DE19736086A1 - Vorrichtung zur manuellen Steuerung von ferngelenkten Objekten in realen oder virtuellen Räumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur manuellen Steuerung von fern­ gelenkten Objekten in realen oder virtuellen Räumen und insbesondere so­ genannte Joysticks.

Grundsätzlich bewegt sich die Erfindung also auf dem Gebiet der Steue­ rung von Flug- und Bewegungskörpern in Computerspielen. Weitere Ein­ satzgebiete sind die Konstruktion und Visualisierung in mehrdimensionalen Räumen, die Steuerung und Fernsteuerung von Fluggeräten sowie raum­ greifenden Maschinen, wie z. B. Roboter und Roboterarme.

Das Problem der Steuerung von virtuellen oder realen dreidimensionalen Objekten in dreidimensionalen Räumen liegt insbesondere darin, daß sechs Achsen gesteuert werden müssen, und zwar zum einen die drei Achsen der Objektlage des zu steuernden Objektes (Rotationskomponenten) und zum anderen die drei Achsen der gewünschten Objektbewegungsrichtung (Translationskomponenten). Die im folgenden beschriebene Erfindung stellt eine spezielle Lösung dieses Problems dar.

Gattungsgemäß ist ein auf dieser Erfindung beruhendes Gerät unter die Klasse der elektronischen Eingabegeräte einzuordnen. Speziell im Bereich der Computer, in welchem dieses Gerät voraussichtlich sein Haupteinsatz­ gebiet hat, spricht man auch von sogenannten Joysticks.

Der Stand der Technik dieser Joysticks ist im Wandel begriffen. Waren Joysticks zuerst dafür gedacht, zwei Dimensionen eines Objektes zu steu­ ern, so erlauben heutige Joysticks im Spielebereich zusätzlich die Steue­ rung der Drehung des Objektes. Außerdem sind im Spielebereich Joysticks in Entwicklung, die die Steuerung von mehr als drei Achsen erlauben wer­ den.

Im Bereich der technischen Anwendungen, wie z. B. der Konstruktion, fin­ den sich bereits Geräte mit vier oder fünf Achsen und es existieren bereits für außerordentliche Zwecke hochkomplizierte Steuerungen mit sechs Ach­ sen.

Der prinzipielle Vorzug dieser Eingabegeräte liegt in der direkten und fe­ sten Kopplung der Eingabegeräte für die Steuerung der Objektlage mit der Steuerung der Objektrichtung, so daß ein Objekt im Raum vollständig mit einer Hand gesteuert werden kann. Geräte entsprechender Art erlauben es, durch Kippen und Drehen des Handgelenkes die Objektlage zu steuern und durch Bewegung des Annes die Objektbewegungsrichtung zu beeinflussen.

Der Erfindung liegt in diesem Zusammenhang die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß sie konstruktiv besonders einfach ausgestaltet und bequem zu bedienen ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Demnach sind zwei jeweils eine manuelle Auslenkung in x- und y-Richtung erfassende, komplementäre Steuerme­ chaniken vorgesehen, die derart miteinander gekoppelt sind, daß zusätzlich eine relative Verschiebung der Steuermechaniken zueinander in z-Richtung und vorzugsweise eine relative Verdrehung zueinander um die z-Richtung erfaßbar sind. Dadurch sind mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens fünf - bei Hinzunahme der Verdrehung um die z-Richtung - sechs Achsen erfaßbar und entsprechende Objekte durch eine solche Ein­ gabevorrichtung in realen oder virtuellen Räumen steuerbar.

Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung sind in den Unteransprü­ chen angegeben. So weisen die Steuermechaniken jeweils einen elastisch gelagerten Steuerstift auf, der in den drei x-, y- und z-Raumrichtungen auslenkbar gelagert ist (Anspruch 2). Diese Ausgestaltung eröffnet die im Anspruch 3 angegebene Möglichkeit, die beiden Steuermechaniken Kopf an Kopf anzuordnen und ihre Steuerstifte miteinander als Verbindungsach­ se zwischen den Steuermechaniken zu koppeln. Damit ist eine feste Ver­ bindung der Objektlagesteuerung mit der Objektrichtungssteuerung gege­ ben und es läßt sich die Zahl der benötigen Kippmechaniken auf die zwei in x- und y-Richtung auslenkbare Mechaniken - also auf zwei x-y-Eingabe­ geräte - reduzieren. Mit Hilfe des angegebenen speziellen Aufbaus dieser Mechaniken und deren Auslenkbarkeit in z-Richtung sind zusätzlich Druck und Zug für die Objektbewegungsrichtungen nach oben und unten in die Steuervorrichtung zu integrieren, so daß lediglich noch die Drehung außer­ halb der Mechaniken an der gebildeten Verbindungsachse erfaßt werden muß.

Zu den in den Ansprüchen 4 bis 11 angegebenen konstruktiven Ausgestal­ tungen wird auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels verwiesen.

Die Ansprüche 12 und 13 beziehen sich auf eine spezielle Auslegung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, mit deren Hilfe es möglich ist, die Auslenkungswerte der Steuervorrichtung über den bei sehr vielen gängigen Datenverarbeitungsgeräten und insbesondere Personalcomputern vorhande­ nen Joystick-Anschluß zu übertragen. Ferner wird dadurch ermöglicht, ab­ weichend von dem vorgesehenen Standardverfahren zur Behandlung der Joystick-Eingabe eine genauere Übermittlung der Meßwerte zum einen und durch Verwendung eines Protokolls in Form eines zeitlich veränderten Be­ triebs-Programms die Übermittlung von mehr als vier Achsen zum anderen zu ermöglichen, obwohl an Standard-Joystick-Anschlüssen nur Eingänge für vier Achsen vorgesehen sind. Auch in diesem Zusammenhang wird auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels verwiesen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nach­ folgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläu­ tert wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivdarstellung eines Joysticks mit sechs steuerbaren Achsen,

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Steuermechanik,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Steuermechanik gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine zweite Steuermechanik in Seitenansicht, die mit der ersten Steuermechanik gemäß Fig. 2 und 3 koppelbar ist,

Fig. 5 eine Steuervorrichtung, die aus den beiden Steuermechaniken gemäß den Fig. 2 bis 4 zusammengesetzt ist,

Fig. 6 eine Steuervorrichtung in einer vereinfachten Ausführungsform,

Fig. 7 und 8 schematische Perspektivdarstellungen von Teilen der Steuer­ mechanik zur Darlegung unterschiedlicher Emitter-Sensor- Anordnungen und

Fig. 9 und 10 schematische Seitenansichten einer alternativen Sensorein­ richtung zur Ermittlung der Auslenkung der Steuermechani­ ken.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Joystick mit Sockel 1, Steuerhebel 2 und Kopf 3. In diesem Joystick ist jeweils im Sockel 1 und Kopf 3 eine Steuer­ mechanik in Form einer x-y-Kippvorrichtung 4, 5 (schematisch in Fig. 1 durch die entsprechenden Auslenkungspfeile angedeutet) sowie ein Zug- und Druckmechanismus 6 und eine Drehmöglichkeit 7 integriert. Mit Hilfe der sich daraus ergebenden sechs Achsen ist es möglich, die Objektlage (Kippen nach links/rechts, Kippen nach vorne/hinten, Drehung links/rechts) und die gewünschte Bewegungsrichtung des zu steuernden Objektes (nach vorne/hinten, nach links/rechts, nach oben/unten) mit einer Hand getrennt voneinander zu steuern.

Die die x-y-Kippvorrichtungen 4, 5 bildenden Steuermechaniken 8, 9 sind in den Fig. 2 bis 4 dargestellt und jeweils aus identischen Teilen aufgebaut.

Wie in den Fig. 2 und 3 erkennbar ist, bestehen sie aus drei zweidimensio­ nal zu fertigenden Formteilen, nämlich speziell geformten Platten, vier run­ den Bolzen 10, vier Spiralfedern 11 und einem Steuerstift 12 zur Ansteue­ rung.

