• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Ein haptisches Mausschnittstellensystem, umfassend eine Maus, eine erste Kraftrückkopplungseinheit zum Bereitstellen einer ersten Kraftrückkopplung in einer ersten Richtung eines virtuellen Objekts an der Hand und dem Arm eines Anwenders, eine zweite Rückkopplungseinheit zum Bereitstellen einer zweiten Kraftrückkopplung in zweite und dritte Richtung an den Fingern des Anwenders und eine taktile Rückkopplungseinheit zum Bereitstellen taktiler Sinnesempfindungen an den Fingern eines Anwenders. Die erste Kraftrückkopplungseinheit weist erste und zweite Kodierer, um Signale, die zu einer ersten Richtung des virtuellen Objekts gehören, zu empfangen, erste und zweite Motoren, die mittels dem ersten und dem zweiten Kodierer angesteuert werden, und eine Verbindung, welche zwischen den Wellen des ersten und des zweiten Motors verbunden ist, und die Maus auf. Die zweite Kraftrückkopplungseinheit ist in der Maus angeordnet und weist einen dritten Kodierer, um Signale zu empfangen, die zu zweiten und dritten Richtungen des virtuellen Objekts gehören, einen dritten Motor, der mittels dem dritten Kodierer angesteuert wird mit einer Welle und ein Paar Fingerauflagen, bereitgestellt an beiden Seiten der Maus und linear bewegt durch den dritten Motor, auf. Die taktile Rückkopplungseinheit ist in der Maus angeordnet und weist Aktuatoren, die an der Maus befestigt sind, und eine Vielzahl an Stiften, gekoppelt mit den Aktuatoren, um die Finger des Anwenders zu kontaktieren, auf, um einen ...A haptic mouse interface system comprising a mouse, a first force feedback unit for providing a first force feedback in a first direction of a virtual object on the hand and arm of a user, a second feedback unit for providing a second force feedback in the second and third directions on the fingers of the user and a tactile feedback unit for providing tactile sensations on a user's fingers. The first force feedback unit has first and second encoders to receive signals associated with a first direction of the virtual object, first and second motors driven by the first and second encoders, and a connection between the waves of the first and second motors are connected, and the mouse on. The second force feedback unit is arranged in the mouse and has a third encoder for receiving signals belonging to second and third directions of the virtual object, a third motor which is controlled by means of the third encoder with a shaft and a pair of finger rests on both sides of the mouse and moved linearly by the third motor. The tactile feedback unit is located in the mouse and has actuators attached to the mouse and a plurality of pins coupled to the actuators to contact the user's fingers to provide a ...
    公开号:DE102004001870A1
    申请号:DE200410001870
    申请日:2004-01-14
    公开日:2004-08-05
    发明作者:Hee Jin Choi；Dong Soo Kwon；Ki Uk Kyung；Seung Woo Son；Gi Hun Yang
    申请人:Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST；
    IPC主号:G06F3-00
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betrifftein haptisches Mausschnittstellensystem, welches Kraft- und taktile Rückkopplungenfür einenAnwender bereitstellt, um es dem Anwender zu ermöglichen, die mechanischen Eigenschaftenund die taktile Sinnesempfindung eines virtuellen Objekts zu fühlen und insbesondereein haptisches Mausschnittstellensystem, welches einem AnwenderKraft- und taktile Rückkopplungenbereitstellt, die es einem Anwender erlauben, sich zu fühlen, alswenn er/sie das virtuelle Objekt kontaktieren würde.The present invention relates toa haptic mouse interface system which provides force and tactile feedbackfor oneProvides user to enable the user the mechanical propertiesand to feel the tactile sensation of a virtual object and especiallya haptic mouse interface system, which a userForce and tactile feedbackthat allow a user to feel likeif he / she would contact the virtual object.
    [0002] Im Allgemeinen erfahren Computeranwendervirtuelle Objekte mittels Manipulierungsspielen (manipulating games),Simulation und dergleichen in virtuellen Realitäten, die durch einen Computerbereitgestellt werden. Solch eine Schnittstellenvorrichtung, welchees dem Anwender ermöglicht,mit einem Computer zu interagieren, umfasst eine Maus, einen Steuerknüppel, einSteuerrad, ein Tablett und so weiter. Die Schnittstellenvorrichtungerzeugt Steuersignale oder Befehle an ein virtuelles Objekt, oderermöglichtes dem Anwender ein virtuelles Objekt physikalisch zu fühlen. Dementsprechenderfordert die Schnittstellenvorrichtung eine Zusatzeinheit, welche einemAnwender vertraut ist, um eine Kraftrückkopplung für den Anwenderbereitzustellen, um es so dem Anwender zu ermöglichen, die physikalischenEigenschaften eines virtuellen Objekts zu fühlen.Generally, computer users experiencevirtual objects using manipulating games,Simulation and the like in virtual realities created by a computerto be provided. Such an interface device, whichenables the userInteracting with a computer includes a mouse, a joystickSteering wheel, a tray and so on. The interface devicegenerates control signals or commands to a virtual object, orallowsit to physically feel the user of a virtual object. Accordinglythe interface device requires an additional unit, which oneUser is familiar with a force feedback for the userTo provide the user with the physicalFeel properties of a virtual object.
    [0003] Eine herkömmliche Schnittstellenvorrichtung,welche eine solche Einheit zum Erzeugen einer Kraftrückkopplungaufweist, ist in der US Patentschrift Nr. 6,191,774 offenbart. 1 ist eine perspektivischeAnsicht der Mausschnittstelle offenbart in der US PatentschriftNr. 6,191,774.A conventional interface device having such a force feedback generating unit is disclosed in US Pat. No. 6,191,774. 1 Figure 3 is a perspective view of the mouse interface disclosed in US Patent No. 6,191,774.
    [0004] Wie in 1 dargestellt,umfasst die Mausschnittstelle 14 eine Maus 12,eine mechanische Verbindung 40 und ein Wandlersystem 41.As in 1 shown includes the mouse interface 14 a mouse 12 , a mechanical connection 40 and a converter system 41 ,
    [0005] Die Verbindung 40 ist alseine 5-Bauteile-Verbindung ausgebildet, umfassend ein Bodenbauteil 42,ein erstes Basisbauteil 44, gekoppelt mit dem Bodenteil 42,ein zweites Basisteil 48, gekoppelt mit dem Bodenteil 42,ein Verbindungsbauteil 46, gekoppelt mit dem ersten Basisbauteil 44 undein Objektbauteil 50, gekoppelt mit dem Verbindungsbauteil 46,dem zweiten Basisbauteil 48 und der Maus 12. DieBauteile der Verbindung 40 sind miteinander rotatorischgekoppelt durch die Verwendung von rotierbaren Drehzapfen oder Lageranordnungenmit einem oder mehreren Lagern.The connection 40 is designed as a 5-component connection, comprising a base component 42 , a first basic component 44 , coupled with the bottom part 42 , a second base part 48 , coupled with the bottom part 42 , a connecting component 46 , coupled with the first base component 44 and an object component 50 , coupled with the connecting component 46 , the second basic component 48 and the mouse 12 , The components of the connection 40 are rotationally coupled to one another through the use of rotatable pivots or bearing arrangements with one or more bearings.
