NO157119B - Haandbetjent organ tilknyttet et kybernetisk system, samt anvendelse av organet. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et håndbetjent

organ, tilknyttet et kybernetisk system med taktile elementer,

samt anvendelse av organet.

Der er tidligere kjent kybernetiske anordninger som

er basert på det prinsipp at anordningen skal gi en toveis kommunikasjon mellom brukeren av anordningen og det system som anordningen en knyttet til. Fra US patentskrift 3 818 487

er der kjent en myk styrekonstruksjon som omfatter en flerhet av poser eller belger som er plassert ved siden av hverandre for å samvirke og påvirke hverandre samtidig som de er inn-

rettet til å motta og avsende signaler fra og til et system som styrekonstruksjonen samvirker med.

Bruken av en flerhet av poser eller belger som er an-

ordnet ved siden av hverandre for direkte innbyrdes påvirk-

ning, er i mange forbindelser en tungvint og urasjonell løs-

ning, ikke minst fordi der kreves ekstra utstyr for hver enkel gruppe av belger, samtidig som kommunikasjonen mellom belgene og et overordnet styresystem kan bli forholdsvis komplisert og innviklet.

Til grunn for den foreliggende oppfinnelse ligger den oppgave å tilveiebringe et håndbetjent organ for tilknytning til et kybernetisk system med taktile elementer hvilket organ

skal være forholdsvis enkelt å fremstille, samtidig som den

gir klare fordeler i forbindelse med "touch dialogue"-systemer.

Denne oppgave blir løst ved en kybernetisk anordning

i form av et håndbetjent organ, f.eks. en spak som er kjenne-tegnet ved det som fremgår av kravene. Oppfinnelsen omfatter også anvendelsen av organet .som styrespak, som tast i et tastatur, som "mus" i et stort DAK/DAP-system eller som håndbåret kodeleser.

De omtalte poser eller belger som er montert hver for

seg og uavhengig av hverandre, er såkalte følsomme celler som kan utvides og trekkes sammen ved elektronisk kommando eller direkte ved ytre påvirkning. Anvendelsen av en kyberne-

tisk anordning i form av en styrespak med separate poser eller belger, vil spesielt kunne utnyttes i forbindelse med data-maskindialoger, robotstyringer eller styringer av maskineri,

industrielle prosesser, etc.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen, som viser hvordan den foreliggende anvendelse kan realiseres. Fig. 1 er et perspektivisk riss av en belg i henholdsvis varm, utspilt tilstand og kald, flat tilstand. Fig. 2 er i likhet med fig. 1 et perspektivriss av en annen utførelsesform for en belg i henholdsvis varm, utspilt tilstand og kald, flat tilstand. Fig. 3 er et perspektivriss av en styrespak utført med separate belger. Fig. 4 er et snitt gjennom håndspaken vist på fig. 3.

Kommunikasjon mellom mennesker innbyrdes og mellom mennesker og maskiner kan foregå på mange plan, f.eks. gjennom syn, hørsel og luktesans. Datamaskiner og roboter får stadig større innpass i vår hverdag, idet disse ikke bare anvendes i yrkeslivet, men også stadig til mer til hjemmebruk. En datamaskin vil vanligvis motta instruksjoner ved hjelp av taste-trykk som utføres av brukeren. Datamaskinen selv sender informasjon til operatøren nesten utelukkende ved hjelp av skjerm. Dette er en meget dårlig utnyttelse av menneskets mangesidige sanseapparat, ikke minst det sanseapparat som menneskehånden representerer.

En av håndens mange muligheter er at den på samme tid kan gi og motta signaler, og denne viktige informasjon har ikke hittil vært fullt utnyttet i forbindelse med kommunikasjon mellom mennesket og maskin. I dag utnyttes hånden ofte til bare å trykke på knapper, og håndens muligheter som kommu-nikasjonsmiddel vil derfor ikke bli fullt utnyttet. F.eks. kan brukere av dataterminaler lett kunne få sin effektivitet redusert dersom de bare bruker de informasjonskanaler som har med øyets oppfatningsevne å gjøre, samt manøvrering av taster ved hjelp av fingertuppene. Med andre ord har man hittil ikke utnyttet håndens mange muligheter ved at den samtidig kan gi og motta signaler, noe som kan være gunstig ikke bare under normale omstendigheter, men også i en alarmsituasjon.

