Multiachsen-Roboterarm 10 mindestens ein, vorzugsweise mehrere Aktuatoren auf zur Aufbringung einer Kraft auf das Steuerelement 16, welches als Kraftrückkopplung (force-feedback) Informationen an den Benutzer zurückliefern kann. Gleichzeitig kann über die erzeugte Kraft eine Retardierung der Bewegung des Fahrzeugs, Flugzeugs oder des gesteuerten Objekts an das Steuerelement 16 zurückgegeben werden. Ist beispielsweise bei einem gesteuerten Fahrzeug eine Richtungsänderung nicht instantan möglich, kann die für eine Richtungsänderung nötige Bewegung des Steuerelements 16 durch die vorgesehenen Aktuatoren erschwert oder verzögert werden. Ebenso kann hierdurch bei Wasserfahrzeugen der Wasserwiderstand bei der Bewegung berücksichtigt werden.Furthermore, the multi-axis robot arm 10 at least one, preferably several actuators for applying a force to the control element 16 which can return information to the user as force feedback. At the same time, the force generated can be used to retard the movement of the vehicle, aircraft or the controlled object to the control element 16 be returned. If, for example, a change in direction is not possible instantaneously in a controlled vehicle, the movement of the Control 16 can be made more difficult or delayed by the actuators provided. In this way, the water resistance during movement can also be taken into account in watercraft.

In 2 wird durch das Eingabesystem ein übliches Lenkrad 24 nachgebildet. Das Lenkrad 24 ist dabei frei anpassbar an den Benutzer oder das zu steuernde Fahrzeug. So können beispielsweise bei der Entwicklung von Prototypen unterschiedliche Lenkradpositionen ausprobiert werden, ohne dass eine Neukonstruktion des Prototypen erforderlich ist. Dies kann bei realen Prototypen erfolgen oder im Rahmen einer Simulation, so dass das erfindungsgemäße Eingabesystem einen Prototypen in einer virtuellen Realität steuert. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform weist das Eingabesystem wiederum einen Multiachsen-Roboterarm 10 auf, welcher beispielsweise ausgebildet ist wie der Multiachsen-Roboterarm 10 der 1. Als Steuerelement 24 ist jedoch ein übliches Lenkrad mit dem Multiachsen-Roboterarm 10 verbunden. Sodann, nach Einstellung der korrekten Position des Lenkrads 24, werden alle Freiheitsgrade des Multiachsen-Roboterarms 10 blockiert bis auf die Freiheitsgrade, die zur Drehung des Lenkrads 24 erforderlich sind. Somit kann das Eingabesystem wie ein gewöhnliches Lenkrad verwendet werden. Jedoch können Zusatzfunktionen implementiert werden, wobei einzelne blockierte Freiheitsgrade im Rahmen der Anwendung freigegeben werden oder andersherum freigegebene Freiheitsgrade im Rahmen der Verwendung blockiert werden. So ist es z.B. möglich, dass bei einem Aufprall des zu steuernden Fahrzeugs zuvor blockierte Freiheitsgrade des Multiachsen-Roboterarms 10 der 2 freigegeben werden und eine Beweglichkeit des Lenkrads 24 entlang des Pfeils 26 weg vom Benutzer möglich ist und hierdurch eine Kollision zwischen Benutzer und Lenkrad 24 verhindert wird.In 2 becomes a common steering wheel through the input system 24 replicated. The steering wheel 24 can be freely adapted to the user or the vehicle to be controlled. For example, when developing prototypes, different steering wheel positions can be tried out without having to redesign the prototype. This can take place with real prototypes or in the context of a simulation, so that the input system according to the invention controls a prototype in a virtual reality. At the in 2 In turn, the input system has a multi-axis robotic arm 10 on, which is designed, for example, like the multi-axis robot arm 10 of the 1 . As a control 24 however, is a common steering wheel with the multi-axis robotic arm 10 connected. Then, after setting the correct position of the steering wheel 24 , become all degrees of freedom of the multi-axis robotic arm 10 blocked except for the degrees of freedom required to turn the steering wheel 24 required are. The input system can thus be used like a normal steering wheel. However, additional functions can be implemented, whereby individual blocked degrees of freedom are released in the context of the application or, conversely, released degrees of freedom are blocked in the context of use. It is thus possible, for example, that in the event of a collision with the vehicle to be controlled, previously blocked degrees of freedom of the multi-axis robot arm 10 of the 2 be released and a maneuverability of the steering wheel 24 along the arrow 26th away from the user is possible and thereby a collision between the user and the steering wheel 24 is prevented.

