DE19923848A1 - Datenhandschuh - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Erzeugung virtueller Realitäten, insbesondere zur Tastbarmachung virtueller Gegenstände oder dergleichen mit einer Krafteinheit zur Ausübung von Kräften auf wenigstens einen bestimmten Teil des Körpers und einer Steuerung zur Veränderung der auf den wenigstens einen Teil des menschlichen Körpers ausgeübten Kräfte in Abhängigkeit von für die virtuelle Realität, insbesondere die virtuellen Gegenstände oder dergleichen repräsentativen Daten. Hierbei ist vorgesehen, daß die Krafteinheit eine Magnetanordnung mit einem stationären Magneten und wenigstens eine in deren Magnetfeld und relativ zu diesem bewegliche Leiterschleife umfaßt, um die Kräfte auf den wenigstens einen Teil des menschlichen Körpers durch Wechselwirkung von die Leiterschleife durchfließenden Strömen mit dem Magnetfeld der Magnetanordnung zu erzeugen und daß die Steuerung zur Veränderung der durch die wenigstens eine Leiterschleife fließenden Ströme in Abhängigkeit von den repräsentativen Daten ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Erzeugung virtueller Realitäten nach den Oberbe­ begriffen der unabhängigen Verfahrens- bzw. Vorrichtungsansprü­ che.

Die Erzeugung virtueller Realitäten zielt darauf, einem Benut­ zer einen möglichst realistischen Eindruck einer nicht oder nicht am Ort der Realitätserzeugung existenten, sondern nur durch Daten in einem Computer erzeugten Umgebung zu verschaf­ fen. Hierzu ist es bekannt, dem Benutzer auf Datenhelmen oder -brillen auf zwei voneinander getrennten Monitoren stereosko­ pische Bilder zur Verfügung zu stellen und zugleich mittels einen Stereotons akustische Reize zu erzeugen. Dies kann aus­ reichend sein, wenn einem Benutzer lediglich ein räumlicher Eindruck einer bestimmten Umgebung vermittelt werden soll. Häufig ist es jedoch gewünscht, nicht nur einen räumlichen Eindruck zu vermitteln, sondern auch ein Training in der vir­ tuellen Umgebung durchzuführen. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn ein Arzt oder angehender Arzt eine kompli­ zierte Operation simulieren soll, die Handhabung und Manipula­ tion toxischer Substanzen gefahrlos trainiert werden soll und dergleichen.

Für solche Tätigkeiten ist es erforderlich, dem Benutzer einer Vorrichtung zur Erzeugung virtueller Realitäten auch einen Krafteindruck zu vermitteln, wenn er Manipulationen an virtu­ ellen Objekten vornimmt, damit das Trainingsergebnis leichter auf die nichtvirtuelle Realität übertragbar ist. So kann es z. B. wünschenswert sein, beim Training komplizierter Operatio­ nen den sich in unterschiedlichen Gewebearten ergebenden un­ terschiedlichen Schnittwiderstand zu simulieren.

Es ist daher zur Verbesserung der virtuellen Eindrücke oft er­ forderlich, den Krafteindruck ebenfalls zu simulieren. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Simulation solcher Krafteindrücke.

Es gibt derzeit mehrere unterschiedliche Ansätze, eine Kraf­ tempfindung, insbesondere auf die menschliche Hand, zu erzeu­ gen.

Bei einem ersten System wird die Bewegung eines Stiftes oder dergleichen, welcher von einem Benutzer ergriffen wird, mecha­ nisch gehemmt oder mit Motoren erzwungen. Nachteilig ist je­ doch die erforderliche mechanische Anlenkung des Stiftes, wel­ che den Bewegungsradius und die Beweglichkeit an sich beein­ trächtigt.

Weiter ist es bekannt, einen oder mehrere Finger bzw. das Handgelenk als solches auf eine Auflage zu legen, die ihrer­ seits von einer Steuerung hin- und herbewegt werden kann und so Kräfte ausübt. Auch hier ist ein komplizierter und somit teurer mechanischer Aufbau erforderlich.

