WO2005010743A9 - Peripherique d'entree pour ordinateur ou similaire - Google Patents

Peripherique d'entree pour ordinateur ou similaire

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WO2005010743A9
WO2005010743A9 PCT/FR2004/001946 FR2004001946W WO2005010743A9 WO 2005010743 A9 WO2005010743 A9 WO 2005010743A9 FR 2004001946 W FR2004001946 W FR 2004001946W WO 2005010743 A9 WO2005010743 A9 WO 2005010743A9
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slider
connecting element
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Eric Delattre
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03543—Mice or pucks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0338—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of limited linear or angular displacement of an operating part of the device from a neutral position, e.g. isotonic or isometric joysticks

Definitions

  • Input device for computer or similar
  • the invention relates to a computer input device which can be used for on-screen manipulation of virtual objects in fields as varied as computer-aided design (CAD), computer graphics, video games, or the like.
  • CAD computer-aided design
  • medical imaging and also usable for the manipulation of real objects such as surveillance cameras, robots, or three-dimensional measuring machines.
  • mice There are known input peripherals for computers, commonly called mice, which comprise a shell on which the hand of the operator is based and which is fixed on a base able to slide on a flat surface.
  • Such a mouse is equipped with electrical sensors able to generate electrical signals destina ⁇ tion of the computer in response to movements of the mouse, to discriminate movements in two distinct directions, which is sufficient for most office applications, but is insufficient to allow manipulation of an object (virtual or real) in space, requiring control of six degrees of freedom.
  • US Pat. No. 6,333,733 discloses, for example, input peripherals which consist of a fixed base and a shell connected to the base by a kinematic link allowing three degrees of freedom of movement. translation and three degrees of freedom of rotation of the shell relative to the base. The operator moves the shell in space according to the movements he wants to im ⁇ primer to the manipulated object, and can simultaneously mobilize several degrees of freedom.
  • the software which uses the signals of the sensors equipping such an input peripheral is advantageously programmed in such a way that the movements of the controlled object faithfully reproduce. movements of the hull.
  • one of the degrees of freedom corresponds to a movement of the hull in a direction perpendi ⁇ cular to the support plane on which the base of the device rests.
  • This feature prevents the hand from resting on the hull and involves carpal support (ie on the heel of the hand) with wrist extension, which may cause a musculoskeletal disorder over time. known as carpal tunnel syndrome.
  • the object of the invention is to provide an input device which has the comfort of using a mouse, while allowing the manipulation of a significant number of degrees of freedom.
  • the invention more specifically relates to an input device for a computer or the like, comprising a mobile part manipulated by the operator and equipped with electric sensors capable of generating electrical signals. to the computer in response to movements of the mobile part imposed by the operator, wherein, according to the invention, the mobile part comprises a shell connected to a fixed base by means of a kinematic link arranged to allow any movement of the shell relative to the base with the exception of a movement in a direction substantially perpendicular to a bearing plane of the base.
  • the shell can then be manipulated in five degrees of freedom corresponding to two translations in directions substantially parallel to the support plane of the base and three rotations, which can be matched with the five corresponding degrees of freedom. of the manipulated object.
  • the sixth degree of freedom missing it can be controlled by a control device equipping the device.
  • a control device equipping the device it is possible to control at least five degrees of freedom of the manipulated object, while maintaining the hand in support, and while keeping a very instinctive correspondence between the displacement of the shell and the movements of the object handled.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an input device according to a first embodiment of FIG. invention
  • FIG. 2 is a view from above of FIG. 1, the shell of the input device having been partially cut along the line II-II of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view similar to FIG. 1 of an input device according to a second particular embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a view similar to FIG. 1 of an input device according to a third particular embodiment of the invention.
  • the input device 1 of the invention comprises a base 2 placed on a support plane 3, for example the operator's table.
  • the input device 1 comprises a shell 4 having an ergonomic curved shape adapted to facilitate handling.
  • the shell 4 is connected to the base 2 by means of a kinematic connection, here produced by a liai ⁇ son element 5 which extends between the base 2 and the shell 4.
  • the connecting element 5 has a spherical upper end 6 which is received in a spherical cavity 7 homologous to the shell 4, and a flat bottom end 8 which extends against a flat surface 9 of the base 2, here parallel to the support plane 3.
  • flat surface 9 is here parallel to the support plane 3. Alternatively, it could extend with an angle with respect to said support plane.
  • the scroll wheel 100 is a simple sector mounted pivoting on the shell 4 in a specific angular range.
  • the input device 1 is equipped with displacement sensors, not shown for the sake of clarity of the figures.
