Die Erfindung betrifft einen Steuerknüppel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1,
wie er als Joystick für Computer-Eingaben (auch als Maus-Ersatz) oder als Stellelement
an mobilen oder an stationären Geräten (wie an Behinderten-Selbstfahrstühlen oder zur
Bedienung von Handhabungs-Robotern) geläufig ist. Solche Steuerknüppel weisen übli
cherweise große Auslenkwinkel und somit große Betätigungswege in einander entgegen
gesetzten oder gar in orthogonalen Richtungen auf, um mit entsprechendem Hub Poten
tiometerabgriffe zu verschieben oder Schalter zu betätigen.The invention relates to a joystick according to the preamble of claim 1.
like it is used as a joystick for computer inputs (also as a mouse replacement) or as an actuator
on mobile or stationary devices (such as handicapped self-propelled chairs or for
Operation of handling robots) is common. Such sticks have übli
large deflection angles and thus large actuation paths towards each other
set or even in orthogonal directions to pots with appropriate stroke
to move tiometer taps or to operate switches.
Diese vergleichsweise großen Wege, die bei der richtungsabhängigen Steuerungseingabe
auftreten, bedingen entsprechend aufwendige Rückführmechanismen, um die Handhabe
nach Beendigung ihrer manuellen Auslenkung aus allen Auslenkrichtungen gleicherma
ßen rasch und zuverlässig wieder in die neutrale Mitten- oder Nullstellung zurückzufüh
ren. Bei schnellen Reaktions-Erfordernissen seitens des Bediener stellt sich in der Praxis
ein solcher wegabhängig reagierender Steuerknüppel aber häufig als handhabungstech
nisch nachteilig heraus. Vor allem jedoch besteht bei muskel- oder nervengeschädigten
Behinderten oft das Problem, daß sie kaum noch bis gar nicht mehr in der Lage sind, mit
Unterarm und Handballen reproduzierbar eine gezielte räumliche Bewegung auszuführen
- zumal wenn dabei die Hand gewissermaßen auf dem Knauf am bedienungsseitigen Ende
eines Steuerknüppels "balanciert" oder sogar erst gezielt an die Handhabe herangeführt
und mit dieser dann wieder ausgelenkt werden muß.These comparatively large paths, which are used for directional control input
occur, require correspondingly complex return mechanisms to handle
after completing their manual deflection from all deflection directions alike
quickly and reliably return to the neutral center or zero position
In the case of quick reaction requirements on the part of the operator, this arises in practice
such a path-dependent control stick but often as a handling tech
nisch disadvantageous out. But above all, there is muscle or nerve damage
Disabled often the problem that they are hardly or no longer able to help
Forearm and ball of the hand reproducibly perform a targeted spatial movement
- especially when the hand is on the knob at the operator end
of a joystick "balanced" or even introduced to the handle
and then it has to be deflected again.
Um diesem Problemkomplex abzuhelfen, ist es Gegenstand der Erfindung gemäß der
eigenen prioritätsbegründenden Gebrauchsmuster-Anmeldung 29609458.7 vom 28. Mai
1996, einen praktisch weglos und spielfrei arbeitenden Steuerknüppel zur Verfügung zu
stellen, indem die Handhabe als gelenkig aufgehängter ein- oder zweiarmiger Hebel
ständig gegen einen druckabhängig reagierenden Sensor anliegt, der seinerseits praktisch
weglos arbeitet. Die Dynamik eines solchen Steuerknüppels ist dann nicht mehr von der
Geschwindigkeit der Schwenkauslenkung eines beweglichen Steuerknüppels abhängig,
sondern von der einfacher beherrschbaren Intensität der seitlichen Druckausübung gegen
einen an sich starr gehalterten Steuerknüppel (wobei dessen Handhabungs-Ende auch
elastisch biegsam an den eigentlichen druckübertragenden Hebelarm angeschlossen sein
kann). Im Interesse von möglichst eindeutig nur bedienungsabhängigen Einwir
kungen auf den Sensor ist die Handhabe vorzugsweise in einem Wälzkörper-Gelenk
(Walze bzw. Kugel) im indifferenten Gleichgewichtszustand aufgehängt, so daß lage
oder erschütterungsabhängige Sensorbeanspruchungen weitestgehend vermieden sind.