Et eksempel på den type håndoverført kommunikasjon som kan anvendes i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse, skal der vises til fig. 1, hvor selve belgen eller cellen er betegnet med 1, idet den til venstre er vist i varm, utspilt tilstand, mens den til høyre er vist i kald, flat tilstand. Cellene som blir brukt utgjøres av små poser av en tynn, sterk plastfolie som inneholder noen få dråper væske med lavt kokepunkt. På innsiden av posen er der påtrykt ledningsbaner av elektrisk ledende materiale, idet ledningsbanene kan ha forskjellig elektrisk motstand og kan utnyttes som signalbaner, oppvarmingselementer og følere. På fig. 1 er ledningsbanene betegnet med 2 og tilkoblingen av disse ledningsbaner vil bli ytterligere omtalt i forbindelse med fig.

3 og 4 .

Dersom der sendes strøm gjennom et oppvarmingselement

i cellen 1, vil varmen fordampe den væske som befinner seg i cellen og følgelig utvide denne. Ved avkjøling kondenserer væsken, og posen eller cellen synker sammen igjen. Bevegelses-hastigheten og trykket i posen er avhengig av strømføringen i ledningsbanen og hurtigheten av varmeutskiftningen.

Som nevnt ovenfor kan noen av ledningsbanene omfatte følere og disse er innrettet til å kunne registrere og sende ut informasjoner om ytre trykkpåvirkninger.

På fig. 2 er der vist en annen utførelsesform for en celle eller belg la, idet denne er utført med en spesiell varmeføler 3 hovedsakelig for utprøving og testing av cel-lenes funksjon ved den aktuelle anvendelse.

I likhet med biologiske celler som har et innbyrdes regulerings-/husholdningssystem som sørger for å bevare den indre tilstand og balanse i forhold til omgivelsene, vil de ovenfor omtalte celler også omfatte organer som gir en til-svarende regulering-/husholdningsmekanisme. En slik mekanisme kan man oppnå ved styring gjennom en egen elektronikkrets eller ved hjelp av programmet i en datamaskin.

Hensiktsmessig kan varmeelementet gjøres selvregulerende ved at man velger et motstandsbelegg hvor motstanden øker proporsjonalt med temperaturen. Ved en mer avansert utgave av en boble kan denne ha en integrert føler og styringskrets på overflaten. Cellene kan da styres av signaler, f.eks. fra en datamaskin.

På fig. 3 er der vist et eksempel på anvendelsen ifølge den foreliggende oppfinnelse. Her betegner 5 en håndspak som er utført med fire separate poser eller belger 6a, 6b, 6c og 6d, idet de førstnevnte celler eller belger 6a-6c er tilpasset tre fingre henholdsvis 7a, 7b og 7c på en menneskehånd 8, mens den fjerde celler 6d er tilpasset håndflaten 7d av hånden 8.

Cellene eller belgene 6a-6d kan være utført som omtalt

i forbindelse med fig. 1 og 2, dvs. som små poser som er laget av en gasstett plastfolie og inneholder en væske med lavt kokepunkt, f.eks. freon.

Slik det tydeligst fremgår av fig. 4, er der til hver celle 6a-6d tilkoblet ledningsbaner henholdsvis 9a, 9b, 9c-

og 9d, idet disse ledningsbaner er samlet i en felles kabel-10 som kommuniserer med det system som håndspaken 5 skal benyt-tes i forbindelse med, og som forøvrig kan overvåkes av en datamaskin som på sin side også kommuniserer med cellene 6a-6d på håndspaken 5.

Hver av plastcellene 6a-6d er påført en grafitt-basert plastmaling som ved strømgjennomgang via tilhørende ledningsbaner blir oppvarmet for utvidelse av tilhørende celle. Kjøl-ing av cellene oppnår man ved hjelp av en elektronisk varme-veksler, samtidig som overskuddsvarme

føres bort ved hjelp av en elektrisk miniatyrvifte 11, som blåser luft gjennom det indre hulrom 12 av spaken 5.

Inne i hver celle er det også anordnet en trykkføler

som forandrer sin elektriske motstand med trykket, hvilket kan finne sted når den enkelte celle ved utvidelse møter et mottrykk fra det parti av hånden 8 som den kommuniserer med. Således vil en utvidelse av en celle bli avfølt av brukeren som et trykk mot det partiet av hånden som ligger over ved-kommende celle, og graden av mottrykk fra hånden ved dette

parti vil gi tilbakemelding til den sentral som utsendte "varmesignalet" om at signalet er oppfattet og at brukeren gir tilbakemelding om dette. Brukeren kan da ha en viss tid til å utføre visse funksjoner for å normalisere den tilstand som forårsaket meldingen via den spesielle celle, og dersom ikke denne korreksjon blir utført i løpet av nevnte tid, vil den samme celle bli utvidet på nytt og kanskje enda mer for på nytt å gi melding om en tilstand som krevet oppmerksomhet fra brukeren.