  • the input device 1 is equipped with auxiliary parts, namely a first slider 10 and a se ⁇ slider 15, which facilitate the installation of position sensors.
  • the first slider 10 is mounted on the base 2 to slide in the direction 14 (illustrated in Figure 2) which extends in an equatorial plane of the spherical end 6 parallel to the flat surface 9.
  • the first slider comprises slits 11 receiving studs 12 carried by uprights 13 integral with the base 2 and extending opposite one another on the other side and other of the flat surface 9.
  • the second slider 15 is mounted in the first slider 10 to slide in a direction 16 which extends in the aforementioned equatorial plane, perpendicular to the direction 14.
  • the second slider comprises tenons 17 (one of them is visible in an echorchê in FIG. 2), sliding in grooves 18 of the first slider 10.
  • the slides 10, 15 do not participate in the definition of the kinematic link between the shell 4 and the base 2. However, they can be used to limit the amplitude of the displacements of the shell 4 in the directions 14 and 16, by providing stops between the base 2 and the first slider 10, and between the second slider 15 and the first slider 10.
  • the spherical end 6 of the connecting element 5 comprises lugs 21 which extend in radial direc ⁇ tions contained in the aforementioned equatorial plane, and which have ends received in circular grooves 20 of the second slide 15 In this way, the second slider 15 is permanently centered on the spherical end 6 of the connecting element 5 and follows it in its movements.
  • the second slider 15 moves in the direction 16 by an amount equal to the displacement component of the shell 4 along said direction 16, and causes the first sled 10 to move of an amount equal to the composition of the displacement of the shell 4 parallel to the direction 14.
  • the spherical cavity 7 of the shell 4 has grooves 24 (these rai ⁇ nures are visible in section in Figure 2, the game en- being said grooves and the lugs 21 having been exaggerated) letting the pins 21 through the spherical cavity 7 of the shell 4, and allowing an angular displacement of the shell 4 about an axis contained in the aforementioned equatorial plane.
  • the connecting element 5 is rotated with the shell 4.
  • the connection thus instituted en ⁇ be the shell 4 and the connecting element 5 is similar to a homokinetic connection between two axle shafts con- currents.
  • two sensors can be arranged between the second slide 15 and the shell 4, which measure displa ⁇ cements in the transverse direction, and whose indications make it possible to determine the rotations of the co ⁇ around two perpendicular axes. which extends in the aforementioned equatorial plane.
  • the software which exploits the signals of the captors of the input device is programmed to move the object manipulated at a speed proportional to the difference between an equilibrium position of the hull (or wheel) and a spread position imposed by the operator.
  • the input device 1 is equipped with coil springs 22 which extend between the uprights 13 of the base 2 and the second slide 15.
  • the springs 22 work only in tension and exert a return force of the second slider 15 to a central position shown in Figure 2 in which the springs 22 exert all the same effort and extend in substantially concurring di ⁇ rections.
  • the return of the second slider 15 also causes the return of the first slider 10 but also the return of the connecting element 5, and finally the return of the hull 4. It should be noted that the return exerted by the springs 22 relates only to the translational movement of the various elements recalled, and none ⁇ the rotational movements of the shell 4 or the connecting element 5.
  • a helical spring 23 (visible in Figure 1) extends between the second coulis ⁇ bucket 15 and the shell 4 having ends stopped on each of the aforementioned elements.
  • the spring 23 exerts a return force tending to return the shell 4 in an equilibrium angular position.
  • the return of the co ⁇ 4 also causes the return of the connecting element 5 to the position shown in Figure 2.
  • the springs 22, 23 thus define a unique equilibrium posi ⁇ tion of the shell to which it returns when it is not manipulated.
  • the scroll wheel 100 is itself recalled to an equilibrium position cen ⁇ tre its angular range of deflection, by means of a simple leaf spring (not shown).
  • a torsion spring can be provided.
  • the equilibrium positions of the shell 4 and the wheel 100 make it possible to measure a difference between said equilibrium positions and the positions in which the operator places the shell or the wheel.
  • first slider 10 and the second slider 15 never directly undergo the force imposed by the hand of the operator. In particular, they do not undergo any transverse force, transmitted directly from the shell 4 to the base 2 by the connecting element 5.
  • the slides 10, 15 undergo only drive forces in a plane parallel to the surface. plane face 9 of the base 2, as well as the efforts of the reminder energies 22,23. They are therefore very little solicited.
  • the connecting element 5 'always comprises a first spherical end 6' which cooperates with a homologous cavity 7 'of the shell 4', allowing the transmission of the force of hand support on the co ⁇ 4 'directly to the base 2'.
