DE202019107024U1

DE202019107024U1 - Stufenjoystick

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Publication number: DE202019107024U1
Application number: DE202019107024.2U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: EP4078326A1; WO2021121900A1

Abstract

Steuerungsvorrichtung (2), insbesondere tragbare Fernsteuerung, für die Steuerung eines Objekts (4)
mit einem Steuerungsgehäuse (6), an dem wenigstens ein Joystick (8) verschwenkbar gehalten ist,
mit einem Vibrationsgenerator (32) zur Erzeugung einer am Joystick (8) taktil wahrnehmbaren Vibrationsbewegung
und mit einer Aktivierungseinrichtung (30) zur Aktivierung des Vibrationsgenerators (32),
dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator (32) in Abhängigkeit von einem Auslenkwinkel einer Längsachse (LA) des Joysticks (8) gegenüber einer Ausgangslängsachse (LA0) aktivierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung, wie insbesondere eine tragbare Fernsteuerung, für die Steuerung eines Objekts nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese Steuerungsvorrichtung weist ein Steuerungsgehäuse auf, an dem wenigstens ein Joystick verschwenkbar gehalten ist. Zudem weist die Steuerungsvorrichtung einen Vibrationsgenerator zur Erzeugung einer am Joystick taktil wahrnehmbaren Vibrationsbewegung auf sowie eine Aktivierungseinrichtung zur Aktivierung des Vibrationsgenerators.
Aus DE102017219540A1 ist eine Steuerungsvorrichtung einer Arbeitsmaschine, wie beispielsweise eines Baggers bekannt. Diese weist einen Joystick mit einem Vibrationselement, eine Arbeitsmaschine und einen an der Arbeitsmaschine mitgeführten Sensor auf. In Abhängigkeit einer über den Sensor ermittelten Prozessgröße kann das Vibrationselement am Joystick aktiviert werden. Hierdurch kann dem Benutzer ein Feedback gegeben werden, wie beispielsweise hinsichtlich eines an einer Baggerschaufel erreichten Schwellenwertes eines Beladungsgewichts oder einer Grabkraft, einer Arbeitsraumlimitierung oder einem Kontakt mit einem Hindernis.
Neben der Anzeige von Prozessgrößen, die an dem ferngesteuerten Objekt auftreten, gibt es am Markt ferner auch ein Bedürfnis dahingehend, ein besseres Gefühl für die an einem Joystick eingegebenen Steuerungsbefehle zu entwickeln.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer gattungsgemäßen Steuerungsvorrichtung mit Joystick eine leichtere und präzisere Bedienung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuerungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei kann der Vibrationsgenerator in Abhängigkeit von einem Auslenkwinkel einer Längsachse des Joysticks gegenüber einer Position der Längsachse in einer Ausgangsstellung aktiviert werden. Auf diese Weise wird dem Benutzer in Abhängigkeit einer Steuerungsstellung des Joysticks eine Rückmeldung gegeben. Dadurch ist es beispielsweise möglich, am Joystick Bereiche mit einem unterschiedlichen Steuerungsverhalten vorzudefinieren und dem Benutzer das Erreichen eines solchen vorbestimmten Bereichs durch Aktivierung des Vibrationsgenerators anzuzeigen. Die unterschiedlichen Steuerungsbereiche ermöglichen es dem Benutzer dabei, relativ vielfältige und komplexe Steuerungsvorgänge mit nur einem Joystick auszuführen, ohne dabei den Überblick über die jeweils aktuelle Stellung des Joysticks beziehungsweise den jeweils aktuellen Steuerungsbereich zu verlieren.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Joystick einen ersten Auslenkbereich mit einer ersten Steuerungscharakteristik und einen zweiten Auslenkbereich mit einer zweiten Steuerungscharakteristik auf und der Vibrationsgenerator wird durch die Aktivierungseinrichtung bei Erreichen eines Grenzwinkels zwischen dem ersten und dem zweiten Auslenkbereich aktiviert. Auf diese Weise wird dem Benutzer der Übergang vom ersten Auslenkbereich in den zweiten Auslenkbereich beziehungsweise anders herum klar signalisiert, ohne dass er hierfür den Joystick einsehen muss. Dadurch kann er sich sicher auf die Änderung in der Steuerungscharakteristik einstellen, die zu einer veränderten Ansteuerung einer Prozessgröße des ferngesteuerten Objekts führt. Bei der verändert angesteuerten Prozessgröße kann es sich dabei beispielsweise um eine an dem Objekt generierte Kraft- und/oder Geschwindigkeit handeln.
