WO2020217230A1 - Универсальное беспроводное управляющее устройство - Google Patents

Универсальное беспроводное управляющее устройство Download PDF

Info

Publication number
WO2020217230A1
WO2020217230A1 PCT/IB2020/053934 IB2020053934W WO2020217230A1 WO 2020217230 A1 WO2020217230 A1 WO 2020217230A1 IB 2020053934 W IB2020053934 W IB 2020053934W WO 2020217230 A1 WO2020217230 A1 WO 2020217230A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control device
devices
buttons
universal wireless
wireless control
Prior art date
Application number
PCT/IB2020/053934
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Константин БОРИСОВ
Original Assignee
Константин БОРИСОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Константин БОРИСОВ filed Critical Константин БОРИСОВ
Priority to US17/594,613 priority Critical patent/US20220051556A1/en
Publication of WO2020217230A1 publication Critical patent/WO2020217230A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/20—Input arrangements for video game devices
    • A63F13/21—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types
    • A63F13/211—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types using inertial sensors, e.g. accelerometers or gyroscopes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/20—Input arrangements for video game devices
    • A63F13/23—Input arrangements for video game devices for interfacing with the game device, e.g. specific interfaces between game controller and console
    • A63F13/235—Input arrangements for video game devices for interfacing with the game device, e.g. specific interfaces between game controller and console using a wireless connection, e.g. infrared or piconet
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/20—Input arrangements for video game devices
    • A63F13/24—Constructional details thereof, e.g. game controllers with detachable joystick handles
    • 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
    • G06F3/02—Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
    • G06F3/023—Arrangements for converting discrete items of information into a coded form, e.g. arrangements for interpreting keyboard generated codes as alphanumeric codes, operand codes or instruction codes
    • G06F3/0238—Programmable keyboards
    • 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
    • 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
    • G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors
    • 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
    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
    • G06F3/0383—Signal control means within the pointing device
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0047—Navigation or guidance aids for a single aircraft
    • G08G5/0069—Navigation or guidance aids for a single aircraft specially adapted for an unmanned aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/20—Remote controls