Dabei kann das Eingabesystem Teil des zu steuernden Fahrzeugs, Flugzeugs oder Objekts sein, so dass eine unmittelbare Steuerung durch das Eingabesystem ermöglicht ist. Alternativ ist das Eingabesystem Teil einer Fernsteuerung zur Fernsteuerung eines Fahrzeugs, Flugzeugs oder Objekts.The input system can be part of the vehicle, aircraft or object to be controlled, so that direct control is made possible by the input system. Alternatively, the input system is part of a remote control for remote control of a vehicle, aircraft or object.

In 3 ist ein Eingabesystem dargestellt mit einem ersten Multiachsen-Roboterarm 28, welcher gemäß 2 ein Lenkrad 24 zur Verfügung stellt. Weiterhin weist das Eingabesystem einen zweiten Multiachsen-Roboterarm 30 auf, welcher als Steuerelement einen Schalthebel 32 aufweist. Ein Benutzer kann im Fahrersitz 34 Platz nehmen und die Position des Lenkrads 24 und des Schalthebels 32 an seine Körpergröße bzw. Armlänge anpassen. Sodann werden vom ersten Multiachsen-Roboterarm 28 alle Freiheitsgrade blockiert, die nicht zur Drehung des Lenkrads 24 erforderlich sind. Ebenso werden alle Freiheitsgrade des zweiten Multiachsen-Roboterarms 30 blockiert, die nicht zur Bewegung des Schalthebels 32 erforderlich sind.In 3 an input system is shown with a first multi-axis robot arm 28 which according to 2 a steering wheel 24 provides. The input system also has a second multi-axis robot arm 30th on which as a control a gear lever 32 having. A user can sit in the driver's seat 34 Take a seat and the position of the steering wheel 24 and the gear lever 32 adapt to his body size or arm length. Then the first multi-axis robotic arm 28 all degrees of freedom blocked that do not allow the steering wheel to turn 24 required are. Likewise, all degrees of freedom of the second multi-axis robot arm are 30th blocked that did not move the shift lever 32 required are.