    [0006] Das Wandlersystem 41 umfasstSensoren 62 und Aktuatoren 64. Die Sensoren 62 nehmengemeinsam die Bewegung der Maus 12 in den bereitgestelltenFreiheitsgraden wahr und senden dazugehörige Signale an einen elektronischenTeil der Schnittstelle 14. Der Aktuator 64 überträgt Kräfte an die Maus 12 ineinen Raum, das heißtin zwei (oder mehreren) Freiheitsgraden des Anwenderobjekts. DieAktuatoren 64 sind elektromagnetische Schwingspulenaktuatoren,welche eine Kraft durch das Zusammenwirken eines Stroms in einemmagnetischen Feld bereitstellen.The converter system 41 includes sensors 62 and actuators 64 , The sensors 62 take the movement of the mouse together 12 true in the degrees of freedom provided and send associated signals to an electronic part of the interface 14 , The actuator 64 transfers power to the mouse 12 in a room, i.e. in two (or more) degrees of freedom of the user object. The actuators 64 are electromagnetic voice coil actuators that provide a force through the interaction of a current in a magnetic field.
    [0007] Mittels der vorstehend beschriebenenAnordnung kann ein Anwender, der die Schnittstelle benutzt, dieBewegungen eines virtuellen Objekts in einem Anwendungsprogramm,dass von einem Computer ausgeführtwird, durch mechanische Vibration der Maus wahrnehmen.By means of those described aboveArrangement can be made by a user who uses the interfaceMovements of a virtual object in an application program,that run from a computeris perceived by mechanical vibration of the mouse.
    [0008] Jedoch kann es die Schnittstelleeinem Anwender nur ermöglichen,taktile Sinneswahrnehmungen zu fühlen,wie eine Bewegung und eine Vibration eines virtuellen Objekts, eskann aber es einem Anwender nicht ermöglichen, die verschiedenenmechanischen Eigenschaften des virtuellen Objekts wahrzunehmen,wie Größe, Gewicht,Form und Härtedes virtuellen Objekts. Zusätzlichkann die vorstehende Schnittstelle nicht die Bewegungen eines virtuellenObjekts separat den Fingern und dem Arm eines Anwenders bereitstellen.However, it can be the interfaceonly allow a userto feel tactile sensationslike a movement and a vibration of a virtual object, itbut cannot allow a user to use the variousperceive mechanical properties of the virtual object,like height, weight,Shape and hardnessof the virtual object. additionallythe above interface cannot do the movements of a virtual oneProvide the object separately to a user's fingers and arm.
    [0009] Entsprechend wurde die vorliegendeErfindung geschaffen, unter Berücksichtigungder vorstehenden, in dem Stand der Technik auftretenden Nachteileund es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein haptischesMausschnittstellensystem zu schaffen mit einer ersten Kraftrückkopplungseinheitund einer zweiten Kraftrückkopplungseinheit, welcheKraft- und taktile Rückkopplungenfür dieFinger und den Arm des Anwenders bereitstellen, um es dem Anwenderzu ermöglichen,die verschiedenen mechanischen Eigenschaften und taktilen Sinnesempfindungendes virtuellen Objekts, wie Größe, Gewicht,Form und Härtedes virtuellen Objekts, wahrzunehmen.The present was accordinglyInvention created, taking into accountthe above disadvantages occurring in the prior artand it is an object of the present invention a hapticTo create a mouse interface system with a first force feedback unitand a second force feedback unit whichForce and tactile feedbackfor theProvide the user's fingers and arm to the userto allowthe different mechanical properties and tactile sensationsof the virtual object, such as height, weight,Shape and hardnessof the virtual object.
    [0010] Eine weitere Aufgabe der vorliegendenErfindung ist es, ein haptisches Mausschnittstellensystem bereitzustellen,um Kraft- und taktile Rückkopplungenan den Fingern und dem Arm des Anwenders bereitzustellen mit wenigerErmüdungserscheinungen.Another task of the presentThe invention is to provide a haptic mouse interface systemabout force and tactile feedbackto be provided on the fingers and arm of the user with lessFatigue.
    [0011] Um die vorstehende Aufgabe zu bewerkstelligen,stellt die vorliegende Erfindung ein haptisches Mausschnittstellensystembereit, welches Kraft- und taktile Rückkopplungen an einer Handund Fingern eines Anwenders bereitstellt, um es dem Anwender zuermöglichen,ein virtuelles Objekt, das auf einem Computerbildschirm dargestelltist, wahrzunehmen, wobei das haptische Mausschnittstellensystemumfasst: eine Maus, eine erste Kraftrückkopplungseinheit umfassend:erste und zweite Kodierer, um entsprechende Signale zu empfangen,die zu einer mechanischen Eigenschaft in einer ersten Richtung desvirtuellen Objekts korrespondieren, erste und zweite Motoren, dievon den ersten und zweiten Kodierern angetrieben werden und dieentsprechend Wellen aufweisen, und eine Verbindung, die betriebsbereitan einem Bodengelenk davon mit Wellen der ersten und zweiten Motorenverbunden ist und an einem anderen Gelenk mit der Maus verbundenist, um eine erste Kraftrückkopplungfür dieHand und den Arm eines Anwenders bereitzustellen, eine zweite Kraftrückkopplungseinheit,angeordnet in der Maus, umfassend: einen dritten Kodierer,um ein Signal zu empfangen, welches mit den mechanischen Eigenschaftenin zweite und dritte Richtungen senkrecht zu der ersten Richtungdes virtuellen Objekts korrespondiert, einen dritten Motor, angesteuertmittels des dritten Kodierers und mit einer Welle, und ein PaarFingerauflagen, bereitgestellt an beiden Seiten der Maus und linearbewegt mittels des dritten Motors, um eine zweite Kraftrückkopplungan die Finger des Anwenders bereitzustellen, und eine taktile Rückkopplungseinheit,bereitgestellt in der Maus, umfassend: zumindest einen Aktuator,angebracht an der Maus und eine Vielzahl an Stiften, gekoppelt mitdem Aktuator, um die Finger des Anwenders zu kontaktieren, wobei derzumindest eine Aktuator Signale empfängt, die mit den Oberflächeneigenschaftendes virtuellen Objekts korrespondieren und die Vielzahl von Stiften entsprechendder empfangenen Signale antreibt und dadurch einen Druck oder eineVibration bereitstellt, welche(r) die Oberflächeneigenschaften des virtuellenObjekts den Fingern des Anwenders zeigt.To accomplish the above object, the present invention provides a haptic mouse interface system that provides force and tactile feedback on a user's hand and fingers to enable the user to perceive a virtual object displayed on a computer screen wherein the haptic mouse interface system comprises: a mouse, a first force feedback unit comprising: first and second encoders to receive respective signals corresponding to a mechanical property in a first direction of the virtual object, first and second motors driven by the first and second encoders, and the like Shafts, and a connection, which is operatively connected at one bottom joint thereof with shafts of the first and second motors and at another joint with the mouse, to a first force feedback for the hand and arm of one To provide the user with a second force feedback unit located in the mouse, comprising: a third encoder to receive a signal corresponding to the mechanical properties in second and third directions perpendicular to the first direction of the virtual object, a third motor driven by the third encoder and having a shaft, and a pair of finger rests on both sides of the mouse and moved linearly by means of the third motor to provide a second force feedback to the user's fingers and a tactile feedback unit provided in the mouse comprising: at least one actuator attached to the mouse and a plurality of pens, coupled to the actuator to contact the user's fingers, the at least one actuator receiving signals corresponding to the surface properties of the virtual object and driving the plurality of pens according to the received signals, thereby providing pressure or vibration which ( r) the surface egg shows the properties of the virtual object on the fingers of the user.