Definitions

  • the declared utility model relates to the field of electronics and instrumentation, namely to the means of remote control of other devices with the ability to move them with several levels of freedom, and can be used to control an unmanned aerial vehicle, model aircraft, personal computer, be used on the basis of gaming platforms and with others electronic devices where the user needs to send navigation signals.
  • control devices Many different types have been created for different purposes.
  • the most common control device is the so-called “mouse”, which outputs positioning variables in two dimensions for use in controlling applications in a computer.
  • control devices which include a so-called joystick, which outputs the positioning variables of the housing handle also in two dimensions.
  • a so-called joystick which outputs the positioning variables of the housing handle also in two dimensions.
  • additional buttons in combination with the casing handle, the number of positioning levels can be increased.
  • such a device only physically measures positioning in two dimensions.
  • a trackball trackball is also known which also provides data for two measurements.
  • a game pad often uses a small, joystick-like handle to measure positioning variables, and which can expand the controller's range of functionality to manipulate large amounts of data using additional buttons.
  • control device only performs an approximate analysis and does not perform absolute measurements, which means that in order for the software based on the absolute coordinates of the control device to work correctly, complex calculations must be performed in order to continuously monitor the state of the control device.
  • complex calculations must be performed in order to continuously monitor the state of the control device.
  • Such devices require regular calibration, otherwise they constantly accumulate errors that can quickly become critical, depending on the software.
  • An analogue of the claimed solution is RF patent JV 2333527 "Device for inputting information into a computer - anti-overload poly-joystick".
  • the device contains an outer shell that encloses the hand. Inside the shell, there is an inner shell shaped like a hand, and between the shells, on the contrary, the surfaces of the phalanges of the fingers are located sensitive elements. On the lower inner surface of the outer shell opposite the lower surfaces of the end phalanges of the fingers of the hand, there are control sensors connected by their sensitive elements in these places with the elastic inner shell of the device. Two-axis or One-axis joysticks, or buttons, or various combinations of various joysticks and buttons are used as control sensors
  • the outer shell is fixedly connected either by a strong element of the body, in which information is entered into a computer, for example, a vehicle or other controlled object, or with a gyro-stabilized surface in the zone of convenient reach of the operator.
  • the disadvantage of the analogue is a high level of signal transmission interference and inconvenience of use, since the hands quickly get tired, constantly being in the position shown in the figures to the description of the patent.
  • the closest analogue was the FT Aviator manipulator from Fluidity Tech (US patent 10, 198,086). So, in most cases, several controllers are usually used so that the user can control a control object that has more than three levels of freedom. In addition, any conventional control system that controls an object with six levels of freedom requires multiple controllers.
  • a set of independent controllers or input devices may be useful for transmitting many different rotation parameters (for example, pitch, yaw and roll) from the user to the control object (for example, an aircraft, underwater vehicles, spacecraft, control object in a virtual environment, etc.).
  • a set of independent controllers can be provided to control other navigation parameters such as movement (eg, movement along the x, y, and z axes) in three-dimensional (3D) space, speed, acceleration, and / or a variety of other command parameters.
  • the closest analogue describes several embodiments of a control system that allows the user to control an object up to six levels of freedom simultaneously and independently using one controller.
  • the prototype may include one control for receiving and transmitting rotational movements (for example, pitch, yaw and roll), and another control for receiving and transmitting translational movements (for example, displacement along X, Y, and Z). Both elements are housed in a combined hand controller for one user's hand.
  • a distinctive feature of the claimed utility model from its closest analogue is the absence of the need for constant use of the second hand to control the object in reality or in the game process.
  • the declared utility model differs from the closest analogue by its small dimensions, lighter weight and the absence of separate body parts that are used for control.
  • the objective of the claimed utility model is to create a compact and ergonomic independent control device that allows remote control of third-party objects, in particular unmanned aerial vehicles, measure variable hand positions in several (up to 9) freedom levels and with the ability to provide additional data for control, using in combined with positioning levels, separate control buttons, as well as provide the user with the ability to operate with one hand, while maintaining the possibility of long-term input of information without hand fatigue, which eliminates the formation of physical injuries and diseases of the user's hand.
  • a universal wireless control device comprising a handle body, sensors for measuring the position of the body, a device for movement, control buttons, a signal processing unit, a power supply, a communication channel with a controlled device, characterized in that the signal processing unit and the source power supplies are located in the handle body of the control device, and the handle body itself has an ergonomic shape adapted to be covered by the hand, and the devices for moving 1-3 are located in blind reach under the thumb and forefinger, while the devices for moving 1 and 2 are located in mutually opposite sides with displacement of the central axes from 0 to 20 degrees, and the control buttons are located under the devices for moving 1 and 2, as well as under the other fingers of the hand and on the side opposite to the fingers, and the position sensors of the devices for moving and moving the body form control axes by manipulating the device by means of movement or by the position of the handle body.