Eine weitere Möglichkeit besteht in einem sog. exoskeletalen System, bei welchem über einem Datenhandschuh, mit welchem Po­ sition und räumliche Lage der Finger bestimmt wird, ein System von steuerbaren beweglichen Gelenken angebracht wird, um eine Bewegung der Finger zu hemmen oder zu erzwingen. Dazu werden die exoskeletalen Gelenke werden über Drahtzüge bewegt oder in ihrer Bewegung gehemmt. Auch dieses System erfordert also eine aufwendige Mechanik.

Weiter ist es bekannt, an den Fingern der Hand Magnete anzu­ ordnen und auf diese Magnete Kräfte auszuüben, indem eine mit Elektromagneten versehene Roboterhand parallel zu der Hand des Benutzers geführt wird. Wiederum ist hierfür komplizierte Me­ chanik erforderlich.

Die vorstehend erwähnten Vorrichtungen zur Kraftausübung er­ fordern also alle komplizierte und somit teure und störanfäl­ lige Mechanik. Zudem wird häufig ein Krafteindruck für den Be­ nutzer nur dann erzeugt, wenn er seine Hand krümmt, nicht je­ doch, wenn er diese geradlinig bewegt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereit zu stellen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird unabhängig beansprucht; bevor­ zugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung bezieht sich somit auf die Schaffung einer neuen Vorrichtung zur Erzeugung virtu­ eller Realitäten, insbesondere zur Tastbarmachung virtueller Gegenstände oder dergleichen, wie beispielsweise auch Lufts­ trömungsfeldern usw. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Ausübung von Kräften auf wenigstens einen bestimmten Teil des menschlichen Körpers mit einer Krafteinheit, d. h. einem Kraft­ mittel versehen, sowie mit einer Steuerung, um die damit aus­ geübte Kraft abhängig von der zu erzeugenden virtuellen Reali­ tät bzw. den diese repräsentierenden Daten zu verändern. Die Krafteinheit umfaßt dabei einerseits eine Magnetanordnung aus einem oder mehreren Magneten, mit denen ein hinreichend ausge­ dehntes Magnetfeld erzeugt wird, sowie eine in deren Magnet­ feld bewegliche Leiterschleife. Die Kräfte auf den wenigstens einen Teil des menschlichen Körpers werden mit diesem Kraft­ mittel durch Wechselwirkung von die Leiterschleife durchflie­ ßenden Ströme mit der Magnetanordnung erzeugt. Die die Leiter­ schleife durchfließenden Ströme können durch Induktion bei Be­ wegung der Leiterschleife im Magnetfeld erzeugt oder von außen durch eine geeignete Leistungsquelle aufgeprägt werden. Damit sich hierbei der gewünschte, für die Simulation der virtuellen Realität erforderliche Krafteindruck ergibt, ist eine Steue­ rung vorgesehen, mit welcher die durch die wenigstens eine Leiterschleife fließenden Ströme in Abhängigkeit von den reprä­ sentativen Daten verändert werden können. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht also darin, bei einer einfachen Anordnung nur durch Steuerung von Strömen magnetische Kräfte gezielt wirken zu lassen.

Bevorzugt wird die Magnetanordnung wenigstens einen stationä­ ren Magneten umfassen und insbesondere aus mehreren stationä­ ren Magneten aufgebaut sein, die gemeinsam ein starkes und ausgedehntes Magnetfeld erzeugen, in welchem die zu simulie­ renden Manipulationen vorgenommen werden können. Als Magnete können insbesondere Elektromagnete vorgesehen werden, was ins­ besondere vorteilhaft ist, wenn ein zeitlich variierendes Feld erzeugt werden soll, um auch bei unbewegter Hand einen Kraft­ eindruck vermitteln zu können. Das Magnetfeld ist bevorzugt in dem für die Bewegung der wenigstens einen Leiterschleife vor­ gesehenen Manipulationsbereich inhomogen, was die Möglichkeit eröffnet, Kräfte gegen Translationen mit besonders einfacher Steuerung zu simulieren. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein Magnetfeld mit einem wenigstens allgemein über einen vorgege­ benen Bereich konstanten Gradienten erzeugt. Die Möglichkeit, einen mechanischen Widerstand gegen Translationsbewegung tast­ bar zu machen, ist schon deshalb vorteilhaft, weil hier auf z. B. die Hand des Benutzers einwirkende Druckkräfte, wie sie bei Berührung einer virtuellen Taste oder einer virtuellen Mauer auftreten, simuliert werden können.