    [0012] Die zweite Kraftrückkopplungseinheit kann weiterein Paar an Kabeln umfassen, welche mit dem Paar Fingerauflagenentsprechend verbunden sind und die sich um die Welle des dritten Motorsherum winden, um so die Rotationsbewegung des dritten Motors ineine lineare Bewegung des Paars von Fingerauflagen zu transformieren.The second force feedback unit can continuecomprise a pair of cables which are connected to the pair of finger restsare connected accordingly and which are around the shaft of the third motorwind around so the rotational movement of the third motor into transform a linear movement of the pair of finger rests.
    [0013] Jedes der Fingerpadpaare kann einenStiftkopf umfassen, um die Finger des Anwenders zu kontaktierenmit einem Schlitz und einen Stiftstab, der sich von dem Stiftkopferstreckt und eine Längsführungsausnehmungaufweist, geformt an dessen äußerer Oberfläche. JedesKabel des Kabelpaares umgibt das korrespondierende Fingerpad durchdie Führungsausnehmung,ausgebildet an dem Stiftstab und dem Schlitz des Stiftkopfes.Each of the pairs of finger pads can be oneGrasp the pen head to contact the user's fingerswith a slot and a pen stick that extends from the pen headextends and a longitudinal guide recesshas formed on its outer surface. eachThe cable of the pair of cables surrounds the corresponding finger padthe guide recess,formed on the pin rod and the slot of the pin head.
    [0014] Jedes der Fingerauflagen kann einenBolzen, der in einem Gewindeloch des Stiftkopfes befestigt ist undeine Spannleiste, mit einem Loch, durch welches der Bolzen durchführt undsich mit dem Bolzen zusammen bewegt, umfassen. Daher wird die Spannleistenahe zu und weg von dem Stiftkopf bewegt, falls der Bolzen angezogenoder gelöstwird.Each of the finger rests can have oneBolt that is fixed in a threaded hole of the pin head anda clamping bar, with a hole through which the bolt passes andmoves together with the bolt. Therefore the tension barMoves close to and away from the pin head if the bolt is tightenedor solvedbecomes.
    [0015] Die Verbindung kann vier Leistenaufweisen, die an deren Endbereichen gelenkig verbunden sind, wovonzwei Leisten, die mit einem ersten Gelenkpunkt verbunden sind, derzu dem ersten Gelenk der Verbindung korrespondiert, betriebsbereitmit den Wellen des ersten und zweiten Motors verbunden sind, umentsprechend bewegt zu werden, und die anderen zwei Leisten sindmit einem zweiten Gelenkpunkt verbunden, der zu dem zweiten Gelenkder Verbindung korrespondiert, welcher diagonal gegenüber demersten Gelenkpunkt angeordnet ist und sind mit der Maus verbunden.The connection can have four barshave, which are articulated at their end regions, of whichtwo strips connected to a first hinge point, thecorresponds to the first joint of the connection, ready for operationconnected to the shafts of the first and second motors toto be moved accordingly, and the other two ledges areconnected to a second hinge point that is to the second hingecorresponds to the connection which is diagonal to thefirst hinge point is arranged and are connected with the mouse.
    [0016] Das haptische Mausschnittstellensystem kannweiter eine Mausplatte umfassen, die an der ersten Kraftrückkopplungseinheitfixiert ist und die zwischen der Verbindung und der Maus angeordnet ist,um es so zu ermöglichen,dass das Handgelenk des Anwenders darauf platziert werden kann.The haptic mouse interface system canfurther include a mouse plate attached to the first force feedback unitis fixed and which is arranged between the connection and the mouse,to make it possiblethat the user's wrist can be placed on it.
    [0017] Die Mausplatte kann mit einem Kommunikationslochausgebildet sein, durch welches der zweite Gelenkpunkt der Verbindungmit der Maus verbunden ist. Das Kommunikationsloch ist in einerSektorform angeordnet, mit einem Bereich, der größer als der Betriebsbereichdes zweiten Gelenkpunkts ist, der mit der Maus fixiert ist.The mouse plate can have a communication holebe formed, through which the second hinge point of the connectionconnected to the mouse. The communication hole is in oneSector shape arranged, with an area larger than the operating areaof the second hinge point, which is fixed with the mouse.
    [0018] Die taktile Rückkopplungseinheit kann eine Vielzahlvon plattenförmigenAktuatoren, welche bis zur ihrer Aktivierung gebogen werden können, und eineHaltebasis aufweisen, die mit der Maus verbunden ist und eine Vielzahlvon Stufen aufweist. Die Vielzahl der plattenförmigen Aktuatoren ist nacheinanderan den korrespondierenden Stufen der Haltebasis entsprechend angeordnetund ist an deren freiem Ende mit der Vielzahl an Stiften verbunden.The tactile feedback unit can be a varietyof plate-shapedActuators that can be bent until activated and oneHave holding base that is connected to the mouse and a varietyof steps. The large number of plate-shaped actuators is in successionarranged accordingly on the corresponding steps of the holding baseand is connected at its free end to the large number of pins.
    [0019] Die Aktuatoren der taktilen Rückkopplungseinheitkönnenvon einem biomorphen Typs eines biegbaren piezoelektrischen Aktuatorssein.The actuators of the tactile feedback unitcanof a biomorphic type of a bendable piezoelectric actuatorhis.