  • the distance between the end points of the central axes of the devices for moving 1 and 3 is 15 to 70 mm, and the distance from the end point the central axis of the device for moving 1 to the buttons under the fingers is from 25 to 85 mm, and the distance from the end points of the central axis of the devices for moving 1 and 2 is from 40 to 70 mm.
  • a gyroscope, accelerometer, compass, magnetometer or sensor combining all of the above are used as sensors for measuring the position of the handle body.
  • touch buttons as well as buttons protruding from the body by up to 2.5 mm, can be used as control buttons.
  • control buttons can have latching multi-position switches.
  • control buttons are set by the operator programmatically and / or using an additional control button located under the thumb, allows you to assign a new value to other buttons.
  • the communication channel with the controlled device can be an interface of the state of the control device and connections with other devices.
  • control device is equipped with a connector for contacting third-party electronic devices.
  • the communication channel with the controlled device can have a communication interface for communication with external devices or additional devices attached to the device.
  • additional devices may include, among others, a smartphone, tablet, force feedback device, jigs, or the like for interacting with a user of the control device.
  • the interface for communication with external devices or internal sensor inputs can be implemented using any suitable connector or connectors that are known to those skilled in the art, including but not limited to USB (Universal Serial Bus), Firewire, RS232, RS485, Ethernet, parallel Centronics port, GPIB (Universal Interface Bus), various wireless interfaces (such as Bluetooth and WLAN), etc. All the listed interfaces correspond to the existing standard interfaces, however, it should be understood that the interfaces for the claimed utility model may be created according to standards that will appear in the future, or even be non-standard interfaces.
  • FIG. 1 illustrates a side view of the control device.
  • FIG. 2 illustrates a view from the other side of the control device
  • the universal wireless control device includes devices for movement similar to analog sticks (1-3), which are located so that they are within 0.25 second blind reach under the thumb and forefinger.
  • Movement device (analog stick) 3 located away from another device for moving 1, and is controlled by the thumb.
  • Devices for movement 1 and 2 are located in mutually opposite directions with a shift of their central axes from 0 to 20 degrees.
  • the control device determines its position in space by forming two virtual axes, which are controlled by deviating the position of the handle body from the central axis using a 9-axis gyroscope-accelerometer-compass sensors.
  • the sensors are located inside the case and are activated either by pressing a button defined in the settings, or when the device is turned on (defined by the user).
  • the central axis of the virtual axes is set at the moment of activation of the virtual axes.
  • a biaxial position sensor 1a with a movement device 1 is located on the back of the control device and is located directly under the user's thumb. To the right of it there is a biaxial sensor 3a connected to a device for moving 3 reduced sizes to control minor functions or to program them for a push-button mode of operation.
  • a biaxial sensor 2a connected to the movement device 2, located under the index finger and opposed towards the sensor 1a in such a way that, during use, not only perform data input, but also act as an additional point of holding the control device in the hand.
  • the control device also has 15 control buttons that give out functional signals:
  • buttons (4-6) are located under the tips of the middle, ring and pinky fingers in the grooves for the fingers, which send the corresponding command signal only when pressed.
  • Each individual switch position will activate a specific number button permanently until the switch is moved to another position.
  • a group of three-position switches is recommended for assigning functions, accidental activation of which may negatively affect the overall control process or may pose a danger to the controlled device or to people.
  • This button is designed to be pressed by the phalanx of the thumb.
  • the declared utility model when connected via a wireless interface module to a computer, is defined as a game controller or as a virtual port for connecting telemetry.
  • the claimed utility model can be used in games or other software products as a game manipulator, and through the customizer program, you can set the values of buttons and devices for movement, disable or reassign axes, buttons and their functions. If necessary, the radio module is configured through the customizer program as an additional device for the declared utility model.
  • the declared utility model can be used in computer games, in driving vehicles, as well as for simulators. Simulators are used in various fields, for example, for training pilots, machine tool operators, doctors and the like.
  • a plurality of universal wireless control devices are contemplated that are coupled to a single interface device (not shown), eg, two control devices, where one control device is used to control one process and another control device is used to control another process.
  • a single interface device eg, two control devices, where one control device is used to control one process and another control device is used to control another process.
  • one device can be used to control the movements of a character
  • the second control device is used to control equipment, uses this character (for example, a car, etc.).
  • the user can simultaneously control several functions or actions at the same time.
  • Such a dual control device can be used to control other equipment that are known to those skilled in the art.
  • the claimed utility model can be used in the operation, training and / or programming of robots.
  • the operator can control the robot using the control device when operating the robot or when programming the robot to automatically perform tasks.
  • a robot in this case can be a device used in automated production processes, for example, on assembly lines in factories, etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