  • the lugs and grooves of the previous embodiment are replaced by curved flanks 30 worn at the first end cooperating with compatible grooves 31 carried by the shell 4 '.
  • These grooves 30,31 enable the rotation connection of the shell 4 and the connecting element 5 'about an axis, while allowing the shell to be deflected according to directions contained in the equatorial plane.
  • the second slider 15 ' To center the second slider 15 'permanently on the connecting element 5', the second slider 15 'comprises a spherical cavity 32 which cooperates with a spherical bearing 33 homologous to the shell 4, the spherical cavity and the homologous bearing having even center as the spherical end 6 '.
  • the connecting element 5 '' is here a diabolo made of anisotropic elastomer material, which can be elastically deformed under the action of torsion forces around an axis. Z symmetry of revolution, and bending about axes perpendicular to said axis symé ⁇ trie.
  • the diabolo 5 '' is arranged so that the axis Z of revolution symmetry of the diabolo extends in the transverse direction.
  • Diabolo 5 '' has a first end - S '' which is embedded in the shell 4 '' and a second end 8 7 'which is embedded in a base 40 of the se ⁇ cond slide 15' which is common support against the flat surface 9 '' of the base 2 ''.
  • the connecting element 5 '' is therefore no longer directly in contact with the plane surface surface 9 '', but remains in abutment against it via the base 40, this support providing a connection allowing the diabolo to slide on the flat surface 9 '', so that the second end of the connecting element is slidably received on the base in a manner similar to the preceding examples.
  • the shell 4 '' can thus be dé ⁇ placed in two directions parallel to the flat surface 9 '.
  • the diabolo 5 '' thus realizes a kinematic connection between the base 2 '' and the shell 4 '' allowing five degrees of freedom, while allowing a hand support on the shell 4 '', this support being transmitted via the diabolo 5 '' and the base 40 of the second slider 15 '' towards the base 2 ''.
  • the diabolo has a significant stiffness in compression in the Z direction, much greater than its flexural stiffness and torsion.
  • the scrolling mechanism is illustrated as being positioned on the shell, the wheel can be placed on the fixed base.
  • the base may be to be an integral part of a chassis, a desk or a keyboard.
  • the return means may alternatively consist of elastomer elements, such as for example a tubular element. which extends between the second slider and the hull.
  • control element of the sixth degree of freedom has been illustrated as being a scroll wheel, it will also be possible to use other control members, such as a mini-stick, or a button of the type used for the control of the sixth degree of freedom. control of car windows.
  • the control member may be installed on the shell as illustrated, or on the base. If necessary, it will be possible to add other control members to control additional degrees of freedom (useful for manipulating robot arms for example), or other functionalities (selection buttons for example).

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Abstract

L'invention concerne un périphérique d'entrée (1) pour ordinateur ou similaire, comportant une partie mobile manipulée par l'opérateur et équipé de capteurs électriques aptes à générer des signaux électriques à destination de l'ordinateur en réponse à des mouvements de la partie mobile imposés par l'opérateur, caractérisé en ce que la partie mobile comprend une coque (4) reliée à une base fixe (2) au moyen d'une liaison cinématique agencée pour autoriser tout mouvement de la coque (4) par rapport à la base (2) à l'exception d'un déplacement selon une direction sensiblement perpendiculaire à un plan d'appui de la base (2).

Description

Périphérique d'entrée pour ordinateur ou similaire
L'invention concerne un périphérique d'entrée pour ordinateur, utilisable pour la manipulation à l'écran d'objets virtuels dans des domaines aussi variés que la conception assistée par ordinateur (CAO) , l'infographie, les jeux vidéo, ou l'imagerie médicale, et utilisable également pour la manipulation d'objets réels tels que des caméras de surveillance, des robots, ou des machines à mesurer tridimensionnelles.
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
On connaît des périphériques d'entrée pour ordi¬ nateur, appelés communément souris, qui comportent une coque sur laquelle s'appuie la main de l'opérateur et qui est fixée sur une base apte à glisser sur une surface plane. Une telle souris est équipée de capteurs électri¬ ques aptes à générer des signaux électriques à destina¬ tion de l'ordinateur en réponse à des mouvements de la souris, permettant de discriminer des mouvements selon deux directions distinctes, ce qui suffit pour la plupart des applications bureautiques, mais est insuffisant pour permettre une manipulation d'un objet (virtuel ou réel) dans l'espace, nécessitant la commande de six degrés de liberté.