    [0020] Die mit dem Aktuator gekoppeltenStifte könnenso angeordnet sein, dass die freien Enden der Stifte in der gleichenEbene angeordnet sind.The coupled with the actuatorPens canbe arranged so that the free ends of the pins are in the sameLevel are arranged.
    [0021] Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmaleund Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgendendetaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungenklarer verstanden, in denen:The above and other tasks, characteristicsand advantages of the present invention will become apparent from the followingdetailed description in conjunction with the accompanying drawingsunderstood more clearly, in which:
    [0022] 1 eineperspektivische Ansicht ist, die schematisch eine herkömmlicheMausschnittstelle zeigt, die einem Anwender eine Kraftrückkopplung gemäß der Formeines virtuellen Objekts bereitstellt, 1 4 is a perspective view schematically showing a conventional mouse interface that provides a user with force feedback according to the shape of a virtual object.
    [0023] 2 eineschematische Ansicht eines haptischen Mausschnittstellensystemsgemäß einem Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung ist, welches ausgebildet ist, Kraft- und taktile Rückkopplungan die Finger und den Arm eines Anwenders bereitzustellen, um esdem Anwender zu ermöglichen, physikalischeEigenschaften eines virtuellen Objekts wahrzunehmen, 2 1 is a schematic view of a haptic mouse interface system according to an embodiment of the present invention, which is designed to provide force and tactile feedback to the fingers and arm of a user in order to enable the user to perceive physical properties of a virtual object,
    [0024] 3 eineperspektivische Ansicht des haptischen Mausschnittstellensystemsdargestellt in 2 ist, 3 a perspective view of the haptic mouse interface system shown in FIG 2 is
    [0025] 4 eineperspektivische Explosionsdarstellung ist, welche die erste Kraftrückkopplungseinheitund die zweite Kraftrückkopplungseinheitdes haptischen Mausschnittstellensystems, dargestellt in 3, zeigt, 4 4 is an exploded perspective view showing the first force feedback unit and the second force feedback unit of the haptic mouse interface system shown in FIG 3 , shows,
    [0026] 5 eineperspektivische Ansicht ist, die eine Verbindung der ersten Kraftrückkopplungseinheitzeigt, um die zweite Kraftrückkopplungseinheit anzutreiben,in welcher eine Mausplatte von dem haptischen Mausschnittstellensystementfernt wurde, 5 12 is a perspective view showing a connection of the first force feedback unit to drive the second force feedback unit in which a mouse plate has been removed from the haptic mouse interface system,
    [0027] 6 eineperspektivische Teilansicht der ersten Kraftrückkopplungseinheit ist, dieeinen Weg der Kopplung zwischen Motorwellen und der in 5 dargestellten Verbindungzeigt, 6 FIG. 4 is a partial perspective view of the first force feedback unit, showing a way of coupling between motor shafts and that shown in FIG 5 shown connection shows
    [0028] 7 eineperspektivische Ansicht ist, die einen internen Aufbau der zweitenKraftrückkopplungseinheitdes in 4 dargestelltenhaptischen Mausschnittstellensystems zeigt, 7 FIG. 12 is a perspective view showing an internal structure of the second force feedback unit of FIG 4 haptic mouse interface system shown,
    [0029] 8 eineVorderansicht ist, die schematisch eine betriebsbereite Beziehungzwischen den Fingerauflagen und einer Motorwelle zeigt, die in der zweitenKraftrückkopplungseinheit,dargestellt in 7, bereitgestelltist, 8th 12 is a front view schematically showing an operational relationship between the finger rests and a motor shaft, which is shown in the second force feedback unit shown in FIG 7 is provided
    [0030] 9 eineperspektivische Ansicht ist, die eines der in 8 dargestellten Fingerauflagen zeigt, 9 is a perspective view showing one of the in 8th shown finger rests,
    [0031] 10 eineperspektivische Ansicht ist, die ein Gehäuse zeigt, an dem die Fingerauflagenund die Motorwelle der in der in 7 gezeigtenzweiten Kraftrückkopplungseinheitmontiert sind, 10 is a perspective view showing a housing on which the finger rests and the motor shaft of the in the 7 second force feedback unit shown are mounted,
    [0032] 11 eineperspektivische Ansicht ist, die eine Modifikation der in 9 dargestellten Fingerauflagenzeigt, 11 12 is a perspective view showing a modification of the one in FIG 9 shown finger rests,
    [0033] 12 eineperspektivische Ansicht eines haptischen Mausschnittstellensystemsumfassend eine taktile Rückkopplungseinheitist, gemäß einem anderenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung, 12 2 is a perspective view of a haptic mouse interface system comprising a tactile feedback unit, according to another exemplary embodiment of the present invention,
    [0034] 13 eineperspektivische Ansicht der taktilen Rückkopplungseinheit ist, 13 Figure 3 is a perspective view of the tactile feedback unit,
    [0035] 14 eineDraufsicht auf die taktile Rückkopplungseinheitnach 13 ist, 14 a plan view of the tactile feedback unit after 13 is
    [0036] 15 eineperspektivische Ansicht ist, welche nur einen Aktuator der taktilenRückkopplungseinheitzeigt, der die darauf angeordneten Stifte betätigt, um eine taktile Sinnesempfindungan den Fingern des Anwenders bereitzustellen. 15 Figure 3 is a perspective view showing only one actuator of the tactile feedback unit that actuates the pins disposed thereon to provide a tactile sensation on the fingers of the user.
    [0037] Die vorliegende Erfindung wird inweiteren Details exemplarisch mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungenbeschrieben.The present invention is disclosed infurther details by way of example with reference to the accompanying drawingsdescribed.
    [0038] 2 isteine schematische Ansicht eines haptischen Mausschnittstellensystemsgemäß einem Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung, welches ausgebildet ist, an den Fingernund dem Arm eines Anwenders eine Kraftrückkopplung bereitzustellen,um es so dem Anwender zu ermöglichen, diemechanischen Eigenschaften eines virtuellen Objekts wahrzunehmenund 3 ist eine perspektivischeAnsicht des in 2 dargestelltenhaptischen Mausschnittstellensystems. 2 is a schematic view of a haptic mouse interface system according to an embodiment of the present invention, which is designed to provide force feedback on the fingers and arm of a user so as to enable the user to perceive the mechanical properties of a virtual object and 3 is a perspective view of the in 2 haptic mouse interface system shown.