4 zeigt einen Ausschnitt eines Multiachsen-Roboterarms 10 in einem Eingabesystem, wobei lediglich das letzte Gelenk 12 und die letzten Drehgelenke 14 dargestellt sind. Mit dem Multiachsen-Roboterarm ist ein Aufsatzelement 36 entsprechend dem Pfeil 38 verbindbar. Durch den Multiachsen-Roboterarm 10 wird das Aufsatzelement automatisch erkannt und dem Aufsatzelement entsprechend werden die Freiheitsgrade in der Bewegung des Multiachsen-Roboterarms 10 blockiert bzw. freigegeben. Im dargestellten Beispiel der 2 repräsentiert das Aufsatzelement 36 das zu steuernde Flugzeug, so dass dem Benutzer unmittelbar eine Information über Ausrichtung und Position des Flugzeugs zur Verfügung gestellt wird. Dabei lassen sich mit dem Aufsatzelement 36 nur solche Bewegungen ausführen, die mit dem zu steuernden Flugzeug tatsächlich ausführbar sind. Bei einem Wechsel der Anwendung muss nun lediglich das Aufsatzelement 36 getauscht werden. Soll nun beispielsweise ein Fahrzeug wie z.B. ein Auto gesteuert werden, wird lediglich das Aufsatzelement 36 von einem Flugzeug in ein Lenkrad getauscht. Das Lenkrad wird wiederum von dem Multiachsen-Roboterarm 10 erkannt und die Freiheitsgrade freigegeben, die zur Drehung des Lenkrads erforderlich sind, und alle anderen Freiheitsgrade des Multiachsen-Roboterarms 10 werden blockiert. Somit ist ein schneller Wechsel zwischen den Anwendungen möglich, ohne dass ein vollständig neues Eingabesystem zur Verfügung gestellt werden muss. Weitere Möglichkeiten für Aufsatzelemente 36 sind in 6 gezeigt mit einem Fahrrad- oder Motorradlenker 61, einem Joystick 62 oder einem Lenkrad 63, welche jeweils mit dem Eingabeelement ausgebildet als Roboterarm 60 verbunden werden können. 4th shows a section of a multi-axis robotic arm 10 in an input system, with only the last joint 12th and the last swivel joints 14th are shown. With the multi-axis robot arm is an attachment element 36 according to the arrow 38 connectable. With the multi-axis robotic arm 10 the attachment element is automatically recognized and the degrees of freedom in the movement of the multi-axis robot arm are corresponding to the attachment element 10 blocked or released. In the example shown, the 2 represents the attachment element 36 the aircraft to be controlled, so that information about the orientation and position of the aircraft is immediately made available to the user. With the attachment element 36 only carry out movements that can actually be carried out with the aircraft to be controlled. When changing the application, all that needs to be done is the attachment element 36 it will be exchanged. If, for example, a vehicle such as a car is to be controlled, only the attachment element is required 36 swapped from an airplane to a steering wheel. The steering wheel is in turn controlled by the multi-axis robotic arm 10 detected and released the degrees of freedom required to rotate the steering wheel and any other degrees of freedom of the multi-axis robotic arm 10 are blocked. This enables a quick change between the applications without having to provide a completely new input system. Further options for attachment elements 36 are in 6th shown with a bicycle or motorcycle handlebar 61 , a joystick 62 or a steering wheel 63 , each with the input element designed as a robot arm 60 can be connected.

5a zeigt eine Ausführungsform des Eingabesystems mit einem Eingabeelement 71, welches durch einen Roboterarm mit Gelenken 51 bis 57 gebildet wird, wodurch der Roboterarm sieben Bewegungsfreiheitsgrade bereitstellt. Als Steuerelement ist ein Lenkrad 50 vorgesehen. Dabei sind die Gelenke 51, 53, 55 aktiviert bzw. beweglich, die eine Drehung um eine gemeinsame Achse 58 ausführen, wohingegen alle anderen Gelenke des Roboterarms deaktiviert bzw. blockiert sind. In einer alternativen Konfiguration gezeigt in 5b liegen alle Gelenke auf einer gemeinsamen Achse, und somit sind alle Gelenke, die zu einer Rotation um die gemeinsame Achse 58 herangezogen werden, aktiviert, also auch Gelenk 57, wohingegen alle andere Gelenke 52, 54, 56 blockiert bzw. deaktiviert sind. Hierbei kann durch jedes Gelenk eine eigene Dämpfung, Vibration, Kraftrückkopplung oder dergleichen implementiert sein, so dass sich ein vielseitiges Eingabesystem schaffen lässt, welches Funktionen bereitstellt, die über ein normales Lenkrad hinausgehen. 5a shows an embodiment of the input system with an input element 71 , which is made by a robotic arm with joints 51 to 57 is formed, whereby the robotic arm provides seven degrees of freedom of movement. The control element is a steering wheel 50 intended. Here are the joints 51 , 53 , 55 activated or movable, which rotates around a common axis 58 while all other joints of the robot arm are deactivated or blocked. In an alternative configuration shown in 5b All joints lie on a common axis, and thus all joints are leading to rotation around the common axis 58 are used, activated, so also joint 57 whereas all other joints 52 , 54 , 56 are blocked or deactivated. Each joint can implement its own damping, vibration, force feedback or the like, so that a versatile input system can be created that provides functions that go beyond a normal steering wheel.