Hver av cellene er også utført med en varmeføler, dvs.

en liten termistor, hvis elektriske motstand varierer med temperaturen. Ved å la termistoren samvirke med trykkføleren og den elektriske miniatyrvifte kan man ved hjelp av passende styreorganer gjøre cellene nokså lik biologiske celler hva angår selvregulering eller interne husholdning.

Det skal forståes at den foreliggende anvendelse ikke nødvendigvis er bundet til det håndbetjente organ som er vist på fig. 3 og 4, nemlig en håndbetjent styrespak. F.eks. kan de separate poser eller belger være innebygget i f.eks. funk-sjonstastatur som muliggjør toveis kommunikasjon mellom bruker-

en av tastaturet og den enhet som brukeren kommuniserer med.

En slik enhet kan være et styresystem eller det kan være en

direkte overføring til en annen operatør, slik at der oppnåes toveis følesanskommunikasjon over store avstander.

Forøvrig kan et håndbetjent organ av den art som er

omtalt ovenfor anvendes i forbindelse med datamaskinspill og -grafikk, idet kommunikasjonen kan gå ut på tredimensjonal styring av det bilde som foreligger på en dataskjerm.

Videre skal det forståes at den foreliggende anvendelse

kan tilpasses styring i automatiske prosess- og produksjons-installasjoner, idet man foruten via øyne og øre også får tilbakemelding fra installasjonen direkte til hånden.

I varelagre eller i større varemarkeder kan en håndbåret kodeleser være utstyrt med de ovenfor omtalte separate poser eller belger for kommunikasjon mellom brukeren og de oppgaver brukeren utfører i varemarkedet.

Anvendt på mus i forbindelse med datamaskinassistert konstruksjon resp. datamaskinassistert produksjon kan man

oppnå flere informasjonskanaler som gjør brukerens arbeids-

situasjon enklere og lettere.

Alarmsystemer vil også ha nytte av den foreliggende

anvendelse, idet man derved kan oppnå et meget sikkert system.

Den foreliggende anvendelse kan også utnyttes i forbind-

else med opplæring av personell, idet kommunikasjonen mellom elev og lærer resp. læremaskin kan forbedres.

Forøvrig vil den foreliggende anvendelse være hensikts-

messig i forbindelse med enhver form for fjernstyring, f.eks.

i forbindelse med graving under vann og løfting og senking av gods utenfor operatørens synsfelt. Ved hjelp av det oven-

for omtalte håndbetjente organ vil man da i tillegg til en oversikt via TV-monitorer og lignende kunne få en oversikt ikke bare over det TV-kameraene avdekker, men også det som f.eks. foregår eller finnes under sjøbunnen ved graving i denne.

Claims (7)

1 . Håndbetjent organ tilknyttet et kybernetisk system, utstyrt med taktile elementer, karakterisert ved at disse er utformet som en eller flere separate bob ler, puter, belger e.l., som hver er påvirkbare av og kan på virke respektive forutbestemte områder av en menneskehånd, slik at det oppnås toveis taktil kommunikasjon mellom opera- tøren og en styringsdel i det kybernetiske system.

2. Organ ifølge krav 1, karakterisert ved at det er utformet som et hult legeme som på sin overflate bærer en eller flere av de separate bobler, puter eller belger, idet det gjennom hulrommet i gjenstanden er ført ledningsgrup- per som forbinder de enkelte bobler, puter eller belger med en sentral styredel som er ført gjennom det hule legemet.

3. Organ ifølge krav 1 , karakterisert ved at det er utformet som en tast, f.eks. en tast i et tastatur, idet det på toppen av tasten er anordnet en eneste pose eller belg.

4. Organ ifølge krav 1, karakterisert ved at det er utformet som en "mus" for et dataanlegg, spesielt et stort DAK/DAP-anlegg, hvor "musen" er påført flere separate poser, belger e.l.

5. Organ ifølge krav 2, karakterisert ved at det hule legemet er langstrakt og stavlignende med en form som er tilpasset en menneskehånd, og at et antall bobler, belger e.l. er festet til legemet på steder som er nærliggende til fingerspissene på en menneskehånd som naturlig griper om organet.

6. Organ ifølge et eller flere av de foranstående krav, karakterisert ved at hver enkelt pose er tildannet av en gasstett plastfolie og inneholder en væske med lavt kokepunkt, idet plastcellene er påført en grafitt-basert plastmaling, hvilket grafittbelegg er innrettet til å fungere som en trykkføler som forandrer sin elektriske motstand med trykket, samt som en varmeføler med varierende elektrisk motstand, avhengig av temperaturen.

7. Anvendelse av et håndbetjent organ som er angitt i et av de foranstående krav i en kybernetisk anordning, som styrespak, som tast i et tastatur, som "mus" i et stort DAK/DAP-system eller som håndbåret kodeleser.