DE4445861C2

DE4445861C2 - Vorrichtung zur Steuerung eines Elektronikrechners

Info

Publication number: DE4445861C2
Application number: DE19944445861
Authority: DE
Inventors: Johannes Lemburg; Michael Rottlaender
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2014-12-23
Also published as: DE4445861A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Elektronikrechners mit einem in einem Käfig frei drehbaren Kugelkörper und mit mehreren mit dem Kugelkör per in Wirkverbindung stehenden, auf ortsfesten in einer Ebene angeordneten Achsen der Vorrichtung drehbar gela gerten Bewegungsaufnehmern,
die jeweils ein Aufnehmerrad aufweisen, und mit von den Bewegungsaufnehmern angetrie benen Impulsgebern,
deren Impulse dem Elektronikrechner zuführbar sind.

Bekannt ist die Steuerung eines Elektronikrechners unter Zuhilfenahme einer Tastatur, eines Signalgebers, eines Kugelkörpers oder eines Hebelschalters. Mit Hilfe derar tiger Signalgeber werden die mit dem Arm oder der Hand ausgeführten Bewegungen in Steuersignale für das Rech nerprogramm umgewandelt. Vor/Zurück- oder Links-/Rechts- Bewegungen werden in Ja/Nein-, Ein/Aus-, Mehr/Weniger-, Rauf/Runter-Befehle umgewandelt.

Allen diesen Steuervorrichtungen ist gemeinsam, daß sie nur von Hand bedient und nur für zwei Freiheitsgrade ge nutzt werden können. So läßt sich z. B. mit dem Signal geber der Zeiger auf dem Bildschirm in zwei Richtungen bewegen, für weitere Freiheitsgrade ist jedoch ein se parater Signalgeber erforderlich.

Es gibt bei Spielen am Elektronikrechner, z. B. am Simu lator von Autorennen, nur die Möglichkeit, die eigene Bewegung mittels mehrerer Signalgeber, wie z. B. den Be dienungselementen eines Auto-Gas-Hebels, Steuerrades, Bremspedals oder Gangschalthebels, zu beeinflussen. Com puterprogramme, die die eigene Fortbewegung auf einem Bildschirm zur Anzeige bringen, benötigen Signalgeber, die nicht nur vor/zurück und links/rechts modellhaft nachbilden, sondern auch die Drehung der Beobachtungs richtung des sich im dargestellten Raum bewegenden Spie lers ermöglichen.

Bekannt ist auch eine Vorrichtung zur Steuerung eines Elektronikrechners (EP 0 392 651 A1) mit einem in einem Käfig frei drehbaren Kugelkörper und mit mehreren mit dem Kugelkörper in Wirkverbindung stehenden, auf ortsfe sten in einer Ebene angeordneten Achsen der Vorrichtung drehbar gelagerten, als Rollen oder Räder ausgebildeten Bewegungsaufnehmern und mit von den Bewegungsaufnehmern angetriebenen Impulsgebern und mit einem um eine ortsfe ste Achse drehbarem Aufnehmerrad, das mit der Loch scheibe des Impulsgebers drehfest verbunden ist, dessen Impulse dem Elektronikrechner zuführbar sind.

Schließlich ist eine Vorrichtung bekannt (JP 05-53720A) mit einer Vielzahl auf seiner radial äußeren Umfangsflä che in Reihe angeordneten Wälzkörpern, von denen jeder einzelne Wälzkörper am Radumfang von einem mit dem Auf nehmerrad fest verbundenen einen Käfig bildenden Ring oder Band so gehalten und geführt ist, daß er einerseits um seinen Mittelpunkt bzw. Längsachse am Aufnehmerrad frei drehbar und andererseits an einer Verschiebung ge genüber dem Aufnehmerrad gehindert ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu grunde, eine Vorrichtung zur Steuerung von Abläufen mit mindestens drei Freiheitsgraden zu finden, die von Per sonen bedienbar sein soll, die - z. B. wegen gesundheitli cher Nachteile - nicht in der Lage sind, einen Signalge ber mit der Hand zu bedienen. Insbesondere soll der Si gnalgeber für diagnostische Untersuchungen einsetzbar sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrich tung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 ge löst. Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Patentan spruch 2 angegeben.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein Anwendungsbeispiel gemäß der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit einem in einem Käfig bewegbaren Kugelkörper, dessen Drehung dadurch bewirkt wird, daß eine Bedienperson, die auf einem Sattel über der Kugel sitzt, mit den Füßen den Kugelkörper bewegt.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform für die Lager stützen.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform für einen der drei Bewegungsaufnehmer, deren Drehachsen zueinander im Raumwinkel von 90° angeordnet sind.

