DE10247287A1 - Input device, system and method for controlling displayable on a display objects - Google Patents

Input device, system and method for controlling displayable on a display objects

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DE10247287A1
DE10247287A1 DE2002147287 DE10247287A DE10247287A1 DE 10247287 A1 DE10247287 A1 DE 10247287A1 DE 2002147287 DE2002147287 DE 2002147287 DE 10247287 A DE10247287 A DE 10247287A DE 10247287 A1 DE10247287 A1 DE 10247287A1
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DE
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input device
actuators
system
controlling
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DE2002147287
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Andreas Simon
Bernd Froehlich
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung
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Abstract

Es werden ein Eingabegerät, ein System und ein Verfahren insbesondere zur Steuerung eines auf einer Anzeige darstellbaren Objekts vorgeschlagen. There are proposed in particular for controlling a displayable on a display object, an input device, a system and a method. Eine einfache Bedienung auch bei komplexen Steuerungsaufgaben wird dadurch ermöglicht, daß auf ein Betätigungsorgan wirkende Kräfte und Momente nach Betrag und absoluter Richtung erfaßbar und auswertbar sind. A simple operation even with complex control tasks is made possible by acting on an actuator forces and moments in magnitude and absolute direction can be detected and evaluated.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Eingabegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 sowie ein Verfahren zur Steuerung mindestens eines auf einer Anzeige darstellbaren Objekts mittels eines manuell betätigbaren, frei im Raum bewegbaren Eingabegeräts. The present invention relates to an input device according to the preamble of claim 1, a system according to the preamble of claim 8 and a method for controlling at least one displayable on a display object by means of a manually operable, movable freely in space input device.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf manuell betätigbare Eingabegeräte zur Erzeugung von Steuersignalen bzw. zur Steuerung. The present invention relates generally to manually-operable input device for generating control signals, or for control. Insbesondere dienen die Eingabegeräte der Steuerung von Computer-animierten bzw. Computer-erzeugten Darstellungen, Spielen, Objekten oder dgl., vorzugsweise von insbesondere grafischen Objekten auf einer Anzeige, wie einem Bildschirm oder dergleichen. In particular, the input devices of the control of computer-animated images or computer generated games, objects or the like are used. Preferably the like of, in particular graphical objects on a display, such as a screen or the like. Eingabegeräte im genannten Sinne sind daher beispielsweise sogenannte Mäuse. Input Devices in the aforementioned sense are, therefore, for example, so-called mice.
  • Die vorliegende Erfindung ist primär auf dreidimensionale Anwendungen gerichtet. The present invention is primarily directed to three-dimensional applications. Daher ist das Eingabegerät vorzugsweise frei - also in alle drei Raumrichtungen - bewegbar. Therefore, the input device is preferably free - so in all three spatial directions - movable. Das Eingabegerät hat dann drei translatorische Freiheitsgrade (drei Achsen) sowie drei rotatorische Freiheitsgrade (drei weitere Achsen). The input device then has three translational degrees of freedom (three axes) and three rotational degrees of freedom (three axes). Diese Freiheitsgrade werden nachfolgend auch einfach als Achsen bezeichnet. These degrees of freedom are hereinafter also referred to simply as axes.
  • Die WO 00/14676 A1, die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet, offenbart ein Eingabegerät mit einem würfelförmigen Gehäuse und stabförmigen Betätigungsorganen, die entlang der orthogonalen Raumachsen mittenzentriert von den Seitenflächen des Gehäuses vorspringen. WO 00/14676 A1, which forms the starting point of the present invention, discloses an input device with a cube-shaped housing and the rod-shaped actuators, the center centered along the orthogonal spatial axes project from the side surfaces of the housing. Die paarweise einander gegenüberliegenden Betätigungsorgane sind entlang ihrer gemeinsamen Erstreckungsrichtung betätigbar - ggf. gegen die Kraft einer Rückholfeder - und dienen der Steuerung einer translatorischen Verschiebung in einer Richtung, also der Steuerung einer Achse. The paired opposite actuators are actuated along their common direction of extension - if necessary against the force of a return spring - and are used to control a translational displacement in a direction, that the control of an axis. Durch Längsverschiebung der Betätigungsorgane insgesamt kann eine translatorische Verschiebung eines von einer Anzeigevorrichtung dargestellten in drei Achsen gesteuert werden. By longitudinal displacement of the actuating members in total a translational displacement can be one represented by a display device can be controlled in three axes.
  • Des weiteren sind bei dem bekannten Eingabegerät die stabförmigen Betätigungsorgane oder diesen zugeordneten Hülsen verdrehbar, um eine rotatorische Bewegung des dargestellten Objekts zu steuern. Further, the rod-shaped actuators associated therewith or sleeves are rotated to control a rotational movement of the object represented in the conventional input device.
  • Folglich ist jedes Betätigungsorgan höchstens zur Steuerung von zwei Achsen vorgesehen. Thus, each actuator is provided for controlling a maximum of two axes. Bei komplexen Anwendungen und insbesondere zur Steuerung von sechs Achsen und mehr sind daher eine Vielzahl von Betätigungsorganen erforderlich, wodurch die Bedienung des Eingabegeräts erschwert und insbesondere keine intuitive Bedienung ermöglicht wird. For complex applications, and in particular for control of six axes, and more a plurality of actuators are necessary, whereby the operation of the input device more difficult and in particular no intuitive operation is possible.