On connaît par ailleurs, par exemple du document US 6 333 733, des périphériques d'entrée qui sont consti¬ tués d'une base fixe et d'une coque reliée à la base par une liaison cinématique autorisant trois degrés de liber- té de translation et trois degrés de liberté de rotation de la coque par rapport à la base. L'opérateur déplace la coque dans l'espace au gré des mouvements qu'il veut im¬ primer à l'objet manipulé, et peut mobiliser simultané¬ ment plusieurs degrés de liberté. Le logiciel qui ex- ploite les signaux des capteurs équipant un tel périphé¬ rique d'entrée est avantageusement programmé de façon que les mouvements de l'objet commandé reproduisent fidèle- ment les mouvements de la coque.
Néanmoins, l'un des degrés de liberté correspond à un mouvement de la coque selon une direction perpendi¬ culaire au plan d'appui sur lequel repose la base du pé- riphérique. Cette caractéristique empêche le repos de la main sur la coque et implique un appui carpien (c'est-à- dire sur la talon de la main) avec extension du poignet, ce qui risque d'engendrer dans le temps un trouble muscu- losquelettique connu sous le nom de syndrome du canal carpien.
OBJET DE L'INVENTION
L'invention a pour but de proposer un périphéri¬ que d'entrée qui présente le confort d'utilisation d'une souris, tout en permettant la manipulation d'un nombre significatif de degrés de liberté.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention a plus précisément pour objet un pé- riphérique d'entrée pour ordinateur ou similaire, compor¬ tant une partie mobile manipulée par l'opérateur et équi¬ pé de capteurs électriques aptes à générer des signaux électriques à destination de l'ordinateur en réponse à des mouvements de la partie mobile imposés par l'opérateur, dans lequel, selon l'invention, la partie mobile comprend une coque reliée à une base fixe au moyen d'une liaison cinématique agencée pour autoriser tout mouvement de la coque par rapport à la base à l'exception d'un déplacement selon une direction sensiblement perpen- diculaire à un plan d'appui de la base.
La coque peut alors être manipulée selon cinq de¬ grés de liberté correspondant à deux translations selon des directions sensiblement parallèles au plan d'appui de la base et trois rotations, qui peuvent être mis en cor- respondance avec les cinq degrés de liberté correspon- dants de l'objet manipulé.
Quant au sixième degré de liberté manquant, il peut être contrôlé par un organe de commande équipant le périphérique. Ainsi, il est possible de contrôler au moins cinq degrés de liberté de l'objet manipulé, tout en conservant la main en appui, et tout en gardant une correspondance très instinctive entre les déplacements de la coque et les déplacements de l'objet manipulé.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit en référence aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un périphérique d'entrée selon un premier mode particu¬ lier de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue de dessus de la figure 1, la coque du périphérique d'entrée ayant été partielle- ment découpée selon la ligne II-II de la figure 1.
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 d'un périphérique d'entrée selon un deuxième mode parti¬ culier de réalisation de l'invention ;
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 d'un périphérique d'entrée selon un troisième mode parti¬ culier de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, le périphérique d'entrée 1 de l'invention comporte une base 2 posée sur un plan d'appui 3, par exemple la table de l'opérateur.
Le périphérique d'entrée 1 comporte une coque 4 ayant une forme bombée ergonomique apte à faciliter la prise en main. La coque 4 est reliée à la base 2 au moyen d'une liaison cinématique, ici réalisée par un élément de liai¬ son 5 qui s'étend entre la base 2 et la coque 4. L'élément de liaison 5 a une extrémité supérieure sphéri- que 6 qui est reçue dans une cavité sphérique 7 homologue de la coque 4, et une extrémité inférieure plane 8 qui s'étend contre une surface plane 9 de la base 2, ici pa¬ rallèle au plan d'appui 3.
On notera que la surface plane 9 est ici paral¬ lèle au plan d'appui 3. En variante, elle pourrait s'étendre avec un angle par rapport audit plan d'appui.
Pour la suite, on appellera direction transverse la direction perpendiculaire à la surface plane 9.
Ces dispositions permettent les mouvements sui¬ vants: - des rotations de la coque 4 par rapport à la base 2 sous l'effet d'un couple imposé par la main de l'opérateur sur la coque 4 autour du centre de l'extrémité supérieure sphérique 6 de l'élément de liai¬ son 5 ; - des translations de la coque 4 par rapport à la base 2 sous l'effet d'un effort dans le plan de base im¬ posé par la main de l'opérateur, lors desquelles l'extrémité inférieure plane 8 de l'élément de liaison 5 glisse sur la surface plane 9 de la base 2. Les rotations confèrent à la coque 4 trois degrés de liberté de rotation, tandis que les translations confèrent à la coque 4 deux degrés de liberté de transla¬ tion.