    [0039] Wie in 2 und 3 dargestellt, empfängt das haptischeMausschnittstellensystem 100 der vorliegenden ErfindungSignale, die zu den mechanischen Eigenschaften in eine erste Richtung 114 einesvirtuellen Objekts 111, welches auf einer Bildschirmanzeige 110 über ersteund zweite Kodierer 121 und 122 einer ersten Kraftrückkopplungseinheit 120 angezeigtist, korrespondieren. Die ersten und zweiten Kodierer 121 und 122 treibenerste und zweite Motoren 123 und 124 an, um derenWellen zu drehen und somit eine Kraftrückkopplung an einer Hand einesAnwenders bereitzustellen, die eine zweite Kraftrückkopplungseinheit 130 greift.Weiter empfängtdas haptische Mausschnittstellensystem 100 Signale, die zuden mechanischen Eigenschaften in die zweite und dritte Richtung 115 und 116 senkrechtzu der ersten Richtung 114 eines virtuellen Objekts 111 korrespondieren über einendritten Kodierer 132 (4) derersten Kraftrückkopplungseinheit 120 undsteuert dann einen dritten Motor 133 (4) an, der mit dem dritten Kodierer 132 verbundenist. Der dritte Motor 133 bewegt links und rechts Fingerauflagen 140 und 141,die an beiden Seiten der zweiten Kraftrückkopplungseinheit 130 angeordnetsind und stellt somit eine Kraftrückkopplung an dem Daumen unddem vierten Finger des Anwenders bereit.As in 2 and 3 shown, receives the haptic mouse interface system 100 The present invention signals to mechanical properties in a first direction 114 of a virtual object 111 which is on a display 110 via first and second encoders 121 and 122 a first force feedback unit 120 is displayed correspond. The first and second encoders 121 and 122 drive first and second motors 123 and 124 to rotate their shafts and thus provide force feedback on one hand of a user, the second force feedback unit 130 attacks. The haptic mouse interface system also receives 100 Signals that add to the mechanical properties in the second and third directions 115 and 116 perpendicular to the first direction 114 of a virtual object 111 correspond via a third encoder 132 ( 4 ) of the first force feedback unit 120 and then controls a third motor 133 ( 4 ) with the third encoder 132 connected is. The third engine 133 moves left and right finger rests 140 and 141 that are on both sides of the second force feedback unit 130 are arranged and thus provides a force feedback on the thumb and the fourth finger of the user.
    [0040] 4 isteine perspektivische Explosionsdarstellung, welche die erste Kraftrückkopplungseinheitund die zweite Kraftrückkopplungseinheitdes in 3 dargestelltenhaptischen Mausschnittstellensystems zeigt und 5 ist eine perspektivische Ansicht, welcheeine Verbindung der ersten Kraftrückkopplungseinheit zeigt, umdie zweite Kraftrückkopplungseinheitanzutreiben, in welcher eine Mausplatte von dem haptischen Mausschnittstellensystementfernt ist und 6 isteine perspektivische Teilansicht der ersten Kraftrückkopplungseinheit,die eine Art der Kopplung zwischen Motorwellen und der Verbindung zeigt. 4 FIG. 12 is an exploded perspective view showing the first force feedback unit and the second force feedback unit of FIG 3 shown haptic mouse interface system shows and 5 FIG. 14 is a perspective view showing connection of the first force feedback unit to drive the second force feedback unit in which a mouse plate is removed from the haptic mouse interface system, and FIG 6 Fig. 12 is a partial perspective view of the first force feedback unit, showing a way of coupling between motor shafts and the connection.
    [0041] Wie in 2 bis 6 dargestellt, umfasst die ersteKraftrückkopplungseinheit 120 deshaptischen Mausschnittstellensystems 100 einen Kasten 125, welcherein Paar von einander beabstandete Platten aufweist. An der oberenPlatte des Kastens 125 sind der erste und der zweite Motor 123 und 124 montiert. Dererste und zweite Kodierer 121 und 122 sind an denoberen Enden des ersten und des zweiten Motors 123 und 124 entsprechendgekoppelt.As in 2 to 6 shown, comprises the first force feedback unit 120 of the haptic mouse interface system 100 a box 125 which has a pair of spaced apart plates. On the top plate of the box 125 are the first and the second motor 123 and 124 assembled. The first and second encoder 121 and 122 are at the top ends of the first and second motors 123 and 124 coupled accordingly.
    [0042] Jeder der Kodierer umfasst eine Vielzahlvon Eingangsterminals und eine Vielzahl von Ausgangsterminals. Wennein Signal an einem der Eingangsterminals des Kodierers angelegtwird, wird ein Ausgangssignal durch Kombinationen der Ausgangsterminals,die zu dem einem Eingangsterminal korrespondieren, erzeugt. Dererste und der zweite Kodierer 121 und 122 empfangenSignale, die zu den mechanischen Eigenschaften in Verbindung mitder ersten Richtung 114 des virtuellen Objekts 111,welches auf dem Anzeigebildschirm 110 angezeigt ist, korrespondierenund steuern den ersten und den zweiten Motor 123 und 124 an,um deren Wellen mit entsprechender Drehgeschwindigkeit entsprechendden empfangen Signalen zu drehen.Each of the encoders includes a plurality of input terminals and a plurality of output terminals. When a signal is applied to one of the input terminals of the encoder, an output signal is generated by combinations of the output terminals that correspond to the one input terminal. The first and the second encoder 121 and 122 receive signals related to the mechanical properties associated with the first direction 114 of the virtual object 111 which is on the display screen 110 is displayed, correspond and control the first and the second motor 123 and 124 to rotate their shafts at the appropriate speed according to the received signals.
    [0043] Der erste und der zweite Motor 123 und 124 sindan deren Endbereichen verbunden mit einer 4-Bauteil-Verbindung 127,die innerhalb des Kastens 125 angeordnet ist. Ein ersterGelenkstift 128a der Verbindung ist an der oberen Plattedes Kastens 125 fixiert. Erste und zweite sektorförmige Verbindungsanschlüsse 126a und 126b sinddrehbar entsprechend an den ersten Gelenkstift 128 angepasst,so dass der erste und der zweite Verbindungsanschluss 126a und 126b durchentsprechend korrespondierende Kabel gedreht werden, wobei jedesdieser Kabel um die erste und zweite Motorwelle gewunden ist undan deren beiden Enden mit den beiden Seiten der Verbindungsanschlüsse entsprechendgekoppelt. Da der erste und zweite Verbindungsanschluss 126a und 126b integriertgelenkig an Leisten der Verbindung 127 entsprechend angeordnetsind, wird die Verbindung 127 durch Rotation des erstenund des zweiten Motors 123 und 124 angetrieben.Ein zweiter Gelenkstift 128b, welcher diagonal gegenüber dem erstenGelenkstift 128a der Verbindung 127 angeordnetist, ist an der zweiten Kraftrückkopplungseinheit 130 fixiert.The first and the second engine 123 and 124 are connected at their end areas with a 4-component connection 127 that are inside the box 125 is arranged. A first hinge pin 128a the connection is at the top plate of the box 125 fixed. First and second sector-shaped connection connections 126a and 126b are rotatable according to the first hinge pin 128 adjusted so that the first and second connection port 126a and 126b be rotated by corresponding cables, each of these Ka bel is wound around the first and second motor shaft and coupled at both ends to the two sides of the connection terminals accordingly. Because the first and second connection port 126a and 126b integrated in an articulated manner on strips of the connection 127 are arranged accordingly, the connection 127 by rotating the first and second motors 123 and 124 driven. A second hinge pin 128b which is diagonally opposite the first hinge pin 128a the connection 127 is arranged, is on the second force feedback unit 130 fixed.