Die Leiterschleife wird in der Regel durch den bestimmten Teil des menschlichen Körpers, auf den die Kraft ausgeübt werden soll, auch bewegt. Dies kann geschehen, indem die wenigstens eine Leiterschleife auf einem von diesem Körperteil bewegten Werkzeug oder auf einem mit einem Werkzeuggriff verbundenen Träger angeordnet ist. So kann beispielsweise die Leiter­ schleife anstelle einer Skalpellklinge an einem Skalpellgriff befestigt sein, um das Schneiden unterschiedlicher Gewebe­ schichten zu simulieren. Entsprechend ist es auch möglich, Leiterschleifen an Pinzetten usw. vorzusehen.

Eine andere, bevorzugte Alternative ist, die Leiterschleifen auf einem Handschuh, insbesondere Datenhandschuh anzuordnen. Ein solcher Datenhandschuh kann in üblicher Weise ausgebildet sein, um die Position und Ausrichtung der Finger des Benutzers zu erfassen und an einen Rechner bzw. eine Steuerung zu spei­ sen. Es sei darauf hingewiesen, daß eine Kopplung der Anord­ nung gemäß der vorliegenden Erfindung mit herkömmlichen Daten­ handschuhen, beispielsweise exoskeletalen Systemen dann und soweit möglich ist, wie dort nichtmagnetische oder schwach ma­ gnetische Materialien verwendet werden.

Bevorzugt wird das Kraftmittel, d. h. die Krafteinheit, nicht nur eine einzige Leiterschleife umfassen, um eine gegebene Kraftkomponente zu erzeugen, sondern für diese Kraftkomponente zusätzlich hierzu noch wenigstens eine weitere, die gemeinsam mit der ersten beweglich, aber hierzu geneigt bzw. gekippt ist, so daß jedenfalls die Flächennormalen der Leiterschleifen nicht parallel zueinander liegen. Dabei ist die Steuerung so ausgebildet, daß die Ströme durch die einander zugeordneten Leiterschleifen die Kraftkomponente gemeinsam erzeugen. Dies ist vorteilhaft, wenn eine Kraft nicht einfach nur bei Trans­ lation ausgeübt werden soll, sondern zugleich auch eine Kraftsimulation bei Drehung der Hand erreicht werden soll.

Bevorzugt sind eine Mehrzahl unabhängig und gegeneinander be­ weglicher Leiterschleifen zur Erzielung unterschiedlich ge­ richteter Kraftkomponenten auf gelenkig miteinander verbunde­ nen Teilen des menschlichen Körpers angeordnet. So können Kraftkomponenten z. B. auf jedem Fingerknochen, den Fingerspit­ zen oder dem Handballen erzeugt werden. Die Verwendung auch komplexer Leiterschleifengeometrien und -anordnungen wird ohne Erhöhung der mechanischen Komplexizität möglich, indem einfach die Steuerung für die Stromveränderung in den unabhängig ge­ geneinander beweglichen Leiterschleifen ausgelegt wird. Beson­ ders einfach wird die Steuerung auch komplexer Leiterschlei­ fenanordnungen, wenn die Ströme durch Abschluß der Leiter­ schleifen mit unterschiedlichen Widerständen gesteuert werden. Hier ist es insbesondere erwünscht, eine Vielzahl kleiner, zu­ schaltbarer Widerstände am Datenhandschuh selbst anzuordnen und zwischen diesen und einer die Datenverarbeitung der Steue­ rung bewirkenden Recheneinheit lediglich eine einzelne Daten­ leitung vorzusehen, die zu einem Multiplexer auf dem Handschuh führt. Damit wird ein hohes Maß an Bewegungsfreiheit ermög­ licht, so daß der Benutzer allenfalls geringfügig durch die Vorrichtung in seiner Empfindung der virtuellen Realität ge­ stört wird, was gerade beim Training sensibler Manipulationen wie neurochirurgischer Eingriffe und dergleichen von besonde­ rem Vorteil ist.

Die Vorrichtung wird typischerweise wenigstens einen Positi­ onssensor aufweisen, um die Position der einen oder mehrerer, vorzugsweise aller Leiterschleifen im Magnetfeld zu erfassen und an die Steuerung zu übermitteln. Der Positionssensor kann bevorzugt durch einen herkömmlichen Datenhandschuh realisiert werden, auf dem die Leiterschlaufen aufgebracht sind.