  • Das bekannte Eingabegerät weist ferner eine Lageerkennungssensorik zur Erfassung der Orientierung und/oder Position des Gehäuses auf. The well-known input device further comprises a position detection sensor for detecting the orientation and / or position of the housing. Die Sensorik erzeugt ein entsprechendes Steuersignal für die Anzeigevorrichtung zur Ausrichtung des Objekts auf der Anzeigevorrichtung entsprechend der Orientierung und Position des Gehäuses. The sensor generates a corresponding control signal for the display device for orienting the object on the display device according to the orientation and position of the housing. Eine weitergehende oder sonstige Verarbeitung der Lagesignale ist nicht vorgesehen. A further or other processing of the position signals is not provided.
  • Die EP 0 979 990 A2 offenbart einen stationären Kraft-Momenten-Sensor mit einem kappenförmigen Betätigungsorgan. EP 0979990 A2 discloses a stationary force-torque sensor comprising a cap-shaped actuating member. Das Betätigungsorgan ist in sechs Achsen bewegbar bzw. betätigbar, und der Sensor kann diese Betätigung erfassen und entsprechende Steuersignale für Steuerungszwecke ausgeben. The actuating member is movable in six axes, or actuated, and the sensor can detect this actuation and output corresponding control signals for control purposes. Dieser Sensor wird üblicherweise von einem stationären Teil, wie einer Befestigungsplatte, oder einem quasi stationären Teil, wie einem Roboterarm oder dgl., gehalten. This sensor is maintained usually by a stationary part such as a mounting plate, or a quasi-stationary part such as a robot arm or the like.,.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Eingabegerät, ein System und ein Verfahren zur Erzeugung von Steuersignalen, insbesondere zur Steuerung mindestens eines auf einer Anzeige darstellbaren Objekts oder eines Computers, anzugeben, wobei eine einfache, insbesondere intuitive Bedienung bzw. Handhabung des Eingabegeräts ermöglicht wird und insbesondere auch komplexe Vorgänge gesteuert werden können, ohne daß ein Umgreifen eines Bedieners erforderlich ist. The present invention is based on the object, an input device, a system and method for generating control signals, in particular for controlling at least one displayable on a display object, or to provide a computer, wherein a simple, particularly intuitive operation or handling of the input device allows and is also complex operations can be controlled, in particular, without the gripping of an operator is required.
  • Die obige Aufgabe wird durch ein Eingabegerät gemäß Anspruch 1, ein System gemäß Anspruch 8 oder ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. The above object is achieved by an input device according to claim 1, a system according to claim 8 or a method according to claim. 11 Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
  • Eine wesentliche Idee der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Betätigungsorgan mit einem zugeordneten Betätigungssensor zur Erfassung der manuellen Betätigungskraft und/ oder -momente für mindestens drei Achsen, vorzugsweise vier oder sechs Achsen, auszubilden und des weiteren einen Lagesensor zur Erfassung der Orientierung des Eingabegeräts einzusetzen, um zumindest die absolute (also tatsächliche) Richtung der am Eingabegerät bzw. auf das Betätigungsorgan wirkenden Betätigungskräfte und/oder -momente bestimmen zu können. An essential idea of ​​the present invention is to provide an actuator with an associated actuating sensor for detecting the manual actuation force and / or moments for at least three axes, preferably four or six axes form, and further, to employ a position sensor for detecting the orientation of the input device, by at least the absolute (i.e. actual) to determine the direction of the force acting on the input device and on the actuating member actuating forces and / or moments. Weiter wird dann der Betrag der Betätigungskräfte bzw. -momente erfaßt. Next, the amount of operating forces and moments is then detected. Dementsprechend können Steuersignale bereitgestellt werden, die unter Berücksichtigung der absoluten Richtung einwirkende Manipulationen bzw. Steuerungen von auf einer Anzeige, wie einem Bildschirm, dargestellten Objekten gestatten. Accordingly, control signals can be provided, allowing the applied taking into account the absolute direction or manipulation of controls on a display, such as a screen, objects shown.
  • Ein wesentlicher Aspekt liegt also darin, Betätigungs-Kräfte/Momente zu erfassen und mit der absoluten Betätigungsrichtung durch Berücksichtigung der vom Lagesensor bereitgestellten Lagesignale zu kombinieren, um eine weitgehend wirklichkeitstreue Steuerung, insbesondere Manipulation eines grafischen Objekts, beispielsweise auf einem Bildschirm oder bei einer sonstigen Projektion, zu ermöglichen. An essential aspect is thus to detect actuation forces / torques and to combine with the absolute direction of actuation by considering the location signals provided by the position sensor to a largely realism control, particularly the manipulation of a graphical object, for example on a screen or in any other projection to enable.
  • Die vorschlagsgemäße Lösung gestattet eine verhältnismäßig einfache, insbesondere weitgehend intuitive Steuerung, vorzugsweise von einem grafischen Objekt oder dgl. auf einem Bildschirm oder einer sonstigen Anzeige. The proposed solution allows a relatively simple, in particular largely intuitive control, preferably from a graphical object, or the like. On a screen or other display.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das Eingabegerät mindestens zwei derartige Betätigungsorgane zur Steuerung von jeweils mindestens drei Achsen auf. According to a particularly preferred embodiment, the input device on at least two such actuating members for controlling at least three axes. Dies ermöglicht bei verhältnismäßig einfacher Handhabung beispielsweise die unabhängige Steuerung von zwei Objekten, ohne daß hierbei ein Umgreifen des Bedieners am Eingabegerät erforderlich ist. This allows, for example, the independent control of two objects without a grasping of the operator on the input device is in this case required for relatively easy handling.