5c zeigt eine weitere Ausführungsform mit einem Joystick 70, der als Steuerelement an einem Eingabeelement 71 ausgebildet als Roboterarm angebracht ist. Hierbei sind gemäß den 5a und 5b die Gelenke 51 und 52 aktiviert, also unblockiert, wohingegen Gelenke 53, 54, 55, 56, 57 deaktiviert bzw. blockiert sind. Gelenk 51 dient dabei ebenso wie Gelenk 52 als Rotationsachse. 5c shows a further embodiment with a joystick 70 that acts as a control on an input element 71 designed as a robot arm is attached. Here are according to the 5a and 5b the joints 51 and 52 activated, i.e. unblocked, whereas joints 53 , 54 , 55 , 56 , 57 are deactivated or blocked. joint 51 serves as well as the joint 52 as a rotation axis.

Somit ist ein vielseitiges Eingabesystem geschaffen, welches einerseits an unterschiedliche Benutzer angepasst werden kann und andererseits für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden kann. Die Anwendungen sind insbesondere nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt. Insbesondere ist ein schneller Wechsel zwischen den Anwendungen bei Vorsehen eines Aufsatzelements möglich. Auch können durch die gezielte Steuerung der Blockierung und Freigabe einzelner Freiheitsgrade der Bewegung des Eingabeelements zusätzliche Steuerfunktionen bereitgestellt werden, welche über die bisher üblichen Möglichkeiten der bekannten Steuerelemente hinausgehen.A versatile input system is thus created, which on the one hand can be adapted to different users and on the other hand can be used for a large number of applications. In particular, the applications are not limited to the examples described above. In particular, a quick change between the applications is possible with the provision of an attachment element. The targeted control of the blocking and release of individual degrees of freedom of the movement of the input element can also provide additional control functions which go beyond the previously usual possibilities of the known control elements.

Claims (17)