Die Steuerung kann neben den vorerwähnten programmierbaren Wi­ derständen auch aktive, programmierbare Leistungsquellen, ins­ besondere Stromquellen umfassen, mit welchen wenigstens ein Stromfluß durch bevorzugt die Leiterschleifen erzeugt wird. Zur Vereinfachung müssen nicht für alle Leiterschleifen Strom- und/oder Spannungsquellen vorgesehen sein, sondern z. B. nur für jene an Handballen, Zeigefinger und Daumen, während an den anderen Fingern der Stromfluß durch programmierbare Widerstän­ de verändert wird.

Die Steuerung wird so ausgebildet, daß sie die Widerstände hund/oder bzw. Spannungsquellen in Abhängigkeit von der Positi­ on und Ausrichtung der Leiterschleifen, bei zeitlich variie­ renden Magnetfeld der momentanen Magnetfeldstärke sowie dem gewünschten Krafteindruck programmiert.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Erzeugung virtueller Reali­ täten gemäß der vorliegenden Erfindung.

Nach Fig. 1 umfaßt eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung 1 zur Erzeugung virtueller Realitäten eine Krafteinheit, mit welcher Kräfte auf eine Hand eines Benutzers ausgeübt werden können und eine Steuerung 3, die an einen Rechner 4 ange­ schlossen ist.

Im vorliegenden Beispiel wird dem Benutzer mittels des Rech­ ners 4 und eines Stereodisplays (nicht gezeigt) das Vorhanden­ sein eines virtuellen Klingelknopfes 5 simuliert. Um den bei einer vermutlichen Betätigung des virtuellen Klingelknopfes 5 zu simulierenden Druckpunkt zu simulieren, ist die Vorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung aufgebaut wie folgt:
Die Krafteinheit 2 besteht aus einem näherungsweise hufeisen­ förmigen Magneten 6, zwischen dessen Schenkeln 6a, 6b sich ein Magnetfeld 7 erstreckt, welches, wie durch die Dichte der ein­ gezeichneten Feldlinien dargestellt, zum Inneren des vom Huf­ eisenmagneten 6 umschlossenen Raumes hin zunehmen soll.

Die Krafteinheit 2 umfaßt weiter eine Leiterschleife 8 mit mehreren Windungen, die über verdrillte Drähte mit der Steue­ rung 3 verbunden sind. Die Leiterschleife 8 ist auf einem Da­ tenhandschuh 9 angeordnet, der mit einem Positionssensor 10 in herkömmlicher Weise die Position und Richtung der einzelnen Finger und der gesamten Hand erfaßt. Der Positionssensor 10 speist sein Positionssignal an einen entsprechenden Eingang der Steuerung 3.

Die Steuerung 3 empfängt neben dem Signal vom Positionssensor 10 auch Daten von dem Rechner 4, welche für den virtuellen Klingelknopf 5 repräsentativ sind. Die Steuerung 3 umfaßt wei­ tor widerstände 11a, 11b, die mit den Enden 8a, 8b der Leiter­ schleife verbunden sind. Parallel zu jedem Widerstand 11a, 11b ist ein Schalter 12a, 12b vorgesehen, mit welchem der jeweili­ ge Widerstand 11a, 11b kurzgeschlossen werden kann. Die Schal­ ter können im Ansprechen auf die Positionsdaten, welche vom Positionssensor 10 empfangen werden, sowie im Ansprechen auf die für den virtuellen Klingelknopf 5 repräsentativen Daten von der Steuerung geöffnet und geschlossen werden. Einer der Widerstände, vorliegend Widerstand 11a, kann unendlich sein.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird betrieben wie folgt:
Zunächst zieht ein Benutzer den Datenhandschuh 9 an und akti­ viert das Display zur Darstellung des Klingelknopfes 5. Zu diesem Zeitpunkt ist der Datenhandschuh noch weit vom virtuel­ len Klingelknopf 5 entfernt, und es sollen keine auf die Hand des Benutzers einwirkenden Kräfte simuliert werden. Die Schal­ ter 12a, 12b sind dabei offen. Da der Widerstand 11a wie dar­ gestellt unendlich ist, kann durch die Leiterschleife 8 kein Strom fließen; die Kraft, die bei Bewegung der Leiterschleife 8 im Magnetfeld 7 erzeugt wird, ist somit Null.