  • Eine in ergonomischer Hinsicht besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß zwei Betätigungsorgane und ein dazwischen angeordneter Zentralabschnitt des Eingabegeräts einen zumindest im wesentlichen ähnlichen Querschnitt oder Durchmesser aufweisen und hintereinander angeordnet sind. A particularly preferred embodiment of the ergonomic point is characterized in that two actuating members and arranged in between central portion of the input device have a similar at least substantially cross-section or diameter and are arranged one behind the other. Vorzugweise sind die Betätigungsorgane und der Zentralabschnitt scheiben- bzw. ringförmig ausgebildet und weisen eine gemeinsame Symmetrieachse auf. Preferably, the actuators and the central portion are disc- or ring-shaped and have a common axis of symmetry. Vorzugweise weist das Eingabegerät insgesamt eine zumindest im wesentlichen stabartige oder zylindrische Form bzw. Außenkontur auf. Preferably, the input device on a total of at least substantially rod-like or cylindrical shape or outer contour.
  • Jedoch können die Betätigungsorgane gemäß einer Ausführungsvariante auch gegeneinander und/oder gegenüber dem Zentralabschnitt im Durchmesser, im Querschnitt, in der Außenkontur, in der Farbe, im Material und/oder in der Oberflächenbeschaffenheit oder Haptik variiert, insbesondere um ihre Unterscheidung zu ermöglichen. However, the actuating members, according to a variant embodiment also to one another and / or relative to the central portion in diameter, in cross section, in the outer contour, in the color, the material and / or varies in the surface texture or feel, especially in order to allow their discernment.
  • Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Further advantages, features, properties and aspects of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawing. Es zeigt: It shows:
  • Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines vorschlagsgemäßen Eingabegeräts; Fig. 1 is a schematic side view of a proposed input device;
  • Fig. 2 eine schematische Stirnansicht des Eingabegeräts gemäß Fig. 1; Figure 2 is a schematic end view of the input device of FIG. 1. und and
  • Fig. 3 eine schematische Darstellung eines vorschlagsgemäßen Systems mit dem Eingabegerät, einer Anzeige und einem Computer. Fig. 3 is a schematic view of a proposed system with the input device, a display and a computer.
  • In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung teilweise aus Vereinfachungsgründen weggelassen ist. In the figures, same reference numerals are used for identical or similar parts, corresponding or comparable advantages are achieved even if a repeated description is partially omitted for simplicity.
  • Fig. 1 zeigt ein vorschlagsgemäßes, vorzugsweise tragbares Eingabegerät 1 in schematischer Seitenansicht. Fig. 1 shows a proposed invention, preferably a portable input device 1 in a schematic side view.
  • Beim Darstellungsbeispiel gemäß Fig. 3 dient das Eingabegerät 1 einer Steuerung von mindestens einem auf einer Anzeige 2 dargestellten, hier grafischen Objekt 3 , vorzugsweise mehreren Objekten 3 . In the embodiment shown in FIG. 3, the input device 1 serves for controlling at least one displayed on a display 2, here graphical object 3, preferably a plurality of objects 3. Bei der Anzeige 2 handelt es sich insbesondere um einen Bildschirm oder dgl. Jedoch kommt auch jede sonstige Projektion in Betracht. In the display 2, it is in particular a screen or the like. However, any other projection comes into consideration.
  • Beim Darstellungsbeispiel sind das Eingabegerät 1 und die Anzeige 2 einem Steuerungsfunktionen ausübenden Computer 4 zugeordnet, insbesondere mit diesem verbunden. In the depicted example, the input device 1 and the display 2 are associated with applying a control computer 4 functions, in particular connected to it. Die Verbindung kann beispielsweise über Kabel oder insbesondere zum Eingabegerät 1 auch drahtlos, beispielsweise oder Funk oder Licht, erfolgen. The connection may, for example, via cable or particular to one input device wirelessly, for example, or radio or light, take place.
  • Gemäß Fig. 1 weist das Eingabegerät 1 einen Zentralabschnitt 5 sowie mindestens ein Betätigungsorgan 6 , hier zwei Betätigungsorgane 6 , auf. Referring to FIG. 1 1, the input device a central portion 5 and at least one actuating member 6, here two actuators 6 on.
  • Jedes Betätigungsorgan 6 ist in mindestens drei Achsen, vorzugsweise vier Achsen und beim Darstellungsbeispiel in sechs Achsen relativ zum Zentralabschnitt 5 bewegbar bzw. betätigbar. Each actuator 6 is in at least three axes, preferably four axes and in the embodiment shown in six axes relative to the central portion 5 can be moved or operated.
  • Die Betätigungsorgane 6 sind beim Darstellungsbeispiel elastisch am Zentralabschnitt 5 mittelbar oder unmittelbar angebracht bzw. gehalten. The actuators 6 are resiliently mounted directly or indirectly in the embodiment shown the central section 5 and held.
  • Die Betätigung eines Betätigungsorgans 6 ist durch einen zugeordneten Betätigungssensor 7 , wie in Fig. 1 angedeutet, erfaßbar. The operation of an operation member 6 is indicated by an associated actuating sensor 7 as shown in Fig. 1, can be detected. Der Begriff "Sensor" ist hier in einem weiten Sinne dahingehend zu verstehen, daß es sich um eine geeignete Erfassung bzw. Sensorik, insbesondere Elektronik, handelt, die eine ausreichend genaue Erfassung einer Betätigung des zugeordneten Betätigungsorgans 6 ermöglicht. The term "sensor" is to be understood that it is, is a suitable detection or sensors, in particular electronics enabling a sufficiently accurate detection of an actuation of the associated actuator 6 herein in a broad sense.