Fig. 4 veranschaulicht einen Ausschnitt des Radumfangs des Bewegungsaufnehmers mit einer Kugelreihe, wobei die einzelnen Kugeln sich um eine in Umfangsrichtung des Aufnehmerrades verlaufende Achse drehen können.

Die Vorrichtung gem. Fig. 1 zeigt ein fahrradrahmenähn liches Gestell mit einem Stützgestell (Dreibein) 6, bei dem anstelle eines Tretlagers ein ortsfester, aber frei drehbarer Kugelkörper 2 vorgesehen ist. Der Kugel körper 2 wird durch drei Lagerstützen 5 gehalten. Um den Kugelkörper 2 ist ein Käfig 3 mit dem Dreibein 6 verbunden, auf dem, einem Fahrrad ähnlich, ein Sattel 8 und ein feststehender Lenker 7 angebracht sind. Vor dem Lenker 7 ist ein Bildschirm eines Elektronikrechners 9 gehalten, so daß eine auf dem Sattel 8 sitzende Person bequem die Bildschirmanzeige beobachten und gleichzeitig mit den Füßen den Kugelkörper 2 in die Richtung vor/zurück oder links/rechts oder links/rechts-Drehen bewegen kann. Die Drehbewegung des Kugelkörpers 2 wird mittels dreier Bewegungsaufnehmer 4, 41 erfaßt und unter Zuhilfenahme geeigneter Impulsgeber 17 zur Anzeige gebracht. Die drei Drehachsen der Bewegungsaufnehmer 4, 4′ . . . stehen im Winkel von 90° zueinander, entsprechend der möglichen Drehung des Kugelkörpers 2 um drei Raumachsen.

Fig. 2 zeigt eine von mindestens drei Lagerstützen, wel che den Kugelkörper 2 ortsfest, aber frei drehend, hält und führt, wobei die freie Drehbarkeit durch einen (beispielsweise mittels Lagerkugeln 12) seinerseits frei drehbaren Wälzkörper 13, welcher in einem Lagerbock 11 gehalten ist, gegeben ist.

Fig. 3 zeigt die Ausführungsform des Bewegungsaufnehmers 4. Am Käfig 3 sind ein Haltearm 14 und eine schwenkbare Haltegabel 16 befestigt. Am unteren Ende der Haltegabel 16 ist ein Aufnehmerrad 20 auf der Achse 23 gelagert. Dieses Aufnehmerrad 20 wird über eine Zugfeder 15 an den Kugelkörper 2 gedrückt. Die Drehung des Aufnehmerrades 20 wird mit Hilfe eines Riemens 19 auf ein Hilfsrad 18 übertragen, das auf der Achse des Impulsgebers 17, bei spielsweise einem optisch-elektrischen Wandler mit als Zerhacker wirkenden mit den Rollen oder Rädern gekoppel ten Lochscheiben, angebracht ist und somit in bekannter Weise einen zur Bewegung des Aufnehmerrades 20 synchro nen elektrischen Impuls erzeugt. Dieser wird der Steu ereinheit 25 zugeleitet.

Da das Aufnehmerrad 20 des Bewegungsaufnehmers 4 nur die Bewegung des Kugelkörpers 2 um die Raumachse parallel zur Achse 23 aufnimmt, quer dazu aber bremsend wirkt, befinden sich gem. Fig. 4 auf dem Umfang des Aufnehmer rades 20 einzelne Wälzkörper (Kugeln) 21, welche wie bei einer Perlenschnur mittels eines Rings 22 längs des Um fanges des Aufnehmerrades 20 aufgereiht sind. Bei Quer bewegung des Kugelkörpers 2 lassen die Kugeln 21 eine reibungslose Querdrehung des Kugelkörpers 2 zu. Umge kehrt verhindert die Lagerung der Kugeln 21 in einem entsprechenden Kranz von Vertiefungen auf dem Umfang des Aufnehmerrades 20 ein Durchrutschen der Kugeln 21 in Um fangsrichtung des Aufnehmerrades 20.

Die vorgehend beschriebene Ausführungsform läßt sich na türlich beliebig abwandeln.