Der Aufbau der Steuermechanik 8, die für die untere x-y-Kippvorrichtung 5 eingesetzt wird, sieht von unten nach oben wie folgt aus (siehe Fig. 2): Ei­ ne Basisplatte 13 ist kreisförmig und in der Mitte zusätzlich mit einer kreis­ förmigen Öffnung 14 versehen. Auf dieser Basisplatte 13 werden in glei­ chen Abständen die vier Bolzen 10 angebracht. Auf die Bolzen werden die Federn 1 1 geschoben. Danach wird eine sogenannte Zentralplatte 15 mit vier Einkerbungen 16, die etwas größer als der Durchmesser der Bolzen 10 und entsprechend deren Abständen angeordnet sind, und mit dem zentral angebrachten Steuerstift 12 aufgesteckt. Zum Schluß wird eine runde Deckplatte 17 mit einem quadratischen Ausschnitt 18 auf die Bolzen 10 geschraubt.

Führt man nun den Steuerstift 12 nach oben aus, so kann die Zentralplatte 15 gegen die übrige Konstruktion, die am treffendsten als Käfig 19 zu be­ zeichnen ist, in x-y-Richtung bewegt und in z-Richtung gedrückt werden (siehe Fig. 3). Im übrigen müssen die Einkerbungen 16 eine speziell ange­ paßte Rundung besitzen, um bei jeder Auslenkung der Zentralplatte 15 nicht zu verklemmen.

In Fig. 4 ist eine analoge Steuermechanik 9 für die obere x-y-Kippvor­ richtung 4 im Joystick dargestellt. Diese Mechanik unterscheidet sich von der gemäß Fig. 2 und 3 lediglich darin, daß der Steuerstift 20 nach unten ausgeführt ist und die Basisplatte 21 mit der Deckplatte 22 vertauscht, also praktisch auf den Kopf gestellt ist. So kann man die Zentralplatte 23 gegen die übrige Konstruktion in x-y-Richtung kippen und in z-Richtung an der Deckplatte ziehen.

Beide Steuermechaniken 8, 9 sind dabei selbstrückstellend und besitzen definierte Nullpunkte für alle Bewegungsachsen. Zur Verbesserung der Bewegungsabläufe können Bundlagerbuchsen eingesetzt werden (nicht dargestellt), die auf den Bolzen laufend die Führung der bewegten Zentral­ platten 15, 23 verbessern und die Druckpunkte der Federn 11 besser ver­ teilen.

Nimmt man nun die beiden komplementären Mechaniken 8, 9, verbindet diese über eine starre Achse in Form der Steuerstifte 12, 20 und befestigt eine davon an einer Bodenplatte - z. B. im Sockel 1 des Joysticks - so er­ hält man eine Vorrichtung mit vier Kippachsen und einer Druck-/Zug- Achse. Wird nun noch die von den Steuerstiften 12, 20 gebildete Verbin­ dungsachse drehbar ausgestaltet, so wird eine Steuervorrichtung mit sechs steuerbaren Achsen geschaffen, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Die Deck­ platte 22 der oberen Steuermechanik 9 trägt dabei im übrigen den Kopf 3 des Joysticks, der als Handgriff dient.

Im Fig. 6 ist eine vereinfachte Ausführungsform einer Steuermechanik dar­ gestellt. Hierbei wird die Steuermechanik 8 gemäß Fig. 2 und 3 so verän­ dert, daß Druck und Zug in einer einzigen Mechanik ermittelt werden kön­ nen. Um dies zu erreichen, werden lediglich vier weitere Federn 24 auf den Bolzen 10 angebracht, so daß die Zentralplatte 15 in der Mitte liegt. Diese Ausführungsform ist für Joysticks mit weniger Achsen aufgrund des einfa­ chen Aufbaues interessant.