Универсальное беспроводное управляющее устройство, содержащее корпус-рукоятку, датчики для измерения положения корпуса, устройства для перемещения, кнопки управления, блок обработки сигналов, источник питания, канал связи с управляемым устройством, отличается тем, что блок обработки сигналов и источник питания расположены в корпусе-рукоятке управляющего устройства, а сам корпус-рукоятка имеет эргономичную форму, адаптированную для охвата кистью руки, а устройства расположены в слепой досягаемости, а датчики положения устройств для перемещения и движения корпуса формируют оси управления путем манипуляции устройствами для перемещения или положением корпуса-рукоятки.

Description

УНИВЕРСАЛЬНОЕ БЕСПРОВОДНОЕ УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Заявленная полезная модель относится к области электроники и приборостроения, а именно к средствам дистанционного управления другими устройствами с возможностью их перемещения с несколькими уровнями свободы, и может быть применена для управления беспилотным летательным аппаратом, авиамоделью, персональным компьютером, использоваться на базе игровых платформ и с другими электронными устройствами, где пользователю необходимо отправлять навигационные сигналы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для разных целей было создано много различных типов управляющих устройств. Наиболее распространенным управляющим устройством является так называемая «мышь», что выдает переменные позиционирования в двух измерениях для использования в операциях управления приложениями в компьютере.
Известны также другие управляющие устройства, которые включают в себя так называемый джойстик, который выдает переменные позиционирования рукоятки корпуса также в двух измерениях. Однако, используя в сочетании с рукояткой-корпусом дополнительные кнопки, можно увеличить количество уровней позиционирования. Однако следует понимать, что такое устройство физически измеряет позиционирования только в двух измерениях.
Известен также шаровой манипулятор «трекбол», который также выдает данные для двух измерений. В игровом планшете "геймпад" часто используют небольшую, напоминающий джойстик рукоятку для измерения переменных позиционирования, и которая может расширить диапазон функциональности контроллера для управления большим количеством данных, используя дополнительные кнопки.
Известно также управляющее устройство в виде руля, который предоставляет данные только в одном измерении.
Во многих разработанных решениях управляющее устройство осуществляет только приблизительный анализ и не осуществляет абсолютные измерения, а это значит, что для того, чтобы программное обеспечение, основанное на абсолютных координатах управляющего устройства, работало правильно, необходимо проводить сложные вычисления, чтобы непрерывно отслеживать состояние управляющего устройства. Такие устройства требуют регулярной калибровки, в противном случае они постоянно накапливают ошибки, которые быстро могут стать критическими, в зависимости от программного обеспечения.
Для прикладных программ для промышленного или профессионального применения двух уровней измерений часто бывает недостаточно и есть необходимость в измерении и анализе большего количества физических переменных позиционирования. Для этой цели в литературе можно найти несколько решений, например решение по патенту WO 8805942, где показано устройство джойстика, что имеет шесть уровней свободы, в US 5854622, где показан джойстик для измерения движения по шести уровням свободы, или в US 5565891, где показан ручной контроллер с шестью уровнями свободы.
Однако указанные решения являются сложными в использовании и дорогими в производстве, и / или они могут быть трудны в реализации в некоторых прикладных областях, в зависимости от их геометрических размеров и конструкции.
Все вышеупомянутые решения рассчитаны на ручное управляющее устройство для управления некоторыми внешними процессами, например в компьютерной игре или для управления оборудованием, транспортным средством или другими машинами.
Также известен и широко применяется способ ввода информации в ЭВМ с использованием клавиатуры и джойстика, при котором задействованы дисплей и блок управления. Нажимая на клавиши клавиатуры или джойстика, оператор инициирует передачу соответствующих электронных кодов на блок управления. Получая электронные коды, блок управления генерирует соответствующие управляющие команды.
Также известен патент US 7379052 «Ручные устройства управления компьютером», по которым устройство крепится к руке ремнем или другими способами, а управляющим элементом устройства может быть трекбол, джойстик, сенсорная панель или другое устройство, которым можно управлять большим пальцем пользователя отдельно или в сочетании с одним или несколькими переключателями, что нажимаются кончиками пальцев и обеспечивают функциональную эквивалентность стандартной компьютерной мыши или трекбола.
Недостатками указанного аналога является функциональная неравномерность нагрузки на пальцы. Практически все функции выполняются большим пальцем руки, а остальные пальцы руки не действуют. Это снижает эффективность и скорость управления.
Аналогом заявленного решения является патент РФ JV 2333527 «Устройство ввода информации в ЭВМ - противоперегрузочный полиджойстик».
Согласно патенту N° 2333527 устройство содержит внешнюю оболочку, охватывающую кисть руки. Внутри оболочки расположена внутренняя оболочка, имеющая форму кисти руки, а между оболочками наоборот поверхности фаланг пальцев расположены чувствительные элементы. На нижней внутренней поверхности внешней оболочки напротив нижних поверхностей концевых фаланг пальцев руки расположены управляющие датчики, соединенные своими чувствительными элементами в этих местах с эластичной внутренней оболочкой устройства. В качестве управляющих датчиков используются двукоординатные или Однокоординатный джойстики, или кнопки, или различные комбинации различных джойстиков и кнопок
У аналога внешняя оболочка неподвижно соединена или крепким элементом корпуса, в котором ведется ввод информации в ЭВМ, например транспортного средства или иного управляемого объекта, или с гиростабилизированной поверхностью в зоне удобной досягаемости оператора.
Недостатком аналога является высокий уровень помех передачи сигнала и неудобство пользования, так как руки быстро устают, постоянно находясь в положении, показанном на рисунках к описанию патента.