  • Zur Verdeutlichung wird darauf hingewiesen, daß die Betätigungsorgane 6 beim Darstellungsbeispiel vorzugsweise in alle drei translatorischen Raumrichtungen verschiebbar und um diese Achsen verkippbar sind, also eine Betätigung in sechs Achsen gestatten. For clarification, it is pointed out that the actuators 6 are tilted in the embodiment shown preferably in all three spatial directions translatory displaceable and around these axes, thus permitting an operation in six axes. Um eine entsprechende Erfassung zu ermöglichen ist der jeden Betätigungsorgan 6 zugeordnete Betätigungssensor 7 bzw. die von einem Betätigungsorgan 6 und dem zugeordneten Betätigungssensor 7 gebildete Einheit vorzugsweise gemäß der EP 0 979 990 A2 ausgebildet. A corresponding detection to allow each of the actuating member 6 is associated actuating sensor 7 or the unit of an actuating member 6 and the associated actuating sensor 7 formed preferably formed according to EP 0979990 A2. Diese Druckschrift wird hiermit als ergänzende Offenbarung eingeführt. This publication is incorporated herein as a supplementary disclosure.
  • Je nach Bedarf können das Betätigungsorgan 6 und der zugeordnete Betätigungssensor 7 auch in sonstiger, geeigneter Weise aufgebaut oder realisiert sein. Depending on requirements, the actuating member 6 and the associated actuating sensor 7 may be constructed in any other, or suitably realized.
  • Gemäß einem weiteren, auch unabhängig realisierbaren Aspekt kann mindestens ein Betätigungsorgan 6 zusätzlich selbst auch bereichsweise elastisch verformbar ausgebildet sein, wobei Verformungen vom zugeordneten Betätigungssensor 7 zur Erzeugung entsprechender Betätigungssignale erfaßbar sind, insbesondere in der Art sogenannter Soft-Keys. According to a further, also independently realizable aspect of at least one actuating member 6 itself may also be partially elastically deformable in addition, said deformations of the associated actuating sensor 7 for generating corresponding actuating signals can be detected, in particular in the manner of so-called soft keys. Diese zusätzliche Funktionalität kann zur Steuerung weiterer Funktionen, anderer Objekte 3 oder dgl. eingesetzt werden. This additional functionality may be used to control other functions of other objects 3 or the like..
  • Darüber hinaus oder alternativ kann das Eingabegerät 1 auch sonstige Betätigungsorgane, Schalter oder dgl. aufweisen. In addition, or alternatively, the input device 1 also other actuators, switches or the like. Have.
  • Die beiden Betätigungsorgane 6 können insbesondere für die Steuerung unterschiedliche Funktionen und/oder Objekte 3 Verwendung finden. The two actuators 6 may, in particular for controlling different functions and / or objects found 3 use. Entsprechend können die Betätigungsorgane 4 und/oder deren zugeordnete Betätigungssensoren 7 unterschiedliche Eigenschaften, Auswertungen oder dgl. aufweisen. Correspondingly, the actuating elements 4 and / or their associated actuating sensors 7 may have different properties, evaluations, or the like.. Beispielsweise können die beiden Betätigungsorgane 6 mit unterschiedlichen wegabhängigen und/oder rückgekoppelten bzw. aktiven (also vom gesteuerten Objekt 3 - z. B. dessen Geschwindigkeit - abhängigen) Kräften bzw. Federhärten, relativ zum Zentralabschnitt 5 bewegbar, insbesondere verkippbar bzw. verdrehbar und/oder verschiebbar, sein. For example, the two actuating members 6 can feedback with different path-dependent and / or or active (ie, from the controlled object 3 - for example, whose speed -. Dependent) forces and spring rates, movable relative to the central portion 5, in particular, tiltable or rotatable and / or displaceable be.
  • Beim Darstellungsbeispiel ist jedem Betätigungsorgan 6 ein separater bzw. eigener Betätigungssensor 7 zugeordnet. In the embodiment shown each of the actuators 6 is assigned a separate or its own operation sensor. 7 Je nach Ausführung kann ggf. auch jedoch nur ein einziger Sensor 7 zur Erfassung der Betätigung von beiden Betätigungsorganen 6 vorgesehen sein. Depending on the embodiment, however, only a single sensor may also be 7 for detecting the actuation of two actuating members 6 if necessary.
  • Die Betätigungssensoren 7 sind beim Darstellungsbeispiel im Zentralabschnitt 5 angeordnet. The actuation sensors 7 are arranged in the embodiment shown in the central portion. 5 Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. However, this is not mandatory. Vielmehr kann die Anordnung den jeweiligen technischen Gegebenheiten angepaßt werden. Rather, the arrangement can be adapted to the particular technical conditions.
  • Die Betätigungssensoren 7 sind vorzugsweise derart ausgebildet, daß die auf die Betätigungsorgane 6 bei einer Betätigung wirkenden Betätigungskräfte und -momente erfaßbar sind, und zwar nach Betrag und Richtung. The actuation sensors 7 are preferably designed such that the forces acting on the actuators 6 upon actuation of actuating forces and moments can be detected, namely the amount and direction. Es handelt sich also insbesondere um Kraft-Momenten-Sensoren. Thus, in particular, force-torque sensors. Die Betätigungssensoren 7 können entsprechende Steuersignale erzeugen bzw. ausgeben. The actuation sensors 7 can generate respective control signals or output.