On notera qu'un effort exercé par la main de l'opérateur sur la coque 4 selon la direction transverse est transmis directement à la base 2 par l'élément de liaison 5 et n'entraîne aucun mouvement de la coque 4. La main de l'opérateur peut donc reposer sur la coque 4, ce qui permet de soulager le bras et évite tout appui car- pien. Les cinq degrés de liberté de la coque 4 permis par la liaison cinématique entre la coque 4 et la base 2 sont avantageusement exploités pour figurer les cinq de¬ grés de liberté correspondants d'un objet virtuel ou réel manipulé à l'aide du périphérique d'entrée de 1' invention.
Quant au sixième degré, en l'occurrence celui qui correspond à une translation selon la direction trans¬ verse interdite par la liaison cinématique, il est con- trôlé au moyen d'une molette de défilement 100 portée par la coque 4. Ici, la molette de défilement 100 est un sim¬ ple secteur monté pivotant sur la coque 4 dans une plage angulaire déterminée.
Pour mesurer les déplacements de la coque 4 par rapport à la base 2, le périphérique d'entrée 1 est équi¬ pé de capteurs de déplacement, non représentés dans un souci de clarté des figures.
Afin de faciliter la mesure des mouvements de la coque, on équipe le périphérique d'entrée 1 de pièces auxiliaires, à savoir un premier coulisseau 10 et un se¬ cond coulisseau 15, qui facilitent la mise en place de capteurs de position.
Le premier coulisseau 10 est monté sur la base 2 pour coulisser selon la direction 14 (illustrée à la fi- gure 2) qui s'étend dans un plan équatorial de l'extrémité sphérique 6 parallèle à la surface plane 9. A cet effet, et comme cela est visible à la figure 1, le premier coulisseau comporte des fentes 11 recevant des tenons 12 portés par des montants 13 solidaires de la base 2 et qui s'étendent en regard l'un de l'autre de part et d'autre de la surface plane 9.
Le second coulisseau 15 est monté dans le premier coulisseau 10 pour coulisser selon une direction 16 qui s'étend dans le plan équatorial précité, perpendiculaire- ment à la direction 14. A cet effet, le second coulisseau comporte des tenons 17 (l'un deux est visible dans un écorchê à la figure 2) , coulissant dans des rainures 18 du premier coulisseau 10.
Les coulisseaux 10,15 ne participent pas à la dé- finition de la liaison cinématique entre la coque 4 et la base 2. Mais ils peuvent servir pour limiter l'amplitude des déplacements de la coque 4 dans les directions 14 et 16, en prévoyant des butées entre la base 2 et le premier coulisseau 10, ainsi qu'entre le second coulisseau 15 et le premier coulisseau 10.
L'extrémité sphérique 6 de l'élément de liaison 5 comporte des ergots 21 qui s'étendent selon des direc¬ tions radiales contenues dans le plan équatorial précité, et qui ont des extrémités reçues dans des rainures circu- laires 20 du second coulisseau 15. De la sorte, le second coulisseau 15 est en permanence centré sur l'extrémité sphérique 6 de l'élément de liaison 5 et la suit dans ses déplacements.
Lors d'un déplacement de la coque 4, le second coulisseau 15 se déplace selon la direction 16 d'une quantité égale à la composante du déplacement de la coque 4 selon ladite direction 16, et entraîne le premier cou¬ lisseau 10 à se déplacer d'une quantité égale à la compo¬ sante du déplacement de la- coque 4 parallèle à la direc- tion 14.
On notera que pour permettre la rotation de la coque 4 malgré la présence des ergots 21, la cavité sphé¬ rique 7 de la coque 4 comporte des rainures 24 (ces rai¬ nures sont visibles en coupe sur la figure 2, le jeu en- tre lesdites rainures et les ergots 21 ayant été exagéré) laissant passer les ergots 21 au travers de la cavité sphérique 7 de la coque 4, et autorisant un débattement angulaire de la coque 4 autour d'un axe contenu dans le plan équatorial précité. On notera que lors d'une rota- tion de la coque 4 ayant une composante selon la direc- tion transverse, l'élément de liaison 5 est entraîné en rotation avec la coque 4. La liaison ainsi instituée en¬ tre la coque 4 et l'élément de liaison 5 s'apparente à une liaison homocinétique entre deux arbres d'axes con- courants.