Eingabesystem zur Steuerung einer Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen, mit einem Eingabeelement, wobei das Eingabeelement eine Vielzahl von Freiheitsgraden der Bewegung aufweist, wobei Bewegungen und/oder Kräfte auf das Eingabeelement erfassbar sind zur Steuerung der jeweiligen Anwendung, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Anwendung einzelne Freiheitsgrade des Eingabeelements blockierbar bzw. deaktivierbar sind zur Nachahmung eines beliebigen Steuerungssystems.Input system for controlling a large number of different applications, with an input element, the input element having a large number of degrees of freedom of movement, with movements and / or forces on the input element being detectable for controlling the respective application, characterized in that, depending on the application, individual Degrees of freedom of the input element can be blocked or deactivated to imitate any control system. Eingabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Anwendung um die Steuerung eines Fahrzeugs, eines Flugzeugs oder eines Objekts handelt.Input system according to Claim 1 , characterized in that the application is the control of a vehicle, an airplane or an object. Eingabesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiheitsgrade des Eingabeelements blockiert sind, die in der jeweiligen Anwendung nicht vorhanden sind, insbesondere für das gesteuerte Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt nicht möglich sind.Input system according to Claim 1 or 2 , characterized in that the degrees of freedom of the input element are blocked, which are not available in the respective application, in particular are not possible for the controlled vehicle, aircraft or object. Eingabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingabeelement einen Multiachsen-Roboterarm aufweist, so dass das Eingabeelement eine Vielzahl von Freiheitsgraden der Bewegung aufweist.Input system according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the input element has a multi-axis robotic arm, so that the input element has a plurality of degrees of freedom of movement. Eingabesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiachsen-Roboterarm sieben Freiheitsgrade aufweist.Input system according to Claim 4 , characterized in that the multi-axis robot arm has seven degrees of freedom. Eingabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingabeelement eine Kraftsensor aufweist zur Erfassung der auf das Eingabeelement wirkenden Kraft und/oder Kraftrichtung, insbesondere für jeden der möglichen Freiheitsgrade.Input system according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the input element has a force sensor for detecting the force and / or direction of force acting on the input element, in particular for each of the possible degrees of freedom. Eingabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiheitsgrade des Eingabeelements zusammenwirken, insbesondere um eine gemeinsame Drehachse oder entlang einer Verschiebungsachse, um eine große Bewegungsfreiheit innerhalb des erzeugten Freiheitsgrades zu erreichen.Input system according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the degrees of freedom of the input element interact, in particular around a common axis of rotation or along an axis of displacement, in order to achieve great freedom of movement within the generated degree of freedom. Eingabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingabeelement mindestens einen Aktuator aufweist zur Erzeugung einer Kraft.Input system according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the input element has at least one actuator for generating a force. Eingabesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch den mindestens einen Aktuator eine Kraftrückkopplung erfolgt.Input system according to Claim 8 , characterized in that a force feedback takes place through the at least one actuator. Eingabesystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch den mindestens einen Aktuator eine Beweglichkeit des Eingabeelements eingeschränkt und/oder blockiert wird in Abhängigkeit des zu steuernden Fahrzeugs, Flugzeugs oder Objekts.Input system according to Claim 8 or 9 , characterized in that the at least one actuator restricts and / or blocks the mobility of the input element as a function of the vehicle, aircraft or object to be controlled. Eingabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingabeelement ein Aufsatzelement aufweist, wobei insbesondere das Aufsatzelement das zu steuernde Fahrzeug, Flugzeug oder Objekt repräsentiert, oder wobei das Aufsatzelement einem Steuerelement entspricht.Input system according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the input element has an attachment element, wherein in particular the attachment element represents the vehicle, aircraft or object to be controlled, or wherein the attachment element corresponds to a control element. Eingabesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufsatzelement durch das Eingabeelement automatisch erkennbar ist und das Eingabeelement derart ausgebildet ist, dass entsprechend dem erkannten Aufsatzelement Freiheitsgrade des Eingabeelements blockiert bzw. deaktiviert oder freigegeben bzw. aktiviert werden.Input system according to Claim 11 , characterized in that the attachment element is automatically recognizable by the input element and the input element is designed such that degrees of freedom of the input element are blocked or deactivated or released or activated in accordance with the recognized attachment element. Eingabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingabeelement einen Temperatursensor aufweist zur Erfassung der Hauttemperatur und/oder ein Wärmeelement zur Erzeugung einer vorgegebenen Temperatur als Rückgabewert.Input system according to one of the Claims 1 to 12th , characterized in that the input element has a temperature sensor for detecting the skin temperature and / or a heating element for generating a predetermined temperature as a return value. Eingabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen dem Eingabesystem und dem Eingabeelement kabelgebunden oder kabellos erfolgt.Input system according to one of the Claims 1 to 13th , characterized in that the Communication between the input system and the input element takes place in a wired or wireless manner. Eingabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine VR-Brille oder Bildschirme, zur Erzeugung einer Simulationsumgebung oder virtuellen Realität.Input system according to one of the Claims 1 to 14th , characterized by VR glasses or screens, for generating a simulation environment or virtual reality. Eingabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in einer bestimmten Anwendung ein Freiheitsgrad freigebbar und/oder blockierbar ist in Abhängigkeit der jeweiligen Anwendung.Input system according to one of the Claims 1 to 15th , characterized in that in a specific application a degree of freedom can be released and / or blocked depending on the respective application. Eingabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch weitere insbesondere passive Steuerungselemente.Input system according to one of the Claims 1 to 16 , characterized by further, in particular passive, control elements.
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US5652603A (en) * 1994-06-16 1997-07-29 Abrams; Daniel Lawrence 3-D computer input device

Patent Citations (2)

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