Zudem ist es günstig, wenn wenigstens ein weiterer Grenzwinkel am Übergang zu wenigstens einem weiteren Auslenkbereich mit einer weiteren Steuerungscharakteristik vorgesehen ist, an dem der Vibrationsgenerator durch die Aktivierungseinrichtung aktivierbar ist. Hierdurch können dem Benutzer an einem einzigen Joystick nahezu beliebig viele unterschiedliche Steuerungsbereiche vorgesehen und haptisch wahrnehmbar angezeigt werden.
Hierbei ist es besonders günstig, wenn bei mehr als zwei vorgesehenen Auslenkbereichen an den unterschiedlichen Grenzwinkeln unterschiedliche Vibrationsbewegungen beziehungsweise Vibrationssignale generiert werden. Dabei kann beim Eintritt des Joysticks in einen der Auslenkbereiche ein diesem zugeordnetes, immer gleiches Vibrationssignal erzeugt werden, das sich von den Vibrationssignalen unterscheidet, die den anderen Auslenkbereichen zugeordnet sind. Auf diese Weise kann der Benutzer während eines Steuerungsvorganges beim Übergang in einen anderen Auslenkbereich leichter erkennen, in welchen Auslenkbereich er eintritt beziehungsweise welche Steuerungscharakteristik aktuell vorliegt.
Vorteilhafterweise sind die Grenzwinkel jeweils umlaufend um die Ausgangslängsachse herum vorgesehen. Hierdurch können die unterschiedlichen Steuerungsbereiche des Joysticks unabhängig von einer Auslenkungsrichtung angesteuert werden.
Zudem ist es günstig, wenn die Steuerungscharakteristika in den Auslenkbereichen eine zueinander unterschiedliche Proportionalität zwischen einer Winkeländerung des Joysticks und einem einer Steuerungsgröße entsprechenden, ausgesendeten Steuerungssignal aufweisen. Hierdurch können relativ große Bereiche einer Steuerungsgröße des ferngesteuerten Objekts abgedeckt werden, wie beispielsweise eine an diesem generierte Geschwindigkeit oder Kraft. Dabei können bestimmte Steuerungsbereiche am Joystick vordefiniert werden, in denen relativ geringe Änderungen der betreffenden Steuerungsgröße präzise angesteuert werden.
Vorteilhafterweise umfasst die dem ausgesendeten Steuerungssignal entsprechende Steuerungsgröße eine Geschwindigkeit des Objekts oder eines Funktionsteils des Objekts, wodurch mit einem einzigen Joystick ein relativ großer Geschwindigkeitsbereich abgedeckt werden kann, innerhalb dessen auch geringe Geschwindigkeitsänderungen präzise angesteuert werden können.
Ferner ist es günstig, wenn die Aktivierungseinrichtung einen Winkelsensor zur Ermittlung einer Winkelstellung des Joysticks aufweist, um in Abhängigkeit der jeweils aktuellen Steuerungsstellung des Joysticks eine exakte Steuerung des Vibrationsgenerators gewährleisten zu können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Aktivierungseinrichtung eine Aktivierungselektronik auf, die in eine Steuerungselektronik der Steuerungsvorrichtung integriert ist. Auf diese Weise können die zusätzlichen Kosten und der zusätzliche Montageaufwand für die Einrichtung der Vibrationsfunktion minimiert werden.
Ferner ist es günstig, wenn der Vibrationsgenerator am Joystick angebracht ist, um mit einfachen Mitteln ein vom Benutzer haptisch wahrnehmbares Vibrationssignal erzeugen zu können.
Alternativ hierzu ist es günstig, wenn der Vibrationsgenerator am Steuerungsgehäuse angebracht ist, wodurch diese auch bei relativ großen Außenabmessungen problemlos am Joystick untergebracht werden kann, wie beispielsweise an oder benachbart zu dessen Schwenklager.
Es wird darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Merkmale des erfindungsgemäßen Gegenstandes untereinander austauschbar beziehungsweise kombinierbar sind, sofern ein Austausch oder eine Kombination derselben aus technischen Gründen nicht ausgeschlossen ist.
In den Figuren ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Objekts,
2 eine Draufsicht auf ein Gehäuseoberteil der Steuerungsvorrichtung nach 1 bei abgenommenen Gehäusebodenelement,
3 eine Ansicht einer Rückseite des Gehäuseoberteils nach 2 und
4 eine Seitenansicht der Steuerungsvorrichtung in Richtung IV aus 1.