So kann auch eine Luft- oder Flüssigkeitslagerung des Kugelkörpers 2 vorgesehen werden oder ein Bewegungsauf nehmer verwendet werden, der mehrere Bewegungsrichtungen des Kugelkörpers 2 erfaßt.

Mit der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 4 läßt sich zum Bei spiel ein handelsüblicher Rechner von Personen steuern, die durch Körperbehinderung einen konventionelle Maus nicht bedienen, die erforderlichen Bewegungen jedoch mit ihren Beinen ausführen können.

Wenn eine Bedienperson unter Zuhilfenahme von entspre chenden Hilfen auf der Kugel stehend gehalten wird, kann die Vorrichtung zur diagnostischen Untersuchung der Fuß bewegung herangezogen werden. Die von der laufenden Per son erzeugte Bewegung der Kugel kann mittels geeigneter Programme Aufschluß über die Bewegungsart geben.

Da der Kugelkörper 2 nicht nur um zwei, sondern um drei Raumachsen drehbar ist, läßt sich die dritte Achsendre hung nutzen, um z. B. die Beobachtungsrichtung einer am Bildschirm angezeigten Raumbewegung zu verändern. So ist z. B. eine am Bildschirm angezeigte Raumbewegung über die Steuerung nach Polarkoordinaten denkbar, wobei die Drehung des Kugelkörpers 2 um die erste Achse die Blick richtung nach oben/unten, die Drehung um die zweite Achse die Blickrichtung nach rechts/links und die Dre hung um die dritte Achse die Bewegung vor/zurück simu liert.

Bezugszeichenliste

1 Rahmen
2 Kugelkörper
3 Käfig
4 Bewegungs-Aufnehmer
5 Lagerstütze, Arm
6 Stützgestell (Dreibein)
7 Lenker
8 Sattel
9 Elektronikrechner
10 Ablage
11 Lagerbock
12 Lagerkugeln
13 Wälzkörper
14 Haltearm
15 Zugfeder
16 Haltegabel
17 Impulsgeber
18 Antriebsrad (Hilfsrad)
19 Riemen
20 Aufnehmerrad
21 Wälzkörper (Kugel)
22 Band, Ring
23 Achse
24 Signalgeber-Leitung
25 Steuereinheit

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung eines Elektronikrech ners (9), mit einem in einem Käfig (3) frei drehbaren Kugelkörper (2) und mit mehreren mit dem Kugelkörper (2) in Wirkverbindung stehen den, auf ortsfesten in einer Ebene angeordneten Achsen (23) der Vorrichtung drehbar gelagerten Bewegungsaufnehmern (4), die jeweils ein Auf nehmerrad (20) aufweisen, und mit von den Bewe gungsaufnehmern (4) angetriebenen Impulsgebern (17) deren Impulse dem Elektronikrechner (9) zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Aufnehmer räder (20) eine Vielzahl von auf seiner radial äußeren Umfangsfläche in Reihe ange ordneten Wälzkörpern (21) aufweist, von denen jeder einzelne Wälzkörper (21) am Radumfang von einem mit dem Aufnehmerrad (20) fest ver bundenen einen Käfig (3) bildenden Ring oder Band (22) so gehalten und geführt ist, daß er einerseits um eine in Umfangsrichtung des Auf nehmerrads (20) verlaufende Achse frei drehbar und andererseits an einer Verschiebung gegen über dem Aufnehmerrad (20) gehindert ist, und daß der Käfig (3) mit Abstand von einem Rahmen (1) mit Stütze und Sattel (8) übergriffen ist, wobei der Abstand des oberhalb des Kugelkör pers (2) gehaltenen Sattels (8) zur oberen Ku gelkappe etwa der Entfernung vom Tretlager zum Sattel eines Fahrrades entspricht und einer Be dienerperson, auf dem Sattel (8) sitzend, den Antrieb des Kugelkörpers (2) durch entsprechen de Fußbewegungen gestattet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Käfig (3) zur Halterung des Kugelkörpers (2) von einem Stützgestell (6) ge halten ist und der Kugelkörper (2) an minde stens drei mit dem Käfig (3) fest verbundenen Lagerstützen (5) abgestützt ist, deren dem Ku gelkörper (2) zugewandte Enden mit Wälzkörpern (13) verbunden sind, die ihrerseits in an den Lagerstützen (5) fest angeordneten Lagerböcken (11) gehalten und geführt sind.