Im übrigen kann auch die Zahl der Bolzen verringert werden. Es ist sogar möglich, die Bolzen völlig weg zu lassen und mit einer zentralen Rück­ stelleinheit, wie z. B. eine Feder oder ein passender Elastomer, zu arbeiten. Diese Vorrichtung ist jedoch dahingehend problematisch, daß eine Begren­ zung der Endausschläge der Achsen einen deutlich höheren Konstruktions­ aufwand mit sich bringt.

Anhand der Fig. 7 und 8 können verschiedene Alternativen zur Messung der Auslenkung bei den jeweiligen Mechaniken 8, 9 erläutert werden. An der Zentralplatte 15 wird dabei in der Mitte ein Emitter 25 für eine elek­ tromagnetische Strahlung, z. B. in Form von Licht oder Infrarot-Strahlung, mit einem relativ weiten Öffnungswinkel 26 angebracht. Auf der gegen­ überliegenden Seite wird eine Platte 27 - beispielsweise in der Öffnung 14 der Basisplatte 13 - mit vier symmetrisch angeordneten Sensoren 28 (und zwar jeweils zwei Sensoren 28 zentralsymmetrisch in x- und y-Richtung) angebracht. Die von den Sensoren 28 gemessene Intensität ist stark abhän­ gig von dem Einfallswinkel bezüglich der Hauptstrahlachse des Emitters. Durch Kippen der Mechanik 8 verändert sich der Einfallswinkel der vom Emitter 25 ausgesandten Strahlung auf die Sensoren 28, so daß der Winkel für den einen Sensor der jeweiligen Richtung größer, für den dazugehöri­ gen anderen kleiner wird. Somit erhält man für den einen Sensor der jewei­ ligen Richtung einen größeren, für den anderen einen kleineren Meßwert. Bedingt durch die Strahlungscharakteristik des Emitters 25 erhält man durch Differenzbildung der beiden Werte der jeweiligen Richtung einen Wert, der direkt von der Auslenkung der Mechanik in x-y-Richtung abhän­ gig ist. Da die Meßwerte der Sensoren 28 physikalisch darüber hinaus vom Abstand des Emitters 25 zu den Sensoren 28 abhängig ist, ist es möglich, noch vor Ermittlung der Werte in x-y-Richtung durch einfache Mittelwert­ bildung über alle Sensoren 28 einen Wert zu erhalten, der direkt von der Verschiebung der Zentralplatte 15, 23 in z-Richtung abhängig ist.

Ähnliche Verfahren werden unter Verwendung von sogenannten Vier­ quantendetektoren eingesetzt. Im Unterschied dazu allerdings hat das hier beschriebene Verfahren im Zusammenspiel mit der vorstehend beschriebe­ nen Steuervorrichtung mehrere signifikante Vorteile:

• - Durch richtige Wahl der Abstände der Sensoren in Abhängigkeit zu der jeweiligen Mechanik erhält man direkt verwertbare Meßwerte. Es entfal­ len aufwendige trigonometrische Berechnungen.
• - Der Wert für die x-y-Auslenkung ist bereits durch Differenzbildung der gegenüberliegenden Sensorenwerte relativ genau ermittelbar.
• - Ein Wert für die Höhe (z-Richtung) ist durch Mittelwertbildung über alle Sensorenwerte ermittelbar.
• - Alle Messungen besitzen bereits eine progressive Dynamik, wodurch sie besonders für die feinfühlige Steuerung in Computerspielen geeignet sind.
• - Die Progression läßt sich durch veränderte Positionierung der Sensoren variieren.
• - Die benötigten elektronischen Bauteile sind in der Anschaffung deutlich günstiger, als z. B. ein Vierquantendetektor.

Die in Fig. 7 gezeigte optische Meßvorrichtung ist im übrigen noch verein­ fachbar. Anstelle des direkt strahlenden Emitters 25 auf der Zentralplatte 15 ließe sich auch ein Reflektor 29 einsetzen. Der entsprechende Emitter 30 wird dann einfach mit auf eine Platine 31 zusammen mit den Sensoren 32 gesetzt, wodurch sich die Produktion der Meßvorrichtung verbilligen würde. Allerdings sind die gemessenen Signale bei dieser Anordnung un­ genauer als bei einem direkt strahlenden Emitter und müßten somit elektro­ nisch aufbereitet werden.