Ces dispositions permettent la mise en place ai¬ sée de capteurs pour la détermination des différents mou¬ vements de la coque 4.
On pourra ainsi disposer un capteur de déplace- ment entre la base 2 et le premier coulisseau 10, ce qui permet de connaître le déplacement de la coque 4 selon la direction 14.
On peut également disposer un capteur de déplace¬ ment entre le premier coulisseau 10 et le second coulis- seau 15, ce qui permet de connaître le déplacement de la coque 4 selon la direction 16.
On peut encore disposer un capteur de position entre le second coulisseau 15 et l'extrémité de l'un des ergots 21, ce qui permet de connaître la rotation de la coque 4 autour d'un axe perpendiculaire aux directions 14 et 16, donc parallèle à la direction transverse.
On peut enfin disposer deux capteurs entre le se¬ cond coulisseau 15 et la coque 4, qui mesurent des dépla¬ cements selon la direction transverse, et dont les indi- cations permettent de déterminer les rotations de la co¬ que autour de deux axes perpendiculaires qui s'étendant dans le plan équatorial précité.
Enfin, pour le sixième degré de liberté contrôlé par la molette de défilement 100, un simple capteur de rotation disposé sur l'axe de celle-ci fait l'affaire.
Il est avantageux de contrôler non pas les dépla¬ cements eux-mêmes, mais les vitesses de déplacement. Pour ce faire, le logiciel qui exploite les signaux des cap¬ teurs du périphérique d'entrée est programmé pour dépla- cer l'objet manipulé à une vitesse proportionnelle à l'écart entre une position d'équilibre de la coque (ou de la molette) et une position écartée imposée par 1'opérateur.
Pour définir une position d'équilibre de la co- que, le périphérique d'entrée 1 est équipé de ressorts hélicoïdaux 22 qui s'étendent entre les montants 13 de la base 2 et le second coulisseau 15. Les ressorts 22 tra¬ vaillent uniquement en traction et exercent un effort de rappel du second coulisseau 15 vers une position centrale illustrée à la figure 2 dans laquelle les ressorts 22 exercent tous le même effort et s'étendent selon des di¬ rections sensiblement concourantes.
Le rappel du second coulisseau 15 entraîne égale¬ ment le rappel du premier coulisseau 10 mais aussi le rappel de l'élément de liaison 5, et, enfin , le rappel de la coque 4. Il est à remarquer que le rappel exercé par les ressorts 22 ne concerne que les mouvement de translation des différents éléments rappelés, et aucune¬ ment les mouvements de rotation de la coque 4 ou de l'élément de liaison 5.
Pour parfaire le rappel, un ressort hélicoïdal 23 (visible à la figure 1) s'étend entre le second coulis¬ seau 15 et la coque 4 en ayant des extrémités arrêtées sur chacun des éléments précités. Une rotation de la co- que 4 autour d'un axe parallèle à la direction transverse sollicite le ressort 23 en torsion, tandis qu'une rota¬ tion autour d'un axe perpendiculaire à la direction transverse sollicite le ressort 23 en compression asymé¬ trique. Dans les deux cas, le ressort 23 exerce un effort de rappel tendant à ramener la coque 4 dans une position angulaire d'équilibre. Etant donné la liaison homocinéti- que instituée par les ergots 21 et les rainures 24 entre l'élément de liaison 5 et la coque 4, le rappel de la co¬ que 4 provoque également le rappel de l'élément de liai- son 5 vers la position illustrée à la figure 2. Les ressorts 22, 23 définissent ainsi une posi¬ tion d'équilibre unique de la coque vers laquelle elle revient lorsqu'elle n'est pas manipulée.
Pour finir, la molette de défilement 100 est elle-même rappelée vers une position d'équilibre au cen¬ tre de sa plage angulaire de débattement, au moyen d'un simple ressort à lame (non représenté) . En variante, on peut prévoir un ressort de torsion.
Les positions d'équilibre de la coque 4 et de la molette 100 permettent de mesurer un écart entre lesdites positions d'équilibre et les positions dans lesquelles l'opérateur place la coque ou la molette.
On remarquera que le premier coulisseau 10 et le second coulisseau 15 ne subissent jamais directement l'effort imposé par la main de l'opérateur. En particu¬ lier, ils ne subissent aucun effort transverse, transmis directement de la coque 4 vers la base 2 par l'élément de liaison 5. Les coulisseaux 10,15 subissent uniquement des efforts d'entraînement selon un plan parallèle à la sur- face plane 9 de la base 2, ainsi que les efforts des res¬ sorts de rappel 22,23. Ils ne sont donc que très peu sol¬ licités.