Wegen konstruktiver Einzelheiten wird hier ausdrücklich auf jene prioritätsbegründende
Anmeldung und auf die darin genannten älteren Anmeldungen zu diesem Komplex Bezug
genommen.In order to remedy this complex of problems, it is the subject of the invention according to
own priority utility model application 29609458.7 from May 28th
1996, a practically pathless and play-free joystick is available
by using the handle as an articulated one- or two-armed lever
is constantly against a pressure-sensitive sensor, which in turn is practical
works without a path. The dynamics of such a joystick is then no longer of that
Speed of the swivel deflection of a movable control stick depends on
but from the more easily manageable intensity of lateral pressure
a control stick rigidly held per se (whereby its handling end also
be connected elastically and flexibly to the actual pressure-transmitting lever arm
can). In the interest of a user-dependent operator who is as clear as possible
The handle is preferably in a roller joint
(Roller or ball) suspended in the indifferent equilibrium state, so that lay
or vibration-dependent sensor stresses are largely avoided.
Because of constructive details, we explicitly refer to those reasons for priority
Registration and reference to the older applications to this complex mentioned therein
taken.
Vorliegender Erfindung liegt nun die ergänzende Aufgabenstellung zugrunde, insbeson
dere motorisch sehr gestörten Benutzern eines solchen Steuerknüppels die Bedienung
noch weiter zu erleichtern.The present invention is based on the additional task, in particular
the motorized very disturbed users of such a joystick the operation
to make it even easier.
Diese technische Problematik ist durch den Hauptanspruch gelöst, wie nachstehend an
hand der Zeichnungsbeschreibung und mittels weiterführender Ansprüche sowie der ab
schließenden Kurzfassung beispielshalber näher erläutert.This technical problem is solved by the main claim, as below
hand of the drawing description and by means of further claims as well as from
closing short version explained for the sake of example.
Die einzige Figur der Zeichnungsskizze zeigt stark abstrahiert in Seitenansicht, wie die
Handhabe 1 eines Steuerknüppels 2 vorstehend erläuterten Aufbaues nun erfindungsge
mäß nicht mehr aus einer Auflagefläche 3 für die Hand 4 des Bedieners hervorragt, son
dern gewissermaßen kopfüber so weit oberhalb der jetzt für die Hand 4 freigehaltenen
Auflagefläche 3 schwebt, daß die Hand 4 im dargestellten Beispielsfall als geballte Faust
mit aufgerichtetem Daumen 5 unter der Halterung 10 für den Steuerknüppel 2 auf die
Fläche 3 aufgelegt werden kann. Zur Orientierung beim Ablegen der Faust und zur Ab
stützung gegen die seitliche Druckausübung auf die Handhabe 1 ragt aus der Auflageflä
che 3 eine Ausbeulung 12 hervor. Bei hier abgelegter Faust sollte das freie Stirnende 6
der Handhabe 1 angenähert vertikal und vorzugsweise etwas gegen die Vertikale geneigt
auf den Handballen zu weisend im Bogen-Innern des zur Faust gekrümmten Zeigefingers
7 enden, während der hochgestreckte Daumen 5 oberhalb des Stirnendes 6 seitlich gegen
die stabförmig herabragende Handhabe 1 anliegt. So kann aus der unter dem Steuer
knüppel 2 stabil gelagerten da gewichtsmäßig entlasteten und in der Umgebung der Aus
buchtung 12 flächig abgestützten Hand 4 durch Druck mit dem Daumen 5 bzw. durch
Zug mit dem Zeigefinger 7 eine reproduzierbare Biegebeanspruchung in einander entge
gengesetzten Richtungen an der Handhabe 1 hervorgerufen und gemäß den Hebel-Gege
benheiten der Handhaben-Aufhängung als Druckbeanspruchung auf die kontinuierlich
oder schaltend reagierenden Sensoren im Innern des Steuerknüppel-Gehäuses 8 übertra
gen werden. Für unterschiedliche Eingaberichtungen an einer mittels eines Kugelgelenkes
im Gehäuse 8 gelenkig aufgehängten Handhabe 1 braucht lediglich die um die Handhabe
1 zur Faust geschlossene Hand 4 etwas in die oder gegen die Richtung der Finger-
Krümmung verschwenkt zu werden, bevor oder während die Druck- bzw.