Als weitere Alternative für die Ermittlung von Meßwerten für die Auslen­ kung der Zentralplatte 15 kann auch die Rückstellkraft der eingesetzten Rückstellelemente verwendet werden. Beispielsweise kann die Federspan­ nung der auf den vier Bolzen 10 laufenden Federn 11 ermittelt und damit die Auslenkung der Zentralplatte bestimmt werden.

Handelsübliche Drucksensoren sind in diesem Zusammenhang relativ auf­ wendig und kostenintensive Konstruktionsteile. Eine in den Fig. 9 und 10 dargestellte günstigere Meßvorrichtung ist daher wie folgt zu erläutern:

Die Spiralfedern 11 sind aus ferromagnetischem Material gefertigt und tau­ chen in eine Spule 33 ein. Je nach Druck auf die Feder 11 verändert sich die Wicklungsdichte und damit Menge des ferromagnetischen Materials im Kern 34 der Spule 33. Dadurch ändert sich wiederum die Induktivität der Spule, was elektronisch einfach abtastbar ist. Das Feder-Spule-System läßt sich zusammen mit einem Kondensator zu einem L-C-Schwingkreis kom­ binieren, bei dem eine Veränderung der Induktivität der Spule 33 eine meßbare Veränderung der Eigenfrequenz des L-C-Schwingkreises bewirkt. Die gemessene Eigenfrequenz ist damit abhängig vom Eintauchen der Fe­ der 11 in den Spulenkern 34 und stellt somit einen repräsentativen Wert für die Auslenkung der Feder 11 dar.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde - wie bereits eingangs er­ wähnt - eine anwendungstechnische Fortentwicklung einbezogen, die es erlaubt, über den bei allen gängigen Personalcomputern vorhandenen Joy­ stick-Anschluß die aufgrund der Auslenkung der erfindungsgemäßen Steu­ ervorrichtung gemessenen Werte zu übertragen.

Der Joystickport arbeitet herkömmlicherweise nach folgendem Prinzip: Ein in den Joystick eingebauter Widerstand, der sich mit der Auslenkung einer Achse des Joysticks verändert, beeinflußt die Ladezeit eines im PC sitzen­ den Kondensators. Der PC mißt durch einfaches Zählen die Dauer, die der Kondensator braucht, um über einen bestimmten Schwellwert zu gelangen. Dieser Zählwert wird im PC als Maß der Auslenkung des Joysticks in der jeweiligen Achse interpretiert. Der Joystickport besitzt vier unabhängige analoge Einheiten der beschriebenen Art und zusätzlich vier digitale Schalteingänge für Tastenabfragen. Die Nachteile dieses Verfahrens liegen zum einen in der durch Toleranzen, Alterung und Temperaturdrift in den elektronischen Bauteilen bedingten Ungenauigkeit der am PC ankommen­ den Werte, zum anderen darin, daß insgesamt nur vier Analogwerte über­ mittelt werden können.

Das in Zusammenhang mit dieser Erfindung verwendete Prinzip löst diese Probleme: Die gemessenen Auslenkungswerte der Mechanik werden in einem elektronischen Aufbau in einen Zeitwert umgewandelt. Diese Schnittstellen-Elektronik im Joystick überwacht den Beginn des Ladevor­ gangs des Kondensators. Nachdem sie diesen erkannt hat, verhindert sie ein weiteres Laden des Kondensators für die Dauer des Zeitwertes, um nach Ablauf dieser Zeit den Kondensator schlagartig über den Schwellwert auf­ zuladen und damit den PC das Ende des PC-internen Zählvorgangs mitzu­ teilen. Dadurch werden die Ungenauigkeiten durch die oben beschriebenen Effekte neutralisiert, und die elektronische Konstruktion im Joystick wird wesentlich vereinfacht, da keine Umwandlungen der Meßwerte in Span­ nungswerte oder Widerstandswerte mehr notwendig sind. Dabei bleibt die Übertragung mit dem bisherigen Verfahren kompatibel. Durch die vorste­ hende Meßwertübertragung werden für die Auslenkungen der Steuerme­ chaniken repräsentative Simulationswerte erzeugt, mittels derer der An­ schluß des Datenverarbeitungsgeräts in mit der Betriebs-Software für übli­ che Joysticks kompatibler Weise ansteuerbar ist.