Ближайшим аналогом (прототипом) был избран манипулятор FT Aviator компании Fluidity Tech (патент US 10, 198,086). Так, в большинстве случаев обычно используется несколько контроллеров для того, чтобы пользователь мог контролировать объект управления, имеющий более трех уровней свободы. Кроме того, для любой обычной системы управления, которая управляет объектом, имеющим шесть уровней свободы, нужно несколько контроллеров. Например, набор независимых контролеров или устройств ввода (например, джойстики, управляющие колонки, циклические джойстики, ножные педали и / или другие независимые контролеры, которые могут быть известны одному или нескольким специалистам в данной области) могут быть применимы для передачи множества различных параметров вращения (например, тангажа, рыскания и крена) от пользователя к объекту управления (например, летательного аппарата, подводных аппаратов, космического корабля, объекта управления в виртуальной среде и т.д.). Аналогично, набор независимых контролеров может быть предоставлен для управления другими навигационными параметрами, такими как перемещение (например, перемещение по осям х, у и z) в трехмерном (3D) пространстве, скорости, ускорения и / или множество других параметров команды.
Ближайший аналог описывает несколько вариантов осуществления системы управления, которая позволяет пользователю контролировать объект до шести уровней свободы одновременно и независимо, используя один контроллер. В первом варианте прототип может включать в себя один элемент управления для приема-передачи вращательных движений (например, тангажа, рыскания и крена), а другой элемент управления для приема-передачи поступательного движения (например, смещение вдоль X, Y и Z). Оба элемента размещены в объединенном ручном контроллере для одной руки пользователя.
Недостатком указанного ближайшего аналога является то, что использование второй руки в прототипе все равно необходимо, так как часть кнопок управления расположены в подставке (второй элемент управления) контроллера, куда пальцы руки, держащие рукоятку первого элемента управления, не достают, а также вторая рука необходима для упора.
Отличительной особенностью заявленной полезной модели от ближайшего аналога является отсутствие необходимости в постоянном использовании второй руки для осуществления управления объектом в реальности или в игровом процессе.
Также заявленную полезную модель от ближайшего аналога отличают малые габариты, меньший вес и отсутствие отдельных деталей корпуса, которые используются для управления.
СУТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей заявленной полезной модели является создание компактного и эргономичного независимого управляющего устройства, позволяющего дистанционно управлять сторонними объектами, в частности беспилотными летательными аппаратами, измерять переменные положения руки в нескольких (до 9-ти) уровнях свободы и с возможностью предоставлять дополнительные данные для управления, используя в сочетании с уровнями позиционирования отдельные управляющие кнопки, а также предоставлять пользователю возможность осуществлять управление одной рукой, при этом сохраняя возможность длительного введения информации без усталости руки, что исключает образование физических повреждений и заболеваний руки пользователя.
Для решения поставленной задачи заявляется универсальное беспроводное управляющее устройство, содержащее корпус-рукоятку, датчики для измерения положения корпуса, устройства для перемещения, кнопки управления, блок обработки сигналов, источник питания, канал связи с управляемым устройством, отличается тем, что блок обработки сигналов и источник питания расположены в корпусе-рукоятке управляющего устройства, а сам корпус-рукоятка имеет эргономичную форму, адаптированную для охвата кистью руки, а устройства для перемещения 1-3 расположены в слепой досягаемости под большим и указательным пальцами, при этом устройства для перемещения 1 и 2 расположены во взаимно противоположных сторонах со смещением центральных осей от 0 до 20 градусов, а кнопки управления расположены под устройствами для перемещения 1 и 2, а также под другими пальцами руки и с обратной от пальцев рук стороны, а датчики положения устройств для перемещения и движения корпуса формируют оси управления путем манипуляции устройствами для перемещения или положением корпуса-рукоятки.
При этом расстояние между конечными точками центральных осей устройств для перемещения 1 и 3 составляет от 15 до 70 мм, а расстояние от конечной точки центральной оси устройства для перемещения 1 до кнопок под пальцами руки составляет от 25 до 85 мм, а расстояние от конечных точек центральной оси устройств для перемещения 1 и 2 составляет от 40 до 70 мм.
Дополнительно в качестве датчиков для измерения положения корпуса-рукоятки используется гироскоп, акселерометр, компас, магнитометр или датчик, сочетающий в себе все указанные выше.
Дополнительно в качестве кнопок управления могут использоваться сенсорные кнопки, а также кнопки с выступлением из корпуса на величину до 2,5 мм.
Дополнительно кнопки управления могут иметь разнопозиционные переключатели с фиксацией.
Функции кнопок управления устанавливаются оператором программным путем и / или с помощью дополнительно расположенной под большим пальцем руки кнопки управления, позволяет назначить другим кнопкам новое значение.
Дополнительно канал связи с управляемым устройством может представлять собой интерфейс состояния управляющего устройства и соединения с другими устройствами.
Дополнительно управляющее устройство снабжено разъемом для контактного подключения сторонних электронных устройств.
При проектировании полезной модели применялся принцип максимизации потока информации от пользователя к управляемому устройству через управляющее устройство. Поэтому благодаря дизайну на введение каждой команды или использования устройств для перемещения тратится не более 0.25 секунды.
Благодаря противоположно поставленным двум устройствам для перемещения под большой и указательный палец, а так же расположению 3-го устройства для перемещения и кнопок в зоне быстрого «слепого» (не требует визуального контроля) доступа достигается доступность всего функционала двуручных джойстиков и пультов управления в одной руке.
Канал связи с управляемым устройством может иметь коммуникационный интерфейс для связи с внешними устройствами или дополнительными устройствами, прикрепленными к устройству. К таким дополнительным устройствам, кроме других, могут относиться смартфон, планшет, устройство силовой обратной связи, зажимные приспособления или подобные устройства для взаимодействия с пользователем управляющего устройства.