    [0044] Die Mausplatte 129 ist ander oberen Platte des Kastens 125 befestigt, um zwischender zweiten Kraftrückkopplungseinheit 130 undder Verbindung 127 angeordnet zu sein, so dass ein Handgelenkder Hand eines Anwenders, welche die zweite Kraftrückkopplungseinheit 130 greift,auf der Mausplatte 129 abgelegt werden kann. Die Mausplatte 129 istmit einem Kommunikationsloch ausgebildet, durch welches der zweiteGelenkstift 128b und die zweite Kraftrückkopplungseinheit 130 miteinanderverbunden sind. Da die zweite Kraftrückkopplungseinheit 130 sichzweidimensional auf der Mausplatte 129 bewegt in Bezugauf den ersten Gelenkstift 128a mittels Betätigung derVerbindung 127, ist das Kommunikationsloch der Mausplatte 129 vorzugsweisein einer Sektorform ausgebildet, größer als ein Betätigungsbereichdes zweiten Gelenkstiftes 128b, der an der zweiten Rückkopplungseinheit 130 fixiertist.The mouse plate 129 is on the top plate of the box 125 attached to between the second force feedback unit 130 and the connection 127 to be arranged so that a wrist of a user's hand holding the second force feedback unit 130 picks up on the mouse plate 129 can be filed. The mouse plate 129 is formed with a communication hole through which the second hinge pin 128b and the second force feedback unit 130 are interconnected. Because the second force feedback unit 130 two-dimensional on the mouse plate 129 moved in relation to the first hinge pin 128a by actuating the connection 127 , is the communication hole of the mouse plate 129 preferably formed in a sector shape, larger than an actuation area of the second hinge pin 128b connected to the second feedback unit 130 is fixed.
    [0045] 7 isteine perspektivische Ansicht, die einen internen Aufbau der zweitenKraftrückkopplungseinheitdes in 4 gezeigten haptischenMausschnittstellensystems zeigt, 8 isteine Vorderansicht, die schematisch die Beziehung zwischen den Fingerauflagenund einer Motorwelle, bereitgestellt in der in 7 dargestellten zweiten Kraftrückkopplungseinheit,zeigt; 9 ist eine perspektivischeAnsicht, die einen der in 8 dargestelltenFingerauflagen zeigt und 10 isteine perspektivische Ansicht, die ein Gehäuse zeigt, an dem die Fingerauflagenund die Motorwelle der in 7 dargestellten zweitenKraftrückkopplungseinheitmontiert sind. 7 FIG. 12 is a perspective view showing an internal structure of the second force feedback unit of FIG 4 haptic mouse interface system shown, 8th 12 is a front view schematically showing the relationship between the finger rests and a motor shaft provided in the FIG 7 shown second force feedback unit, shows; 9 is a perspective view showing one of the in 8th shown finger rests and 10 is a perspective view showing a housing on which the finger rests and the motor shaft of the in 7 second force feedback unit shown are mounted.
    [0046] Wie in 2, 4, 7 und 10 dargestellt,umfasst die zweite Kraftrückkopplungseinheit 130 einwürfelförmiges Fach 131,der den dritten Kodierer 132 enthält. Der zweite Gelenkstift 128b istan der Bodenflächedes Fachs 131 fixiert. Der dritte Kodierer 132 ist mitdem dritten Motor 133 gekoppelt, um so den dritten Motor 133 gemäß der mechanischenInformation eines virtuellen Objekts in der zweiten und dritten Richtung 115 und 116 anzusteuern,welche an den dritten Kodierer 132 übertragen wird. Der dritteMotor 133 ist mit einem Gehäuse 134 gekoppeltund die Motorwelle 135 des dritten Motors 133 ragtdurch ein erstes Passloch 136 hervor, welches in dem Gehäuse 134 ausgebildetist.As in 2 . 4 . 7 and 10 shown, comprises the second force feedback unit 130 a cube-shaped compartment 131 which is the third encoder 132 contains. The second hinge pin 128b is on the bottom surface of the compartment 131 fixed. The third encoder 132 is with the third engine 133 coupled so the third motor 133 according to the mechanical information of a virtual object in the second and third directions 115 and 116 to drive which to the third encoder 132 is transmitted. The third engine 133 is with a housing 134 coupled and the motor shaft 135 of the third engine 133 protrudes through a first pass hole 136 which is in the housing 134 is trained.
    [0047] Das Gehäuse 134 ist an dessenMittelbereich ausgeschnitten, so dass das Gehäuse 134 U-förmig ausgebildet ist und Vorsprünge 138 anbeiden Seiten aufweist. Jeder diese Vorsprünge 138 des Gehäuses 134 istseitlich ausgebildet an jedem Seitenbereich des Gehäuses 134 und weistentsprechende zweite Passlöcher 137 auf,in die ein Paar Fingerauflagen 140 eingepasst sind. DerMittelbereich des Gehäuses 134 weistein erstes Passloch 136 auf, in welches die Motorwelle 135 eingepasst ist.The housing 134 is cut out at its central area, so that the housing 134 Is U-shaped and has projections 138 has on both sides. Everyone these tabs 138 of the housing 134 is formed laterally on each side area of the housing 134 and has corresponding second pass holes 137 on which a pair of finger rests 140 are fitted. The middle area of the case 134 has a first pass hole 136 in which the motor shaft 135 is fitted.
    [0048] Jede der Fingerauflagen 140,welches in eins der zweiten Passlöcher 137 des Gehäuses 134 eingefügt ist,umfasst einen kreisscheibenförmigen Stiftkopf 143 miteiner Kontaktfläche,welche die Finger des Anwenders kontaktiert und einen Stiftstab 144,der sich von der inneren Flächedes Stiftkopfes 143 erstreckt. Der Stiftstab 144 istlängs geformtmit einer Führungsausnehmung 145,in welcher ein Schlitz 147 ausgebildet ist, so dass dasKabel 146, das in der Führungsausnehmung 145 aufgenommen ist,durch einen Schlitz 147 durchführt.Each of the finger pads 140 , which in one of the second pass holes 137 of the housing 134 is inserted, comprises a circular disk-shaped pin head 143 with a contact surface that contacts the user's fingers and a pencil 144 that is from the inner surface of the pen head 143 extends. The pencil stick 144 is longitudinally shaped with a guide recess 145 in which a slit 147 is formed so that the cable 146 that in the guide recess 145 is received through a slot 147 performs.