1 zeigt eine Steuerungsvorrichtung 2 in einer in der Hand gehaltenen, insbesondere einhändig tragbaren Ausführungsform, die zur Fernsteuerung eines Objekts 4 vorgesehen ist. Das ferngesteuerte Objekt kann dabei beispielsweise durch ein Fahrzeug, ein Hubgerät oder ein sonstiges verstellbares oder antreibbares Gerät gebildet sein, wie insbesondere ein Gerät oder eine Anlage für industrielle oder gewerbliche Anwendungen. Die Steuerungsvorrichtung 2 weist hierzu ein Steuerungsgehäuse 6 auf, an dem wenigstens ein Joystick 8 verschwenkbar gelagert ist. Neben dem wenigstens einen Joystick 8 sind weitere Bedienelemente vorgesehen, die beispielhaft als Display 10 und als Druckknöpfe 12 ausgebildet sind. Die Bedienmittel dienen wenigstens teilweise als Schnittstelle für die Eingabe von Steuerungsbefehlen, anhand derer die Steuerungsvorrichtung 2 Steuerungssignale S erzeugt und an das Objekt 4 aussendet.
Wie aus den 2 und 3 zu entnehmen ist, ist das Steuerungsgehäuse 6 wenigstens zweiteilig ausgebildet und weist ein Gehäuseoberteil 14 und ein davon abnehmbares Gehäuseteil 16 auf. Das Gehäuseoberteil 14 bildet eine Außenseite 18, von der der Joystick 8 weg ragt, sowie an einer davon abgewandten Rückseite 20 einen durch das Gehäuseteil 16 verschließbaren Aufnahmeraum 22. In diesem ist eine Steuerungselektronik 24 untergebracht, die von einer Energieversorgungseinrichtung 26, wie beispielsweise einem Akkupack, mit elektrischem Strom versorgt wird. Die Steuerungselektronik 24 ist mit allen Bedienelementen verbunden und generiert in Abhängigkeit der von diesen eingehenden Informationen das Steuerungssignal S.
Dabei ist die Steuerungselektronik 24 mit einem Winkelsensor 28 zur Ermittlung einer Winkelstellung des Joysticks 8 verbunden. In Abhängigkeit von dieser Winkelstellung ist zudem eine Aktivierungseinrichtung 30 ansteuerbar. Mittels dieser Aktivierungseinrichtung 30 kann ein Vibrationsgenerator 32 aktiviert werden, der zur Erzeugung einer taktil wahrnehmbaren Vibrationsbewegung dient. Hierzu ist der Vibrationsgenerator 32 beispielsweise am Joystick 8 selbst oder am Steuerungsgehäuse 6 derart angeordnet, dass die erzeugten Vibrationen über eine anliegende beziehungsweise haltende Hand des Benutzers wahrgenommen werden können.
Die Aktivierungseinrichtung 30 weist vorzugsweise eine in die Steuerungselektronik 16 integrierte Aktivierungselektronik 34 auf, die beispielsweise rein programmtechnisch umgesetzt sein kann. Diese arbeitet dabei derart, dass sie den Vibrationsgenerator 32 aktiviert, sobald eine Längsachse LA des Joysticks 8 gemäß 4 gegenüber einer Ausgangslängsachse LA0, entlang der sich der Joystick 8 in einem unbelasteten Zustand erstreckt, über einen vordefinierten ersten Grenzwinkel W1 ausgelenkt ist.
Der erste Grenzwinkel W1 definiert dabei einen insbesondere kreisförmig umlaufenden Übergang von einem ersten Auslenkbereich B1 mit einer ersten Steuerungscharakteristik zu einem zweiten Auslenkbereich B2 mit einer zur ersten Steuerungscharakteristik unterschiedlichen zweiten Steuerungscharakteristik.
Darüber hinaus kann, wie dargestellt, wenigstens ein weiterer, insbesondere kreisförmig umlaufender Grenzwinkel Wn vorgesehen sein, der den Übergang zu wenigstens einem weiteren Auslenkbereich Bn definiert, in dem eine weitere Steuerungscharakteristik der Steuerungselektronik 24 vorgesehen ist. Die unterschiedlichen Steuerungscharakteristika betreffen dabei eine unterschiedliche Proportionalität zwischen einer Winkeländerung des Joysticks 8 innerhalb der betreffenden Auslenkbereiche B1, B2, Bn und dem einer Geschwindigkeitsänderung des Objekts 4 oder eines Funktionsteils des Objekts 4 entsprechenden Steuerungssignal S. so kann beispielsweise im ersten Auslenkbereich B1 bei Änderung des Auslenkwinkels des Joysticks 8 um ein Grad eine geringere Änderung einer Fahr- oder Hubgeschwindigkeit einer Hubvorrichtung vorgesehen sein als bei entsprechender Winkeländerung um ein Grad im zweiten Auslenkbereich B 2 oder im weiteren Auslenkbereich Bn. Dadurch kann bei Bedarf sowohl eine exakte Positionierung als auch eine schnelle Verlagerung des Hubteils vorgenommen werden.
Alternativ oder zusätzlich zur Geschwindigkeit können die unterschiedlichen Steuerungscharakteristika auch jede andere Steuerungsgröße des Objekts 4 oder eines Funktionsteils des Objekts 4 betreffen, wie beispielsweise eine Hubkraft eines Hubelementes oder eine Fördermenge einer Pumpe.
In jedem Fall wird bei einer Auslenkung des Joysticks 8 im Betrieb über einen der vordefinierten Grenzwinkel W1, Wn hinweg das Erreichen des betreffenden Grenzwinkels W1, Wn durch den Winkelsensor 28 detektiert und von diesem ein entsprechendes Signal an die Aktivierungselektronik 34 abgegeben. Über diese erfolgt dann eine Aktivierung des Vibrationsgenerators 32, die für den Benutzer am Joystick 8 und/oder am Steuerungsgehäuse 6 taktil wahrnehmbar ist. Auf diese Weise erhält der Benutzer während des Steuerungsvorganges die Information, dass der Joystick 8 in einen anderen Auslenkbereich B1, B2, Bn bewegt wurde, in dem eine andere Steuerungscharakteristik vorgegeben ist.
Bei mehr als zwei vorgesehenen Auslenkbereichen B1, B2 können für die wenigstens zwei Grenzwinkel W1, Wn hierbei unterschiedliche Vibrationssignale vorgesehen werden, die dem Benutzer eine noch bessere Orientierung ermöglichen. Dabei kann insbesondere vorgesehen werden, dass beim Eintritt in einen der Auslenkbereiche B1, B2, Bn ein diesem zugeordnetes, immer gleiches Vibrationssignal generiert wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Elemente und Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes untereinander austauschbar beziehungsweise kombinierbar sind, sofern ein Austausch oder eine Kombination derselben aus technischen Gründen nicht ausgeschlossen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017219540 A1 [0002]