Интерфейс для связи с внешними устройствами или входа внутренних датчиков могут быть реализованы с помощью любого подходящего разъема или разъемов, которые известны специалистам в данной области техники, включая, помимо прочего, USB (Universal Serial Bus), Firewire , RS232, RS485, Ethernet, параллельный порт Centronics, GPIB (универсальная интерфейсная шина), различные беспроводные интерфейсы (например, Bluetooth и WLAN) и т.д. Все перечисленные интерфейсы соответствуют существующим стандартным интерфейсам, однако следует понимать, что интерфейсы для заявленной полезной модели могут быть созданы по стандартам, которые появятся в будущем, или даже быть нестандартными интерфейсами.
ЧЕРТЕЖИ
Фиг. 1 иллюстрирует вид с одной стороны управляющего устройства.
Фиг. 2 иллюстрирует вид с другой стороны управляющего устройства
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Универсальное беспроводное управляющее устройство включает в себя устройства для перемещения по типу аналоговых стиков (1-3), которые расположены таким образом, чтобы находиться в 0,25-секундной досягаемости вслепую под большим и указательным пальцами.
Устройство для перемещения (аналоговый стик) 3 расположено в стороне от другого устройства для перемещения 1, и управление им осуществляется большим пальцем.
Устройства для перемещения 1 и 2 расположены во взаимно противоположных направлениях со смещением своих центральных осей от 0 до 20 градусов.
Управляющее устройство определяет свое положение в пространстве с помощью формирования двух виртуальных осей, управление которыми осуществляется путем отклонения положения корпуса-рукоятки от центральной оси с помощью 9-ти осевого гироскоп-акселерометр-компас датчиков.
Датчики располагаются внутри корпуса и активируются или нажатием определенной в настройках кнопки, либо при включении устройства (определяется пользователем). Центральная ось виртуальных осей задается в момент активации виртуальных осей.
Двухосный датчик положения 1а с устройством для перемещения 1, находится на задней стороне управляющего устройства и расположен непосредственно под большим пальцем пользователя. Справа от него находится двухосный датчик За, связанный с устройством для перемещения 3 уменьшенных размеров для управления второстепенными функциями или для программирования их на кнопочный режим работы.
Двухосный датчик 2а, связанный с устройством для перемещения 2, расположенный под указательным пальцем и противопоставлен в направлении к датчику 1а таким образом, чтобы в процессе использования не только осуществлять ввод данных, но и выступать дополнительной точкой удержание управляющего устройства в руке.
На управляющем устройстве так же присутствуют 15 кнопок управления, которые выдают функциональные сигналы:
- 6 кнопок без фиксации, 2 из которых расположены под устройствами для перемещения (1,2).
- 3 кнопки (4-6) расположены под кончиками среднего, безымянного пальца и мизинца в пазах для пальцев, которые посылают соответствующий командный сигнал только при нажатии.
- 3 трехпозиционное переключатели (7-15) с фиксацией расположены справа от устройства для перемещения 2 и кнопок 4-6.
Каждое отдельное положение переключателя активирует кнопку определенного номера на постоянной основе пока переключатель НЕ будет переведен в другое положение.
Группа трехпозиционных переключателей рекомендуется для назначения функций, случайная активация которых может негативно сказаться на общем процессе управления или могут представлять опасность для управляемого устройства или для людей.
Под устройством для перемещения 3 на расстоянии одной фаланги большого пальца расположена кнопка 16 с помощью нажатия которой можно назначать еще одно значение любой другой кнопки на управляющем устройстве.
Данная кнопка предназначена для нажатия фалангой большого пальца.
17 - монитор состояния джойстика и / или разъем для подключения к другим устройствам.
Заявленная полезная модель при подключении через беспроводной интерфейс- модуль к компьютеру определяется как игровой контроллер или как виртуальный порт для подключения телеметрии.
Заявленную полезную модель можно использовать в играх или других программных продуктах как игровой манипулятор, а через программу-настройщик можно задавать значения кнопок и устройствам для перемещения, отключать или переназначать оси, кнопки и их функции. При необходимости, через программу-настройщик осуществляется настройка радиомодуля в качестве дополнительного устройства для заявленной полезной модели.
Заявленная полезная модель может найти применение в компьютерных играх, в управлении транспортными средствами, а также для имитаторов. Имитаторы применяются в различных областях, например, для подготовки пилотов, операторов станков, врачей и тому подобное.
В одном из вариантов осуществления предполагается множество универсальных беспроводных устройств, управляющих, которые соединены с единым интерфейсным устройством (не показано), например два управляющих устройства, где одно управляющее устройство используется для управления одним процессом, а другое управляющее устройство используется для управления другим процессом. Например, в игровых приложениях (в компьютерных играх) одно устройство может использоваться для управления перемещениями персонажа, а второй управляющее устройство используется для управления оборудованием, использует этот персонаж (например, автомобиль и т.п.). Таким образом, пользователь может одновременно управлять несколькими функциями или действиями одновременно. Такое сдвоенное управляющее устройство может использоваться для управления и другим оборудованием, которые известны специалистам в конкретной отрасли.
Заявленную полезную модель можно использовать при эксплуатации, обучении и / или программировании роботов. Оператор может управлять роботом, используя управляющее устройство при эксплуатации робота или при программировании робота на автоматическое выполнение задач. Роботом в этом случае может быть устройство, используемое в автоматизированных производственных процессах, например на сборочных линиях на заводах и т.п.
Следует отметить, что слова «содержит, включая, складывается» не исключает наличия других элементов или шагов, кроме перечисленных, а также не исключается наличие множества совокупности таких элементов.
Вышеприведенные варианты реализации полезной модели приведены лишь для примера и не ограничивает объем правовой охраны. Специалистам очевидны другие решения, варианты применения, цели и функции, входящие в объем правовой охраны заявленной полезной модели.