    [0049] Das Paar Fingerauflagen 140 und 141 istin die zweiten Passlöcher 137 eingefügt, um anund unter der Motorwelle 135, die in das erste Passloch 136 eingefügt ist,entsprechend angeordnet zu werden. Das Paar Fingerauflagen 140 und 141 wirdlinear hin und weg von einander bewegt mittels Drehung der Motorwelle 135.Dazu ist jedes der Kabel 146 um die Motorwelle 135 gewundenund fest an das korrespondierende Fingerpad 140 oder 141 andessen beiden Enden fest fixiert. Um die Reibung zwischen den Stiftstäben 144 undden zweiten Passlöchern 137 während derlinearen Bewegung des Stiftstäbe 144 zureduzieren sind die Fingerauflagen 140 und 141 mitKugelbuchsen 142a und 142b ausgestattet, die daranangepasst sind.The pair of finger rests 140 and 141 is in the second pass holes 137 inserted to on and under the motor shaft 135 that in the first pass hole 136 is inserted to be arranged accordingly. The pair of finger rests 140 and 141 is moved linearly towards and away from each other by rotating the motor shaft 135 , Each of the cables is for this 146 around the motor shaft 135 wound and tight to the corresponding finger pad 140 or 141 fixed at both ends. To the friction between the pin bars 144 and the second pass holes 137 during the linear movement of the pin rods 144 the finger rests should be reduced 140 and 141 with ball bushings 142a and 142b equipped that are adapted to it.
    [0050] 11 isteine perspektivische Ansicht, die eine Modifikation der in 9 dargestellten Fingerauflagenzeigt. Die in 11 dargestellteFingerauflage 140 weist an einer äußeren Oberfläche desStiftkopfes 143 ein paar Bolzen 148 und eine Spannleiste 149 auf,um die Spannkraft des Kabels 146 zu steuern. Genauer müssen dieKabel 146 in einem festgezogenen Zuständen gehalten werden, um sozuverlässigeine Drehbewegung der Motorwelle 135 in eine lineare Bewegungder Fingerauflagen 140 und 141 umzuwandeln. Dazuist die Spannleiste 149 mit dem Kabel 146 umgebenund die Spannleiste 149 ist nahe zu und weg von dem Stiftkopf 143 bewegbar mittelsanziehen und lösenentweder eines oder beider Bolzen 148. Das heißt, fallseiner der oder beide Bolzen 148 in eine Löserichtunggedreht wird/werden, wird die Spannleiste 149 weg von demStiftkopf 143 bewegt, um so das Kabel 146, dasdie Fingerauflagen 140 oder 141 umgibt, festzuziehen. 11 12 is a perspective view showing a modification of the one in FIG 9 shown finger rests. In the 11 illustrated finger rest 140 points to an outer surface of the pen head 143 a few bolts 148 and a tension bar 149 on to the tension of the cable 146 to control. The cables must be more precise 146 are held in a tightened condition so as to reliably rotate the motor shaft 135 in a linear movement of the finger rests 140 and 141 convert. This is the tension bar 149 with the cable 146 surround and the tension bar 149 is close to and away from the pen head 143 movable by tightening and loosening one or both bolts 148 , That is, if one or both bolts 148 is / are rotated in a release direction, the tension bar 149 away from the pen head 143 moved so the cable 146 that the finger rests 140 or 141 surrounds to tighten.
    [0051] Ein haptisches Mausschnittstellensystem gemäß einemanderen Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung, welches eine taktile Rückkopplungseinheitumfasst, um eine taktile Wahrnehmungsempfindung eines virtuellenObjekts an den Fingern eines Anwenders bereitzustellen, wird nun beschrieben.A haptic mouse interface system according to oneanother embodimentof the present invention, which is a tactile feedback unitincludes a tactile perception of a virtualProviding objects on a user's fingers will now be described.
    [0052] 12 isteine perspektivische Ansicht eines haptischen Mausschnittstellensystemsumfassend eine taktile Rückkopplungseinheitgemäß einemanderen Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung, welches dazu geeignet ist, eine taktileSinneswahrnehmung den Fingern eines Anwenders bereitzustellen, 13 ist eine perspektivischeAnsicht der taktilen Rückkopplungseinheit, 14 ist eine Draufsicht aufdie taktile Rückkopplungseinheitnach 13 und 15 ist eine perspektivischeAnsicht, die nur einen Aktuator der taktilen Rückkopplungseinheit, welcherderen Stifte betätigt,um eine taktile Sinneswahrnehmung an den Fingern eines Anwendersbereitzustellen. 12 3 is a perspective view of a haptic mouse interface system comprising a tactile feedback unit according to another exemplary embodiment of the present invention, which is suitable for providing a tactile sensation to the fingers of a user, 13 is a perspective view of the tactile feedback unit, 14 10 is a top view of the tactile feedback unit of FIG 13 and 15 Fig. 3 is a perspective view showing only one actuator of the tactile feedback unit that actuates the pins thereof to provide tactile sensation on a user's fingers.
    [0053] Wie in 13 und 14 dargestellt, umfasst die taktileRückkopplungseinheit 200 einStiftfeld mit einer Vielzahl an Stiftsätzen 210, welche dieFinger eines Anwenders kontaktieren und eine Vielzahl an Aktuatoren 220,um die Stifte 210 des Stiftfeldes anzutreiben. Signale,die einer Form und Oberflächeneigenschafteneines virtuellen Objekts entsprechen, werden zu jedem der Aktuatoren 220 dertaktilen Rückkopplungseinheit 200 übermittelt.Die taktile Rückkopplungseinheit 200 wechseltdie Vibrationsfrequenzen und die Virbationsamplituden der Stifte 210 gemäß der andie Aktuatoren 220 übermittelten Signale,um so dem Anwender das Fühlentaktiler Sinneswahrnehmungen des virtuellen Objekts zu ermöglichen.Weiter kann das taktile Rückkopplungssystem 200 Versatzund Druckkräfteder Stifte 210 verändern,um den auf die Finger des Anwenders wirkenden Druck zu verändern.As in 13 and 14 shown, includes the tactile feedback unit 200 a pen field with a variety of pen sets 210 that contact a user's fingers and a variety of actuators 220 to the pens 210 to drive the pen field. Signals corresponding to a shape and surface properties of a virtual object become to each of the actuators 220 the tactile feedback unit 200 transmitted. The tactile feedback unit 200 changes the vibrating frequencies and the virbation amplitudes of the pins 210 according to the to the actuators 220 transmitted signals in order to enable the user to feel tactile sensations of the virtual object. The tactile feedback system can also 200 Offset and pressure forces of the pins 210 change to change the pressure on the user's fingers.