Selon un deuxième mode particulier de réalisation illustré à la figure 3, l'élément de liaison 5' comporte toujours une première extrémité sphérique 6' qui coopère avec une cavité homologue 7' de la coque 4', permettant la transmission de l'effort d'appui de la main sur la co¬ que 4' directement à la base 2' . Cependant, les ergots et rainures du mode de réalisation précédent sont remplacés par des cannelures à flancs courbes 30 portées la pre¬ mière extrémité coopérant avec des cannelures compatibles 31 portées par la coque 4' . Ces cannelures 30,31 permet¬ tent la liaison en rotation de la coque 4 et de l'élément de liaison 5' autour d'un axe, tout en permettant un dé- battement de la coque selon des directions contenues dans le plan équatorial . Pour centrer le deuxième coulisseau 15' en permanence sur l'élément de liaison 5', le deuxième coulisseau 15' comporte une cavité sphérique 32 qui coopère avec une portée sphérique 33 homologue de la coque 4, la cavité sphérique et la portée homologue ayant même centre que l'extrémité sphérique 6' .
Selon un troisième mode particulier de réalisa¬ tion illustré à la figure 4, l'élément de liaison 5'' est ici un diabolo en matière élastomère anisotrope, pouvant être élastiquement déformé sous l'action efforts de tor¬ sion autour d'un axe Z de symétrie de révolution, et de flexion autour d'axes perpendiculaires audit axe de symé¬ trie. Ici, le diabolo 5'' est disposé de sorte que l'axe Z de symétrie de révolution du diabolo s'étende selon la direction transverse.
Le diabolo 5'' comporte une première extrémité - S'' qui est encastrée dans la coque 4'', et une seconde extrémité 87' qui est encastrée dans un socle 40 du se¬ cond coulisseau 15'' qui est en appui libre contre la surface plane 9' ' de la base 2'' . L'élément de liaison 5'' n'est donc plus directement en contact avec la sur¬ face plane 9'', mais reste en appui contre celle-ci via le socle 40, cet appui fournissant une liaison permettant un coulissement du diabolo sur la surface plane 9' ' , de sorte que la seconde extrémité de l'élément de liaison est reçu à coulissement sur la base de façon similaire aux exemples précédents. La coque 4'' peut ainsi être dé¬ placée selon deux directions parallèles à la surface plane 9' . Par ailleurs, l'élasticité du diabolo 5'' auto¬ rise des débattements de la coque 4' ' selon des axes pa¬ rallèles à la surface plane 9' ' , et une rotation de la coque 4'' autour de la direction transverse, organisant une liaison cinématique entre la coque 4'' et la base 2' ' de type sphérique, similaire à celle des exemples précé- dents .
Au total, le diabolo 5'' réalise donc une liaison cinématique entre la base 2'' et la coque 4'' permettant cinq degrés de liberté, tout en permettant un appui de la main sur la coque 4'', cet appui se transmettant via le diabolo 5'' et le socle 40 du second coulisseau 15'' vers la base 2' ' .
A cet égard, on notera que le diabolo présente une raideur importante en compression selon la direction Z, bien plus grande que ses raideurs de flexion et de torsion.
On remarquera que le second coulisseau 15'' est toujours monté à coulissement dans le premier coulisseau
10'', de sorte que le premier coulisseau 10'' empêche le second coulisseau 15'' de tourner autour de la direction transverse, qui empêche lui-même la seconde extrémité 8'' du diabolo de tourner. Cette disposition permet d'organiser un rappel de la coque en rotation autour de la direction transverse, venant compléter un rappel lors des débattements de la coque 4'' obtenu par simple appui des extrémités du diabolo 5'' .
On remarquera également que, du fait de l'encastrement de l'extrémité 8'' du diabolo S'' dans le socle 40 du second coulisseau 15'', ce dernier reste en permanence centré sur l'axe Z du diabolo 5'' .
L'invention n'est pas limitée aux modalités par¬ ticulières de l'invention qui viennent d'être décrites, mais bien au contraire englobe toute variante entrant dans le cadre de l'invention tel que défini par les re- vendications .
En particulier, bien que l'on ait illustré la mo¬ lette de défilement comme étant positionnée sur la coque, on pourra placer la molette sur la base fixe.
Bien que l'on ait illustré le périphérique d'entrée avec une base indépendante, ladite base pourra faire partie intégrante d'un châssis, un pupitre ou en¬ core un clavier.