  • Dem vorschlagsgemäßen Eingabegerät 1 ist ein Lagesensor 8 zur Erfassung bzw. Bestimmung zumindest der Orientierung und insbesondere auch der Position des Eingabegeräts 1 und zur Erzeugung von entsprechenden Lagesignalen zugeordnet. According to the proposal the input device 1 is associated with a position sensor 8 for detecting or determining at least the orientation and in particular the position of the input device 1 and to generate respective position signals. Beim Darstellungsbeispiel ist der Lagesensor 8 ebenfalls im Eingabegerät 1 angeordnet, insbesondere in den Zentralabschnitt 5 integriert bzw. eingebaut, wie in Fig. 1 angedeutet. In the embodiment shown, the position sensor 8 is also arranged in the input device 1, in particular integrated in the central portion 5 and installed as indicated in Fig. 1.
  • Alternativ kann der Lagesensor 8 auch außerhalb des Eingabegeräts 1 angeordnet und beispielsweise durch geeignete Kameras, sonstige Tracking- Systeme oder dgl. gebildet sein. Alternatively, the position sensor 8 may be arranged outside the input device 1 and, for example, by suitable cameras, other tracking systems, or the like. Be formed.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann der Lagesensor 8 auch durch einen Orientierungssensor und einen Positionssensor gebildet sein. According to a further embodiment of the position sensor 8 may be formed by an orientation sensor and a position sensor.
  • Die Lageerfassung kann quellenfrei oder quellenbehaftet erfolgen. The position detection can source or free source fraught done. Entsprechend arbeitet dann der Lagesensor 8 ggf. mit externen Quellen zusammen. Accordingly, then the position sensor 8 operates optionally together with external sources.
  • Die von den Sensoren 7 , 8 bereitgestellten Signale können je nach Bedarf bereits in dem Eingabegerät 1 und/oder in dem zugeordneten Computer 4 oder einer sonstigen Vorrichtung konvertiert, verarbeitet und/oder ausgewertet werden. The signals provided by the sensors 7, 8 can, depending on the required, at the input device 1 and / or in the associated computer 4 or other device converted, processed and / or evaluated. Die Signale können dann beispielsweise über das in Fig. 1 angedeutete Kabel 9 an den Computer 4 und/oder die Anzeige 2 ausgegeben werden. The signals can then be output to the computer 4 and / or the display 2 for example via the indicated in Fig. 1 cable 9.
  • Alternativ kann beispielsweise auch eine drahtlose Übertragung von Signalen vorgesehen sein, beispielsweise durch eine Auswerte- und/oder Übertragungseinrichtung 10 , wie in Fig. 1 angedeutet. Alternatively, a wireless transmission of signals may be indicated, for example, provided for example by an evaluation and / or transmission device 10, as in FIG. 1.
  • Auf die Auswertung bzw. Nutzung der von den Sensoren 7 , 8 bereitgestellten Signale bzw. erfaßten Meßwerte wird später noch näher eingegangen. Will be discussed in more detail later in the evaluation and use of signals or provided by the sensors 7, 8 recorded values.
  • Vorzugsweise weisen die Betätigungsorgane 6 und der Zentralabschnitt 5 einen zumindest im wesentlichen ähnlichen Querschnitt oder Durchmesser auf und sind hintereinander angeordnet, wie in Fig. 1 gezeigt. Preferably, the actuators 6 and the central portion 5 are similar in at least substantially cross-section or diameter and are arranged behind one another, as shown in FIG. 1.
  • Insbesondere ist das Eingabegerät I zumindest im wesentlichen stabförmig oder, wie in Fig. 1 und 2 angedeutet, zylindrisch ausgebildet. In particular, the input device I is at least substantially rod-shaped or, as indicated in Fig. 1 and 2, cylindrical. Hierbei sind die Betätigungsorgane 6 und der Zentralabschnitt 5 vorzugsweise scheiben- bzw. ringförmig ausgebildet und weisen eine gemeinsame Symmetrieachse 11 auf. Here, the actuators 6 and the central portion 5 are preferably formed disk- or ring-shaped and have a common axis of symmetry 11. Jedoch sind auch andere geometrische Formgebungen und/oder Anordnungen möglich. However, other geometric shapes and / or arrangements are possible.
  • Die Betätigungsorgane 6 sind beim Darstellungsbeispiel auf entgegengesetzten Seiten des Zentralabschnitts 5 angeordnet. The actuators 6 are arranged on opposite sides of the central portion 5 in the illustrated embodiment. Zwischen dem Zentralabschnitt 5 und jedem Betätigungsorgan 6 kann je nach Ausbildung des Eingabegeräts 1 ein Spalt gebildet sein. Between the central portion 5 and each of the actuators 6, a gap may be formed depending on the configuration of the input device. 1 Vorzugsweise überlappen die benachbarten Teile bzw. Ränder jedoch zumindest teilweise, um ein Eindringen von Schmutz oder dgl. zumindest weitgehend zu verhindern. the adjacent portions or edges preferably overlap, however, at least partly to at least substantially prevent the penetration of dirt or the like.. Bedarfsweise kann auch ein elastisches Zwischenstück oder dgl. zur Ausfüllung oder Überbrückung des genannten Spalts vorgesehen sein. If desired, also an elastic intermediate piece or the like. For filling or bridging of said gap can be provided.