Claims

УНИВЕРСАЛЬНОЕ БЕСПРОВОДНОЕ УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
1. Универсальное беспроводное управляющее устройство, содержащее корпус-рукоятку, датчики для измерения положения корпуса, устройства для перемещения, кнопки управления, блок обработки сигналов, источник питания, канал связи с управляемым устройством, отличается тем, что блок обработки сигналов и источник питания расположены в корпусе-рукоятке управляющего устройства, а сам корпус-рукоятка имеет эргономичную форму, адаптированную для охвата кистью руки, а устройства для перемещения 1-3 расположены в слепой досягаемости под большим и указательным пальцами, при этом устройства для перемещения 1 и 2 расположены во взаимно противоположных сторонах со смещением центральных осей от 0 до 20 градусов, а кнопки управления расположены под устройствами для перемещения 1 и 2, а также под другими пальцами руки и с обратной от пальцев рук стороны, а датчики положения устройств для перемещения и движения корпуса формируют оси управления путем манипуляции устройствами для перемещения или положением корпуса-рукоятки.
2. Универсальное беспроводное управляющее устройство по п.1, отличающийся тем, что расстояние между конечными точками центральных осей устройств для перемещения 1 и 3 составляет от 15 до 70 мм,
3. Универсальное беспроводное управляющее устройство по п.1-2, которое отличается тем, что расстояние от конечной точки центральной оси устройства для перемещения 1 до кнопок под пальцами руки составляет от 25 до 85 мм.
4. Универсальное беспроводное управляющее устройство по п.1-3, которое отличается тем, что расстояние от конечных точек центральной оси устройств для перемещения 1 и 2 составляет от 40 до 70 мм.
5. Универсальное беспроводное управляющее устройство по п.1-4, которое отличается тем, что в качестве датчиков для измерения положения корпуса-рукоятки используется гироскоп, акселерометр, компас, магнитометр.
6. Универсальное беспроводное управляющее устройство по п.1-4, которое отличается тем, что в качестве датчиков для измерения положения корпуса-рукоятки используется 9- осный датчик.
7. Универсальное беспроводное управляющее устройство по п.1-4,6, которое отличается тем, что в качестве кнопок управления могут использоваться сенсорные кнопки.
8. Универсальное беспроводное управляющее устройство по п.1-4,6, которое отличается тем, что в качестве кнопок управления могут использоваться кнопки с выступлением из корпуса на величину до 2,5 мм.
9. Универсальное беспроводное управляющее устройство по п.1-4, 6, 8, которое отличается тем, что кнопки управления могут иметь разнопозиционные переключатели с фиксацией.
10. Универсальное беспроводное управляющее устройство по п.1-4, 6, 8-9, которое отличается тем, что функции кнопок управления устанавливаются оператором программным путем и / или с помощью дополнительно расположенной под большим пальцем руки кнопки управления, позволяет назначить другим кнопкам новое значение.
11. Универсальное беспроводное управляющее устройство по п.1-4,6,8-10, которое отличается тем, что канал связи с управляемым устройством может представлять собой интерфейс состояния управляющего устройства и соединения с другими устройствами.
12. Универсальное беспроводное управляющее устройство по п.1-4,6,8-11, которое отличается тем, что управляющее устройство обеспеченно разъемом для контактного подключения сторонних электронных устройств.
PCT/IB2020/053934 2019-04-25 2020-04-27 Универсальное беспроводное управляющее устройство WO2020217230A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/594,613 US20220051556A1 (en) 2019-04-25 2020-04-27 Universal wireless control device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201904536 2019-04-25
UAU201904536 2019-04-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020217230A1 true WO2020217230A1 (ru) 2020-10-29