Durch ein darauf aufbauendes Verfahren ist die Übertragung von mehr als vier Meßwerten ohne Verwendung eines proprietären Verfahrens möglich. Durch die bereits vorhandene Information des Starts der Ladekurve des Kondensators kann die Elektronik des Joysticks die Abfrageintervalle er­ mitteln. Das ursprüngliche Verfahren prüft die Meßwerte des Joysticks in relativ großen Abständen, die ein gewisses Intervall nicht unterschreiten. Wenn nun zwei Abfragen der Meßwerte in einem deutlich kleineren Inter­ vall hintereinander getätigt werden, überträgt die Elektronik bei der zweiten Abfrage die übrigen Meßwerte, also die verbleibenden Achsen. Dadurch lassen sich jetzt acht Analogwerte übertragen. Dieses Verfahren läßt sich natürlich erweitern, indem noch weitere Abfragen in kurzen Folgeinterval­ len getätigt werden, um weitere Werte zu übertragen. Ein Programm, das also alle Werte des Joysticks übertragen haben will, muß nur das Zeitver­ halten der Abfrage des Joystickports verändern. Ein möglicher Einsatz­ zweck wäre z. B. der Anschluß von zwei Joysticks, wobei mit vier Abfra­ gen mit kurzen Intervallen ein gesamter Satz von 16 Analogwerten übertra­ gen werden könnte. Zusammenfassend wird also die erfindungsgemäße Vorrichtung dahingehend weitergebildet, daß die den Auslenkungen der Steuermechaniken entsprechenden Meßwerte in Teilblöcke aufgeteilt, in zeitlicher Aufeinanderfolge unter einen zeitlich veränderten Betriebsprogramm an das Datenverarbeitungsgerät übertragen werden.

Abhängig von der Art der Abfrage der Meßwerte ist der Joystick in der La­ ge, entsprechend veränderte Werte zu übertragen. Dies dient der Einsetz­ barkeit des Joysticks für die Steuerung in Programmen, die eine vollständi­ ge Abfrage oder eine höhere Anzahl von Achsen nicht unterstützen. Er er­ kennt hierzu das Zeitintervall der Abfrage, und wenn es im herkömmlichen Rahmen liegt, dann übergibt er Werte in der Form, die den bisherigen, han­ delsüblichen Joysticks entspricht.