Bien que l'on ait illustré les moyens de rappel de la coque vers sa position d'équilibre comme étant constitués de ressorts hélicoïdaux, les moyens de rappel peuvent en variante être constitués d'éléments en élasto- mère, comme par exemple un élément tubulaire qui s'étend entre le second coulisseau et la coque.
Bien que l'on ait illustré l'organe de commande du sixième degré de liberté comme étant une molette de défilement, on pourra également utiliser d'autres organes de commande, comme un minimanche, ou encore un bouton du type de ceux utilisés pour la commande des vitres de voi¬ ture. L'organe de commande pourra être installé sur la coque comme illustré, ou encore sur la base. Si besoin, on pourra ajouter d'autres organes de commande pour com¬ mander des degrés de libertés supplémentaires (utiles pour manipuler des bras de robot par exemple) , ou d'autres fonctionnalités (boutons de sélection par exem- pie) .

Claims

REVENDICATIONS
1. Périphérique d'entrée (1) pour ordinateur ou similaire, comportant une partie mobile manipulée par l'opérateur et équipé de capteurs électriques aptes à gé¬ nérer des signaux électriques à destination de l'ordinateur en réponse à des mouvements de la partie mo¬ bile imposés par l'opérateur, caractérisé en ce que la partie mobile comprend une coque (4) reliée à une base fixe (2) au moyen d'une liaison cinématique agencée pour autoriser tout mouvement de la coque (4) par rapport à la base (2) à l'exception d'un déplacement selon une direc¬ tion sensiblement perpendiculaire à un plan d'appui de la base (2) .
2. Périphérique d'entrée selon la revendication
1, caractérisé en ce que la liaison cinématique comprend un élément de liaison (5) ayant une première extrémité
(6) coopérant avec la coque (4) pour réaliser une liaison de type sphérique, et une seconde extrémité (8) plane re- çue à glissement contre une surface plane (9) de la base (2) .
3. Périphérique d'entrée selon la revendication
2, caractérisé en ce que la première extrémité (6) de l'élément de liaison (5) est sphérique et est reçue dans une cavité homologue de la coque (4) .
4. Périphérique d'entrée selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première extrémité (6) de l'élément de liaison (5) et la coque (4) comportent des moyens de coopération pour autoriser un débattement de la coque (4) autour d'un axe contenu dans un plan parallèle à la surface plane (9) de la base, tout en liant en rota¬ tion l'élément de liaison (5) et la coque (4) autour d'un axe perpendiculaire audit plan.
5. Périphérique d'entrée selon la revendication 3 et la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de coopération comportent des ergots (21) qui s'étendent dans un plan équatorial de l'extrémité sphérique (6) pa¬ rallèle à la surface plane (9) de la base, les ergots (21) s'étendant au travers de rainures (24) de la cavité sphérique (7) de la coque (4) qui autorisent un débatte¬ ment de la coque (4) autour d'un axe contenu dans le plan équatorial .
6. Périphérique selon la revendication 3 et la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de coo- pération comportent des cannelures à flancs courbes (30,31) s'étendant entre la coque (4') et la première ex¬ trémité (6') de l'élément de liaison (5') .
7. Périphérique d'entrée selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un premier coulisseau (10) monté à coulissement sur la base (2) selon une pre¬ mière direction (14) contenue dans un plan parallèle à la surface plane (9) de la base (2) , et un second coulis- seau (15) monté à coulissement dans le premier coulisseau (10) selon une seconde direction (16) également contenue dans ledit plan et perpendiculaire à la première direc¬ tion (14) , le second coulisseau (15) comportant des moyens (20,24 ; 33,34) de son centrage sur l'élément de liaison (5) .
8. Périphérique selon la revendication 2, carac- térisé en ce que l'élément de liaison comprend un organe élastique anisotrope (5'') en appui d'une part sur la surface plane de la base et d'autre par sur la coque, en étant apte à fléchir élastiquement selon des directions parallèles à la surface plane (9'') de la base (2'') .
9. Périphérique d'entrée selon la revendication
1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de rappel (22,23) de la coque (4) vers une position d'équilibre.
10. Périphérique d'entrée selon la revendication 7 et la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de rappel comportent des ressorts hélicoïdaux (22) qui s'étendent entre la base (2) et le second coulisseau (15) .
11. Périphérique d'entrée selon la revendication 7 et la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de rappel comportent un ressort hélicoïdal (23) qui s'étend entre la coque (4) et le second coulisseau (15) et qui comporte une extrémité arrêtée sur la coque 4 et une extrémité arrêtée sur le second coulisseau (15) .
12. Périphérique d'entrée selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de commande
(100) d'un degré de liberté supplémentaire.
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