Claims

Steuerungsvorrichtung (2), insbesondere tragbare Fernsteuerung, für die Steuerung eines Objekts (4) mit einem Steuerungsgehäuse (6), an dem wenigstens ein Joystick (8) verschwenkbar gehalten ist, mit einem Vibrationsgenerator (32) zur Erzeugung einer am Joystick (8) taktil wahrnehmbaren Vibrationsbewegung und mit einer Aktivierungseinrichtung (30) zur Aktivierung des Vibrationsgenerators (32), dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator (32) in Abhängigkeit von einem Auslenkwinkel einer Längsachse (LA) des Joysticks (8) gegenüber einer Ausgangslängsachse (LA0) aktivierbar ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Joystick (8) einen ersten Auslenkbereich (B1) mit einer ersten Steuerungscharakteristik und einen zweiten Auslenkbereich (B2) mit einer zweiten Steuerungscharakteristik aufweist und der Vibrationsgenerator (32) durch die Aktivierungseinrichtung (30) bei Erreichen eines Grenzwinkels (W1) zwischen dem ersten und dem zweiten Auslenkbereich (B1, B2) aktivierbar ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer Grenzwinkel (Wn) am Übergang zu wenigstens einem weiteren Auslenkbereich (Bn) mit einer weiteren Steuerungscharakteristik vorgesehen ist, an dem der Vibrationsgenerator (32) durch die Aktivierungseinrichtung (30) aktivierbar ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den unterschiedlichen Grenzwinkeln (W1, Wn) unterschiedliche Vibrationssignale generiert werden.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzwinkel (W1, Wn) jeweils umlaufend um die Ausgangslängsachse (LA0) herum vorgesehen sind.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungscharakteristika in den Auslenkbereichen (B1, B2, Bn) eine zueinander unterschiedliche Proportionalität zwischen einer Winkeländerung des Joysticks (8) und einem einer Steuerungsgröße entsprechenden, ausgesendeten Steuerungssignal (S) aufweisen.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem ausgesendeten Steuerungssignal (S) entsprechende Steuerungsgröße eine Geschwindigkeit des Objekts (4) beziehungsweise eines Funktionsteils des Objekts (4) umfasst.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungseinrichtung (34) einen Winkelsensor (28) zur Ermittlung einer Winkelstellung des Joysticks (8) aufweist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungseinrichtung (30) eine Aktivierungselektronik (34) aufweist, die in eine Steuerungselektronik (24) der Steuerungsvorrichtung (2) integriert ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator (32) am Joystick (8) angebracht ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator (32) am Steuerungsgehäuse (6) angebracht ist.