Family

ID=72941342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2020/053934 WO2020217230A1 (ru) 2019-04-25 2020-04-27 Универсальное беспроводное управляющее устройство

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220051556A1 (ru)
WO (1) WO2020217230A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230116966A1 (en) * 2021-10-18 2023-04-20 Alan Buzzell A dual peripheral device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5444462A (en) * 1991-12-16 1995-08-22 Wambach; Mark L. Computer mouse glove with remote communication
RU2333527C1 (ru) * 2006-12-12 2008-09-10 Ооо Научно-Производственное Предприятие "Тензосенсор" Устройство ввода информации - противоперегрузочный полиджойстик
RU2658139C1 (ru) * 2016-07-04 2018-06-19 Алексей Евгеньевич Несмеев Игровой контроллер
US20190105562A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-11 Immersion Corporation Haptic effects with multiple peripheral devices

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5444462A (en) * 1991-12-16 1995-08-22 Wambach; Mark L. Computer mouse glove with remote communication
RU2333527C1 (ru) * 2006-12-12 2008-09-10 Ооо Научно-Производственное Предприятие "Тензосенсор" Устройство ввода информации - противоперегрузочный полиджойстик
RU2658139C1 (ru) * 2016-07-04 2018-06-19 Алексей Евгеньевич Несмеев Игровой контроллер
US20190105562A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-11 Immersion Corporation Haptic effects with multiple peripheral devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230116966A1 (en) * 2021-10-18 2023-04-20 Alan Buzzell A dual peripheral device

Also Published As

Publication number Publication date
US20220051556A1 (en) 2022-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11500475B2 (en) Dynamically balanced, multi-degrees-of-freedom hand controller
CN110114669B (zh) 动态平衡的多自由度手持控制器
US10520973B2 (en) Dynamically balanced multi-degrees-of-freedom hand controller
US9996153B1 (en) Haptic interaction method, tool and system
US11194358B2 (en) Multi-axis gimbal mounting for controller providing tactile feedback for the null command
US8954195B2 (en) Hybrid gesture control haptic system
US7969418B2 (en) 3-D computer input device and method
US20050052412A1 (en) Hand manipulated data apparatus for computers and video games
EP2613223A1 (en) System and method for enhanced gesture-based interaction
US20080255704A1 (en) Control System and Teach Pendant For An Industrial Robot
CN111527469A (zh) 动态平衡式多自由度手持控制器
JPH04218824A (ja) 多次元情報入力装置
US20220051556A1 (en) Universal wireless control device
UA136769U (uk) Універсальний бездротовий керуючий пристрій
CN111770815A (zh) 对象控制方法及对象控制装置
Gunawardane et al. Studying the competitiveness of master designs in bilateral systems for an epidemic environment
KR200397701Y1 (ko) 컴퓨터 키보드의 방향키를 대신하는 동작인식 입력장치
RU132582U1 (ru) Трехмерный манипулятор - мышь
Wang et al. The Pinch Sensor: An Input Device for In-Hand Manipulation with the Index Finger and Thumb
RU2669084C2 (ru) Устройство ввода координат
KR20230117964A (ko) 가상 현실 컨트롤러
KR100940784B1 (ko) 인터페이스 장치
RU132583U1 (ru) Мышь - трехмерный манипулятор
WO2019083405A1 (ru) Перчатка виртуальной реальности
CN109814743A (zh) 单手操控装置和电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20796065

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20796065

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1