  • Die Betätigungsorgane 6 sind beim Darstellungsbeispiel zumindest im wesentlichen kappenartig ausgebildet. The actuators 6 are formed at least like a cap in the illustrated embodiment substantially. Die Betätigungsorgane 6 und der Zentralabschnitt 5 bilden insbesondere äußere Anlageflächen bzw. Umfangsflächen 12 zur radialen Anlage von Fingern 13 zur Bedienung des Eingabegeräts 1 , wie in Fig. 1 beispielhaft angedeutet, wobei ein Bediener jedoch nicht dargestellt ist. The actuators 6 and the central portion 5 are, in particular outer bearing surfaces or circumferential surfaces 12 to the radial contact of fingers 13 on the operation of the input device 1, as indicated in Fig. 1 by way of example, where an operator is not shown.
  • Die Längserstreckung der Finger 13 verläuft beim Halten/Bedienen vorzugsweise im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse 11 des Eingabegeräts 1 . The longitudinal extension of the fingers 13 runs while holding / operation is preferably substantially parallel to the symmetry axis 11 of the input device. 1 Wenn das Eingabegerät 1 zwischen zwei einander zugewandten Händen eines nicht dargestellten Bedieners gehalten wird, können die Finger 13 von beiden Seiten jeweils ein Betätigungsorgan 6 und den Zentralabschnitt 5 übergreifen. If the input device 1 is held between two facing hands of an operator, not shown, the fingers 13 engage over from both sides in each case an actuating member 6 and the central portion. 5 Durch geringfügiges radiales Öffnen und Schließen der Finger 13 im Bereich des Zentralabschnitts 5 kann die relative Beweglichkeit eines Betätigungsorgans 6 zum Zentralabschnitt 5 bedarfsgerecht freigegeben oder blockiert werden. By slightly radial opening and closing of the fingers 13 in the area of the central portion 5, the relative movement of an actuating member 6 to the central portion 5 can be released as needed or blocked. Entsprechend wird eine sehr vielfältige Bedienung des Eingabegeräts 1 ohne Umgreifen ermöglicht. Accordingly, a very diverse operation of the input device 1 is made possible without changing the grip.
  • Jedoch kann es auch genügen, lediglich ein Betätigungsorgan 6 mit einer Hand bzw. den Fingern 13 einer Hand zu halten oder abzustützen. However, it may also be sufficient merely an actuating member 6 with a hand or fingers to hold 13 of a hand or support.
  • Das vorschlagsgemäße Eingabegerät 1 gestattet in ergonomischer Hinsicht eine sehr einfache und je nach Programmierung bzw. Weiterverarbeitung der erzeugten Signale auch intuitive Bedienung bzw. Handhabung. That according to the proposal input device 1 allows an ergonomic point of a very simple and as programmed or further processing of the signals generated and intuitive operation and handling.
  • Bei der Weiterverarbeitung der von den Betätigungssensoren 7 und dem Lagesensor 8 bereitgestellten Signale bzw. erfaßten Werte werden die auf die Betätigungsorgane 6 wirkenden Kräfte und/oder Momente vorzugsweise nach Betrag und Richtung bestimmt, wobei durch Berücksichtigung der von dem Lagesensor 8 bereitgestellten Lagesignale die unter Berücksichtigung der aktuellen Orientierung des Eingabegeräts 1 tatsächliche bzw. gewünschte Richtung der Kräfte und Momente bestimmt werden kann, also die absolute Richtung insbesondere bezüglich des Koordinatensystems der Erde oder ggf. des grafischen Raums des gesteuerten Objekts 3 . In the further processing of the actuation sensors 7 and the position sensor 8 signals provided or detected values of the forces acting on the actuating means 6 and / or moments preferably determined according to magnitude and direction, by considering the location signals provided by the position sensor 8, taking into account 1 actual or desired direction of the forces and moments that is, the absolute direction can be determined the current orientation of the input device, in particular with respect to the coordinate system of the earth, or optionally of the printing area of the controlled object. 3
  • Die absoluten Betätigungskräfte bzw. Momente werden dann zur Steuerung bzw. Manipulation mindestens eines Objekts 3 , wie in Fig. 3 angedeutet, verwendet. The absolute actuation forces or moments are then used to control or manipulation of at least one object 3 as indicated in Fig. 3 was used. Beispielsweise handelt es sich bei dem hier dargestellten Auto um ein erstes Objekt 3 , das mittels eines Betätigungsorgans 6 gesteuert oder manipuliert wird. For example, it is, in the illustrated car around a first object 3, which is controlled by means of an actuator 6 or manipulated. Der Reifen des Autos bildet ein zweites Objekt 3 , das dann mit dem anderen Betätigungsorgan 6 steuerbar bzw. manipulierbar ist. The tire of the car is a second object 3, which is then controlled with the other actuating member 6 or manipulated. So ist es möglich, mit dem Eingabegerät 1 eine Reifenmontage zu simulieren, wobei beispielsweise das Auto angehoben und der Reifen richtig angesetzt wird. So it is possible to simulate a tire assembly with the input device 1, wherein, for example, the car lifted and the tire is attached properly.