Der Benutzer bewegt dann mit einer bestimmten Geschwindigkeit V den Datenhandschuh 9 mit der Leiterschleife 8 durch das Ma­ gnetfeld 7 auf den virtuellen Klingelknopf 5 zu. Dies wird vom Positionssensor 10 erfaßt und der Steuerung gemeldet. Solange der Datenhandschuh von dem Klingelknopf 5 entfernt ist, werden die Schalter 12 offen bleiben. Es wirkt weiterhin keine Kraft auf die Hand des Benutzers. Wenn mit dem Datenhandschuh 9 der virtuelle Klingelknopf 5 erreicht ist, muß der Benutzer zu­ nächst einen geringen Widerstand gegen die weitere Bewegung erfahren, um den beim Drücken eines reellen Klingelknopfes er­ fahrenen mechanischen Widerstand in der virtuellen Realität simulieren. Hierzu wird der Schalter 12a geschlossen.

Da das Magnetfeld 7 inhomogen ist, wird eine Spannung in der Leiterschleife 8 durch die Bewegung des Handschuhs 9 indu­ ziart, die bei geschlossenem Schalter 12a einen Strom durch die Luftschleife 8 zur Folge hat. Der Strom hängt dabei von der Größe des Widerstandes 11b ab. Gemäß der Lenz'schen Regel erzeugt dieser Strom seinerseits ein Magnetfeld, welches dem ursprünglichen Magnetfeld entgegengerichtet ist, und damit auch eine Kraft, die die weitere Bewegung hemmt. Wenn der Da­ tenhandschuh weiter bewegt wird, muß die vom Klingelknopf aus­ geübte Kraft ansteigen, was simuliert werden kann, indem der Schalter 12b gleichfalls geschlossen wird und somit der Wider­ stand 11b kurzgeschlossen wird. Dies hat einen Anstieg des in­ duzierten Stromes und somit eine Erhöhung der wahrgenommenen Kraft zur Folge. Der Benutzer hat somit den Eindruck, die ge­ gen seine Bewegung wirkende Kraft habe sich erhöht.

Während vorstehend die Erfindung aus Gründen der Veranschauli­ chung in ihrer einfachsten Form beschrieben wurde, ist ein­ sichtig, daß Variationen möglich und vorteilhaft sind.

Bei der Kraftregelung auf einen Soll-Wert werden die Leitfä­ higkeiten der jeweiligen Leiterschleifen erhöht, wenn die ge­ messene Ist-Kraft zu klein ist, und erniedrigt, wenn die ge­ messene Ist-Kraft zu groß ist.

Anders als dargestellt, wird die Steuerung üblicherweise für jede Leiterschleife eine feinstufigere Stromregelung vorsehen, als dies mit einer zweistufigen Widerstandskette möglich ist.

Anders als dargestellt, wird typischerweise ein Datenhandschuh nicht nur mit einer einzigen Leiterschleife versehen sein. Zu­ nächst ist festzuhalten, daß bei der gegebenen Magnetfeld­ struktur eine Drehung der Hand um 90° dazu führen würde, daß die Leiterschlaufe nicht mehr von den Feldlinien durchdrungen wird. Um auch bei solchen Drehungen der Hand noch Kräfte simu­ lieren zu können, wird typischerweise wenigstens eine weitere Leiterschleife etwa senkrecht zur ersten Leiterschleifevorge­ sehen, die beispielsweise an der Handkante vorgesehen werden kann.