Die Tragweite und das Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist wie folgt zu umreißen:
Die hier beschriebene Erfindung wurde in erster Linie für den Einsatz im Computerspielebereich konstruiert. In diesem Bereich geht die Entwicklung hin zu Spielen in virtuellen Räumen, so daß bisherige Joysticks nur unge­ nügende Möglichkeiten für die Bewegungen der Spielfiguren besitzen. Da häufig mit viel emotionaler Energie gespielt wird, mußte die Konstruktion in Richtung Belastbarkeit optimiert werden. Außerdem sind Anwender in diesem Bereich wenig geneigt, viel Geld auszugeben, so daß auf eine kostengünstigere Herstellung geachtet wurde. Allerdings ist die Einsatzmög­ lichkeit dieser Erfindung nicht auf den Spielemarkt beschränkt. So gibt es auch viele technische Anwendungen, in denen eine kostengünstigere mehr­ dimensionale Eingabemöglichkeit interessant ist. Man kann sich hier z. B. Einsatzmöglichkeiten in der Konstruktion, wie auch für die Steuerung von Maschinen, Kränen, Roboterarmen und Fluggeräten vorstellen. Entspre­ sprechende Änderungen an der Konstruktion in puncto Genauigkeit und Feinfühligkeit sind leicht durchzuführen.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur manuellen Steuerung von ferngelenkten Objekten in realen oder virtuellen Räumen, insbesondere Joystick-Vorrichtung, ge­ kennzeichnet durch zwei jeweils eine manuelle Auslenkung in x- und y-Richtung erfassende, komplementäre Steuermechaniken (8, 9), die derart miteinander gekoppelt sind, daß zusätzlich eine relative Verschie­ bung der Steuermechaniken (8, 9) zueinander in z-Richtung und vor­ zugsweise eine relative Verdrehung zueinander um die z-Richtung er­ faßbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu­ ermechaniken (8, 9) jeweils einen elastisch gelagerten Steuerstift (12) aufweisen, der in den drei x-, y- und z-Raumrichtungen auslenkbar gela­ gert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuermechaniken (8, 9) Kopf an Kopf angeordnet sind und ihre Steuer­ stifte (12, 20) miteinander als Verbindungsachse zwischen den Steuer­ mechaniken (8, 9) gekoppelt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuermechanik (8, 9) einen Käfig (19) aus einer Basis­ platte (13), davon abstehenden Führungsstreben (10) und einer darauf sitzenden Deckplatte (17) aufweist, in dem eine Zentralplatte (15) mit dem daran angebrachten Steuerstift (12) unter Federbeaufschlagung (24) in den drei Raumrichtungen verschiebbar gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zen­ tralplatte (15) durch Randeinkerbungen (16) auf den Führungsstreben (10) geführt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Führungsstreben (10) Federn (24) zur Beaufschlagung der Zentralplatte (15) gelagert sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstift (12) einen vorzugsweise quadratische Ausschnitt (18) in der Deckplatte (17) durchgreift.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Auslenkung der Steuermechaniken (8, 9) durch eine opti­ sche Erfassungseinrichtung (4, 5) detektierbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die opti­ sche Erfassungseinrichtung (4, 5) einen Emitter (25) und Sensoren (28, 32) aufweist, die ein vom Einstrahlungswinkel (26) der emittierten Strahlung abhängiges Signal erzeugen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter (25) an der Zentralplatte (15) und die Sensoren (28, 32) an der Basisplatte (21) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Emitter (25) und Sensoren (28, 32) an der Basisplatte (21) und ein Re­ flektor (29) für die emittierte Strahlung an der Zentralplatte (15) ange­ ordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Betrieb der Vorrichtung (4, 5) an einem Datenverar­ beitungsgerät, insbesondere an einem Joystick-Anschluß eines Perso­ nalcomputers, die Vorrichtung mit einer Schnittstellen-Elektronik verse­ hen ist, die jeweils für die Auslenkungen der Steuermechaniken (8, 9) repräsentative Simulationswerte erzeugt, mittels derer der Anschluß des Datenverarbeitungsgeräts in mit der Betriebs-Software für übliche Joy­ sticks kompatibler Weise ansteuerbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Betrieb der Vorrichtung (4, 5) an einem Datenverar­ beitungsgerät, insbesondere an einem Joystick-Anschluß eines Perso­ nalcomputers, die Vorrichtung (4, 5) mit einer Schnittstellen-Elektronik versehen ist, die den Auslenkungen der Steuermechaniken (8, 9) ent­ sprechende Meßwerte in Teilblöcke aufgeteilt in zeitlicher Aufeinander­ folge unter einem zeitlich veränderten Betriebs-Programm an das Daten­ verarbeitungsgerät überträgt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Ermittlung von Meßwerten für die Auslenkung der Steuermechaniken (8, 9) die Federspannungen der für die Federbeauf­ schlagung der Zentralplatte (15, 23) sorgenden Federn (11) detektierbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kompressionszustand der Federn (11) jeweils durch eine induktive Detektionsvorrichtung (33, 34) erfaßbar ist.