Zug-Belastung der Handhabe 1 erfolgt.The single figure of the drawing shows a highly abstract side view of how the handle 1 of a joystick 2 structure explained in accordance with the invention no longer protrudes according to the invention from a support surface 3 for the hand 4 of the operator, but rather upside down so far above that now for the hand 4 free support surface 3 hovers that the hand 4 can be placed on the surface 3 in the example shown as a clenched fist with an upright thumb 5 under the holder 10 for the joystick 2 . For orientation when putting down the fist and for support against the lateral pressure exerted on the handle 1 , a bulge 12 protrudes from the support surface 3 . When the fist is placed here, the free front end 6 of the handle 1 should end approximately vertically and preferably slightly inclined towards the vertical, pointing towards the palm of the hand inside the bow of the index finger 7 curved into a fist, while the raised thumb 5 above the front end 6 laterally against the rod-like protruding handle 1 . So from the stick 2 stably mounted under the weight relieved and in the area of the bulge 12 area supported hand 4 by pressing with the thumb 5 or by pulling with the index finger 7 a reproducible bending stress in opposite directions opposite each other Handle 1 evoked and according to the lever-Gege conditions of the handle suspension as a pressure load on the continuously or switching reacting sensors inside the joystick housing 8 are transmitted conditions. For different input directions on a hingedly suspended by means of a ball joint in the housing 8 handle 1, only the to the handle 1 closed fist hand 4 needs something to be pivoted curvature in or against the direction of the finger, before or during the pressure or There is a tensile load on the handle 1 .
Wenn die Handhabe 1 noch weiter in Richtung auf die Auflagefläche 3 hinabragt, dann
genügt es sogar, die Handfläche mit leicht nach oben durchgebogenen Fingern hier abzu
legen und das freie Handhaben-Stirnende 6 zwischen die Gelenke zweier benachbarter
Finger einzuklemmen (nicht zeichnerisch dargestellt), um quer zur Längserstreckung der
Finger durch Verlagern oder Verkippen der abgestützten Hand Druck auf die Handhabe
1 zu übertragen.If the handle 1 protrudes even further in the direction of the support surface 3 , then it is even sufficient to place the palm of the hand here with slightly bent fingers and to clamp the free end face 6 between the joints of two adjacent fingers (not shown in the drawing), to transmit pressure to the handle 1 transversely to the longitudinal extension of the fingers by moving or tilting the supported hand.
In beiden Fällen ist wichtig für extrem Muskel schwache, daß durch die Auflage unter der
Handhabe 1 alles Erfordernis an schwerkraftbedingter Muskelbeanspruchung (zum frei
schwebenden Halten und gezielten Bewegen der Hand) entfällt und die wenigen noch
aufbringbaren Zehntel Millinewton Kraftanstrengung ganz auf die Krafteinleitung in die
Handhabe konzentriert werden können, wodurch fast schon Bewegungsunfähige wieder
mobil werden.In both cases, it is important for extremely weak muscles that the support under handle 1 eliminates all the need for muscular stress due to gravity (for free-floating holding and targeted movement of the hand) and the few tenths of a millinewton of force that can still be applied entirely to the introduction of force into the handle can be concentrated, which means that people who are almost unable to move become mobile again.
Die Aufnahme 9 für die Handhabe 2, die an der Aufnahme 9 etwa mittels des Gehäuses 8
zwischen einem Flansch und einer Überwurfmutter befestigt ist, kann an einer Halterung
10 ausgebildet sein, die Teil einer zu bedienenden Einrichtung selbst ist und in die des
halb der Steuerknüppel 2 eingebaut ist. Im skizzierten Ausführungsbeispiel dagegen ist
die Halterung 10 für den Steuerknüppel 2 mittels eines separaten, geschwungen aus der
Auflagefläche 3 hervortauchenden Ständers 11 oberhalb der Auflagefläche 3 positioniert.The receptacle 9 for the handle 2 , which is attached to the receptacle 9 approximately by means of the housing 8 between a flange and a union nut, can be formed on a holder 10 which is part of a device to be operated and into which the control stick is half 2 is installed. In the outlined embodiment, however, the bracket 10 is separate for the joystick 2 by means of, swinging from the support surface 3 projecting diving stator 11 is positioned above the support surface. 3