Anders als im vorstehend beschriebenen Beispiel, bei welchem angenommen wurde, daß die Inhomogenität des Magnetfeldes be­ kannt ist, muß das nicht zwingend der Fall sein. Wenn ein Ma­ gnet mit inhomogenem Feld, welches nicht oder nicht genau be­ kannt ist, verwendet wird, kann die Kraft, die lokal auf eine bestimmte Stelle des Handschuhs wirkt, auch gemessen und mit einer Soll-Kraft verglichen werden. Die Ströme durch die Lei­ terschleife können dann so lange verändert werden, bis sich die gewünschte Kraft eingestellt hat. Dies kann durch Verände­ rung einer typisch vielstufigen Widerstandskette oder durch . Umprogrammieren einer Stromquelle geschehen. Der Vorteil eines solchen Verfahrens besteht darin, daß auch stark inhomogene Magnetfelder verwendet werden können, was die Konstruktion der wünschenswerterweise sehr starken Magnete, die beispielsweise Magnetfeldstärken zwischen 1 und 10 Teslar aufweisen können, verbilligt.

Anders als veranschaulicht, sind typischerweise auf mehreren Fingern eine oder mehrere Leiterschleifen zugeordnet. Insbe­ sondere kann jedem Fingerknochen bzw. jedem Fingergelenk eine separate Leiterschleife zugeordnet werden. Die Leiterschleifen werden dabei auf einen herkömmlichen Datenhandschuh aufgesetzt oder aufgebracht, mit welchem die Ausrichtung, also die abso­ lute wie die relative Position der Finger bestimmt werden kön­ nen.

Anders als dargestellt, muß die Leiterschleife nicht zu einer externen Steuerung, vorzugsweise über verdrillte Leitungen ge­ führt werden, sondern kann auch auf dem Handschuh selbst ge­ schlossen werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß eine Kraft unabhängig von ins­ besondere der Geschwindigkeit, mit welcher der Datenhandschuh bewegt wird, auch erzeugt werden kann, wenn das Magnetfeld verändert wird. Es ist möglich, einerseits die Magnetfeldstär­ ke zu ändern und andererseits - auch gleichzeitig - die Ströme durch die Leiterschleifen zu steuern bzw. zu regeln, um in je­ dem Fingergelenk oder einer Vielzahl von Fingergelenken die gewünschten Kräfte vorzusehen.

Weiter sei darauf hingewiesen, daß eine Krafterzeugung auch bei Rotation, also Drehung des Datenhandschuhs erzeugt wird und die Steuerung, die dabei erfahrenen Kräfte durch Verände­ rung des Stromflusses einem gewünschten Soll-Wert anpassen kann.

Die vorliegende Erfindung beruht also auf der Krafterzeugung durch gezielte Veränderung von Strömen durch die in einem Ma­ gnetfeld angeordneten Leiterschleifen. Es ist dabei, anders als bei exoskeletalen Systemen, insbesondere möglich, eine Kraft gegen eine Translationsbewegung simulieren. Es sei aber darauf hingewiesen, daß der Vorteil der Kraft gegen Translati­ onsbewegungen auch dann erhalten wird, wenn die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung insbesondere mit herkömmlichen exoskelletalen Vorrichtungen kombiniert wird. Weiter sei dar­ auf hingewiesen, daß die Leiterschleifen nicht immer in einem Datenhandschuh vorgesehen werden müssen, sondern gleichfalls mit einem an einem Werkzeuggriff befestigten Träger verbunden werden können, um so die vom Werkzeug auf den Benutzer ausge­ übten Kräfte simulieren zu können. Es wird so ein neuartiges System zur Kraftrückkoppelung geschaffen.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Erzeugung virtueller Realitäten, insbeson­ dere zur Tastbarmachung virtueller Gegenstände oder der­ gleichen, mit
einer Krafteinheit zur Ausübung von vorgegebenen Kräften auf wenigstens einen bestimmten Teil des Körpers und
einer Steuerung zur Veränderung der auf den wenigstens ei­ nen Teil des menschlichen Körpers ausgeübten Kräfte in Ab­ hängigkeit von für die virtuelle Realität, insbesondere die virtuellen Gegenstände oder dergleichen, repräsentati­ ven Daten,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Krafteinheit eine Magnetanordnung mit wenigstens einem Magneten und wenigstens eine Leiterschleife umfaßt, wobei Leiterschleife und Magnet relativ zueinander beweglich und so dimensioniert und angeordnet sind, daß die Kräfte auf den wenigstens einen Teil des menschlichen Körpers durch Wechselwirkung von die Leiterschleife bei ihrer Bewegung im Magnetfeld durchfließenden Strömen mit dem Magnetfeld der Magnetanordnung erzeugt werden, und
daß die Steuerung zur Veränderung der durch die wenigstens eine Leiterschleife fließenden Ströme in Abhängigkeit von den repräsentativen Daten ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, worin die Krafteinheit eine Magnetanordnung mit wenigstens einem stationären Magneten umfaßt, insbesondere mehrere und be­ vorzugt ausschließlich stationäre Magnete umfaßt.

3. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, worin Elek­ tromagnete als stationäre Magnete vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, worin die Elektromagnete ein zeitlich variierendes Feld erzeugen.

5. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, worin die wenigstens eine Leiterschleife im Magnetfeld der oder des stationären Magneten beweglich ist und das Magnetfeld in dem für die Bewegung der wenigstens einen Leiterschleife vorgesehenen Bereich inhomogen ist und vorzugsweise über ausgedehnte Bereiche des Bewegungsraumes der wenigstens einen Leiterschleife einen wenigstens näherungsweise kon­ stanten Gradienten aufweist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die wenigstens eine Leiterschleife vermittels des be­ stimmten Teils des menschlichen Körpers beweglich ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wor­ in die wenigstens eine Leiterschleife auf einem vom be­ stimmten Teil des menschlichen Körpers bewegten Werkzeug oder auf einem mit einem Werkzeuggriff oder dergleichen verbundenen Träger angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die wenigstens eine Leiterschleife auf ei­ nem Handschuh angeordnet ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung wenigstens einer Kraftkomponente die Krafteinheit zusätzlich zu der wenig­ stens einen Leiterschleife zumindest eine weitere, mit der ersten gemeinsam bewegliche, aber zu dieser geneigte Leiterschleife vorgesehen und die Steuerung dazu ausge­ bildet ist, die Ströme durch die wenigstens zwei gemein­ sam beweglichen Leiterschleifen so zu steuern, daß auf den Teil des menschlichen Körpers die bestimmte Kraftkom­ ponente erzeugt wird.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wor­ in die Krafteinheit eine Mehrzahl unabhängiger und gegen­ einander beweglicher Leiterschleifen zur Erzielung unter­ schiedlich gerichteter Kraftkomponenten auf gelenkig mit­ einander verbundene Teile des menschlichen Körpers um­ faßt, insbesondere Datenhandschuh mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Fingern und/oder Fingerknochen zugeord­ neten Leiterschleifen.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit we­ nigstens einem Positionssensor zur Erfassung der Position einer oder mehrerer, vorzugsweise aller Leiterschleifen im Magnetfeld und einem Eingang für ein vom Positionssen­ sor ausgegebenes positionsindikatives Signal an der Steuerung.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wor­ in die Steuerung wenigstens eine programmierbare Strom- und/oder Spannungsquelle umfaßt, um einen programmierba­ ren, durch die wenigstens eine Leiterschleife fließenden Strom zu erzeugen.

13. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, worin die Steuerung eine Mehrzahl von Strom- und/oder Spannungs­ quellen umfaßt, um in einer Mehrzahl von Leiterschleifen voneinander in Größe und/oder Richtung unabhängige Ströme vorzusehen.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wor­ in die Steuerung für wenigstens eine Leiterschleife einen programmierbaren Widerstand umfaßt, mit welchem der durch das Magnetfeld in der wenigstens einen Leiterschleife in­ duzierte Strom beschränkt werden kann.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, worin die Steuerung dazu ausgebildet ist, die Widerstände und/oder Strom- und/oder Spannungsquellen in Abhängigkeit von für die virtuelle Umgebung, insbesondere die virtuellen Ge­ genstände oder dergleichen repräsentativen Daten der Po­ sition der Leiterschleife, sowie gegebenenfalls der mo­ mentanen und/oder lokalen Magnetfeldstärke zu programmie­ ren.

16. Verfahren zur Erzeugung virtueller Realitäten, insbeson­ dere zur Tastbarmachung von virtuellen Gegenständen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß für die virtuel­ le Realität repräsentative Daten bestimmt werden, zumin­ dest eine Leiterschleife an einem Teil eines menschlichen Körpers angeordnet wird, die Leiterschleife in ein Ma­ gnetfeld gebracht wird und ein Stromfluß durch die Lei­ terschleife in Abhängigkeit von den repräsentativen Daten gesteuert und/oder geregelt wird.