  • Ein weiteres Beispiel für ein Computergesteuertes bzw. -simuliertes Zwei- Körper-Problem, das mit dem vorschlagsgemäßen Eingabegerät 1 besonders leicht bewältigt werden kann, ist eine Flasche mit einem Verschluß, insbesondere einem Schraubverschluß, der bei entsprechendem Festhalten und/oder Positionieren der Flasche auf die Flaschenöffnung aufgesetzt, insbesondere aufgeschraubt, wird. Another example of a computer-controlled or -simuliertes two-body problem that can be very easily dealt with according to the proposal input device 1, is a bottle with a closure, in particular a screw, which on on the corresponding retaining and / or positioning of the bottle placed the bottle mouth, in particular screwed, is.
  • Jedoch ist das Eingabegerät 1 auch zur Steuerung einzelner Objekte 3 einsetzbar, beispielsweise für das Verformen eines Schlauchs oder einer Kurve. However, the input device 1 can also be used to control individual objects 3, for example, for deforming a tube or a curve.
  • Fig. 3 zeigt ein vorschlagsgemäßes System 14 , das beim Darstellungsbeispiel das vorschlagsgemäße Eingabegerät 1 , die Anzeige 2 für Objekte 3 und den zugeordneten Computer 4 umfaßt. Fig. 3 shows a proposed invention system 14 comprises according to the proposal input device 1, the display 2 of objects 3 and the associated computer 4 in the embodiment shown. Zusätzlich zum Eingabegerät 1 kann der Computer 4 auch in üblicher Weise über eine Tastatur 15 , wie in Fig. 3 angedeutet, steuerbar sein. In addition to the input device 1, the computer 4 can also in a conventional manner via a keyboard 15, as indicated in Fig. 3, be controllable.
  • Anstelle der beim vorschlagsgemäßen System 14 angedeuteten Anzeige 2 , beispielsweise in Form eines Bildschirms oder dgl., kann selbstverständlich auch eine sonstige Projektion oder Erzeugung von insbesondere grafischen Objekten 3 vorgesehen sein. Instead of the indicated according to the proposal in the system 14 display 2, for example in the form of a screen or the like., Can of course be provided also other projection or production of, in particular graphic objects. 3
  • Das vorschlagsgemäße Eingabegerät 1 ist jedoch nicht auf die Steuerung bzw. Manipulation von Objekten 3 im vorgenannten Sinne beschränkt. However, according to the proposal input device 1 is not limited to the control or manipulation of objects 3 in the aforementioned sense. Vielmehr kann das Eingabegerät 1 universell für Steuerungsfunktionen, beispielsweise für Spiele, oder als Musikinstrument oder dgl. eingesetzt werden. Rather, the input device 1 may be used universally for control functions, for example for games, or as a musical instrument or the like. Be used. Generell kann das Eingabegerät 1 für jegliche technische Steuerung Verwendung finden. In general, the input device 1 can be used for any technical control.
  • Insbesondere sind durch die beiden Betätigungsorgane 6 insgesamt bis zu zwölf Achsen steuerbar. In particular, a total of up to twelve axes are controlled by the two actuators. 6

Claims (12)

  1. 1. Eingabegerät ( 1 ), insbesondere zur Steuerung mindestens eines auf einer Anzeige ( 2 ) darstellbaren Objekts ( 3 ) oder eines Computers ( 4 ), mit 1. Input device (1), in particular for controlling at least one on a display (2) representable object (3) or a computer (4), with
    einem Zentralabschnitt ( 5 ), a central portion (5),
    mindestens einem Betätigungsorgan ( 6 ), at least one actuator (6),
    einem dem Betätigungsorgan ( 6 ) zugeordneten Betätigungssensor ( 7 ) zur Erzeugung von Steuersignalen bei Betätigung des Betätigungsorgans ( 6 ) und a said actuator (6) associated actuating sensor (7) for generating control signals upon operation of the actuating member (6) and
    einem Lagesensor ( 8 ) zur Bestimmung der Orientierung und insbesondere der Position des Eingabegeräts ( 1 ) oder des Zentralabschnitts ( 5 ) und zur Erzeugung von entsprechenden Lagesignalen, a position sensor (8) for determining the orientation and in particular the position of the input device (1) or of the central portion (5) and for generating corresponding position signals,
    dadurch gekennzeichnet , characterized in
    daß das Betätigungsorgan ( 6 ) in mindestens drei Achsen relativ zum Zentralabschnitt ( 5 ) betätigbar ist und daß beim Betätigen auf das Betätigungsorgan ( 6 ) wirkende Kräfte und/oder Momente nach Betrag und Richtung vom Betätigungssensor ( 7 ) erfaßbar und entsprechende Steuersignale ausgebbar sind, wobei mittels der vom Lagesensor ( 8 ) bereitgestellten Lagesignale die absolute Richtung der Kräfte bzw. Momente bestimmbar ist. that the actuating member (6) is operable in at least three axes relative to the central portion (5) and in that upon actuation of the actuating member (6) forces acting and / or moments of magnitude and direction of the operation sensor (7) can be detected and appropriate control signals can be output, wherein by means of the position sensor (8) provided position signals is determinable the absolute direction of the forces or torques.
  2. 2. Eingabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan ( 6 ) in mindestens vier Achsen, vorzugsweise sechs Achsen relativ zum Zentralabschnitt ( 5 ) bewegbar bzw. betätigbar ist und daß beim Betätigen auf das Betätigungsorgan ( 6 ) wirkende Kräfte und Momente nach Betrag und Richtung vom Betätigungssensor ( 7 ) erfaßbar und entsprechende Steuersignale ausgebbar sind. 2. Input device according to claim 1, characterized in that the actuating member (6) relative to the central portion (5) is movable or operable in at least four axes, preferably six axes, and in that upon actuation of the actuating member (6) acting forces and moments after the magnitude and direction of the operation sensor (7) can be detected and appropriate control signals can be output.
  3. 3. Eingabegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan ( 6 ) gegen eine rückgekoppelte und/oder wegabhängige Kraft, insbesondere Federkraft, betätigbar ist. 3. Input device according to claim 1 or 2, characterized in that the actuating member (6) against a feedback and / or path-dependent force, in particular spring force, can be actuated.
  4. 4. Eingabegerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingabegerät ( 1 ) zwei Betätigungsorgane ( 6 ) und zugeordnete Betätigungssensoren ( 7 ) aufweist und/oder daß das Eingabegerät ( 1 ) tragbar ist. 4. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that the input device (1) comprises two actuating members (6) and associated actuation sensors (7) and / or that the input device (1) is portable.
  5. 5. Eingabegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsorgane ( 6 ) auf entgegengesetzten Seiten des Zentralabschnitts ( 5 ) angeordnet sind. 5. Input device according to claim 4, characterized in that the actuators (6) on opposite sides of the central portion (5) are arranged.
  6. 6. Eingabegerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsorgane ( 6 ) unabhängig voneinander betätigbar sind und insbesondere die gleiche Funktionalität aufweisen. 6. Input device according to claim 4 or 5, characterized in that the actuators (6) can be actuated independently of one another and in particular have the same functionality.
  7. 7. Eingabegerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsorgane ( 6 ) gegen unterschiedliche gekoppelte und/oder wegabhängige Kräfte, insbesondere unterschiedliche Federhärten, betätigbar sind. 7. Input device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the actuators (6) coupled to different and / or path-dependent forces, in particular different spring rates, are operable.
  8. 8. System ( 14 ) mit einem Eingabegerät ( 1 ), einer Anzeige ( 2 ) und einem Computer ( 4 ), wobei das Eingabegerät ( 1 ) zur Steuerung mindestens eines auf der Anzeige ( 2 ) darstellbaren Objekts ( 3 ) an den Computer ( 4 ) angeschlossen ist oder mit diesem oder der Anzeige ( 2 ) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingabegerät ( 1 ) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist und daß auf das Betätigungsorgan ( 6 ) wirkende Betätigungskräfte und/oder -momente nach Betrag und Richtung zur Manipulation oder Steuerung des Objekts ( 3 ) auswertbar sind. 8. System (14) with an input device (1), a display (2) and a computer (4), wherein the input device (1) can be represented for controlling at least one on the display (2) the object (3) (to the computer 4) is connected or with it or the display (2) is connected, characterized in that the input device (1) is designed according to one of the preceding claims and in that (on the actuator 6) actuating forces and / or acting torques on the amount and the direction of the manipulation or control of the object (3) can be evaluated.
  9. 9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Betätigungsorgan ( 6 ) des Eingabegeräts ( 1 ) beim Betätigen in vorzugsweise drei oder vier, insbesondere sechs Achsen einwirkende Kräfte und/oder Momente hinsichtlich ihrer absoluten Richtung, insbesondere auch hinsichtlich ihres Betrags und/ oder Angriffspunkts, durch Auswertung der Lagesignale an den Computer ( 4 ) ausgebbar oder von diesem bestimmbar sind. 9. System according to claim 8, characterized in that on the actuating member (6) of the input device (1) upon actuation in preferably three or four, in particular six axes acting forces and / or moments with respect to their absolute direction, in particular also with regard to their amount and / or application point, by evaluation of the position signals to the computer (4) or can be output from this can be determined.
  10. 10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mittels zweier separater Betätigungsorgane ( 6 ) des Eingabegeräts ( 1 ) zwei Objekte ( 3 ) unabhängig voneinander oder relativ zueinander steuerbar sind. 10. System according to claim 8 or 9, characterized in that two objects (3) are independently of one another or relative to each other by means of two separate controlled actuators (6) of the input device (1).
  11. 11. Verfahren zur Steuerung mindestens eines auf einer Anzeige ( 2 ) darstellbaren Objekts ( 3 ) mittels eines manuell betätigbaren, frei im Raum bewegbaren Eingabegeräts ( 1 ) und eines zugeordneten Computers ( 4 ), wobei auf ein Betätigungsorgan ( 6 ) des Eingabegeräts ( 1 ) wirkende Betätigungskräfte und Momente nach Betrag und Richtung sowie die Orientierung des Eingabegeräts ( 1 ) erfaßt und als entsprechende auf das Objekt ( 3 ) unter Berücksichtigung der absoluten Richtung einwirkende Manipulationen ausgewertet werden. 11. A method for controlling at least one on a display (2) representable object (3) by means of a manually operable, freely movable in space input device (1) and an associated computer (4), wherein an actuating member (6) of the input device (1 ) actuating forces and moments acting in magnitude and direction as well as the orientation of the input device (1) is detected and evaluated as the corresponding (to the object 3) acting taking into account the absolute direction manipulations.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels zweier separater Betätigungsorgane ( 6 ) des Eingabegeräts ( 1 ) zwei Objekte ( 3 ) unabhängig voneinander gesteuert werden. 12. The method according to claim 11, characterized in that the means of two separate actuators (6) of the input device (1), two objects (3) are independently controlled.
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