    [0054] Jeder der Aktuatoren 220 dertaktilen Rückkopplungseinheit 200 istvom Typ biomorpher biegbarer piezoelektrischer Aktuator, welcherdie Stifte 210, die an dessen einem freien Ende fixiertsind, antreibt und welcher eine Vibrationsfrequenz, eine Vibrationsamplitudeund eine Druckkraft der Stifte 210 steuert. Jeder der Aktuatoren 220 weistan dessen einem freien Ende eine Vielzahl an Stiften 210 aufund ist an dessen anderem Ende an einem Stufenbereich einer Haltebasis 230 fixiert.Die Haltebasis 230 ist an der zweiten Kraftrückkopplungseinheit 130 über ein Stützbauteil 230 befestigt.Each of the actuators 220 the tactile feedback unit 200 is of the biomorphic bendable piezoelectric actuator type, which is the pins 210 , which are fixed at one free end, and which has a vibration frequency, a vibration amplitude and a pressing force of the pins 210 controls. Each of the actuators 220 has a plurality of pins at one free end 210 and is at the other end of a step area of a support base 230 fixed. The holding base 230 is on the second force feedback unit 130 via a support component 230 attached.
    [0055] Operationen des haptischen Mausschnittstellensystems 100 gemäß der vorliegendenErfindung werden nun im Folgenden beschrieben.Operations of the haptic mouse interface system 100 according to the present invention will now be described below.
    [0056] Um es einem Anwender zu ermöglichen,die mechanischen Eigenschaften des virtuellen Objekts 112,dargestellt auf dem Anzeigeschirm 110, zu empfangen, stelltdas haptische Mausschnittstellensystem 100 an den Handballendes Anwenders eine Kraftrückkopplungin eine erste Richtung 114 des virtuellen Objekts 111 undden Fingern des Anwenders, welche die zweite Kraftrückkopplungseinheit 130 greifeneine Kraftrückkopplungin zweite und dritte Richtung 115 und 116 senkrechtzu der ersten Richtung 114 des virtuellen Objekts 111 bereit.To enable a user to see the mechanical properties of the virtual object 112 , shown on the display screen 110 , the haptic mouse interface system provides 100 force feedback in a first direction on the user's palm 114 of the virtual object 111 and the user's fingers, which are the second force feedback unit 130 engage a force feedback in the second and third direction 115 and 116 perpendicular to the first direction 114 of the virtual object 111 ready.
    [0057] Signale, die zu den mechanischenEigenschaften in der ersten Richtung des virtuellen Objekts 111 korrespondieren,werden an den ersten und den zweiten Kodierer 121 und 122 übermitteltund so steuert der erste und der zweite Kodierer 121 und 122 denersten und den zweiten Motor 123 und 124 an, umderen Wellen zu drehen. Als Folge davon treiben die Motoren 123 und 124 dieVerbindung 127, verbunden mit der zweiten Kraftrückkopplungseinheit 130 anund bewegen somit die zweite Kraftrückkopplungseinheit 130 ineine Richtung, die zu der ersten Richtung 114 korrespondiert.Damit übermitteltdie zweite Kraftrückkopplungseinheit 130 eineKraftrückkopplungan einen Handballen und einen Arm der Hand des Anwenders, welchedie zweite Kraftrückkopplungseinheit 130 greift,und es wird dem Anwender 112 dadurch ermöglicht,die mechanischen Eigenschaften wie eine taktile Sinnesempfindung,Gewicht und Größe des virtuellenObjekts aufzunehmen.Signals related to the mechanical properties in the first direction of the virtual object 111 correspond to the first and the second encoder 121 and 122 transmitted and so controls the first and the second encoder 121 and 122 the first and the second motor 123 and 124 to turn their shafts. As a result, the motors drive 123 and 124 the connection 127 , connected to the second force feedback unit 130 and thus move the second force feedback unit 130 in a direction that goes to the first direction 114 corresponds. The second force feedback unit thus transmits 130 a force feedback to a palm of the hand and an arm of the user's hand, which is the second force feedback unit 130 engages and it becomes the user 112 This makes it possible to record the mechanical properties such as a tactile sensation, weight and size of the virtual object.
    [0058] Inzwischen werden Signale, die zuden mechanischen Eigenschaften in die zweite und dritte Richtungdes virtuellen Objekts 111 korrespondieren, an den drittenKodierer 132 übermitteltund somit treibt der dritte Kodierer 132 den dritten Motor 133 in derzweiten Kraftrückkopplungseinheit 130 an,um dessen Welle zu drehen. Zu diesem Zeitpunkt werden, da die Motorwelle 135 betriebsbereitmit dem Paar Fingerauflagen 140 und 141 verbundenist, welche an beiden Seiten der zweiten Kraftrückkopplungseinheit 130 bereitgestelltsind, überdie Kabel 146, die um die Motorwelle 135 gewundenund mit den Fingerauflagen 140 und 141 fixiertsind, die Fingerauflagen 140 und 141 linear ineine laterale Richtung der zweiten Rückkopplungseinheit 130 mittels Drehungdes dritten Motors 133 beweget. Da der Daumen und der zweiteFinger des Anwenders die Stiftköpfe 143 derFingerauflagen 140 und 141 kontaktieren, kannder Anwender mechanische Eigenschaften wie eine Oberflächenrauhigkeitdes virtuellen Objekts 111, eine Kraft zum Greifen desvirtuellen Objekts 111 und dergleichen wahrnehmen.Meanwhile, signals are added to the mechanical properties in the second and third directions of the virtual object 111 correspond to the third encoder 132 transmitted and thus the third encoder drives 132 the third engine 133 in the second force feedback unit 130 to turn its shaft. At this point, because the motor shaft 135 ready for use with the pair of finger rests 140 and 141 is connected, which is on both sides of the second force feedback unit 130 are provided over the cables 146 that around the motor shaft 135 twisted and with the finger rests 140 and 141 are fixed, the finger rests 140 and 141 linear in a lateral direction of the second feedback unit 130 by rotating the third motor 133 moveth. Because the user's thumb and second finger are the pen heads 143 the finger rests 140 and 141 can contact the user mechanical properties such as a surface roughness of the virtual object 111 , a force to grasp the virtual object 111 and perceive the like.
    [0059] Weiter treibt die taktile Rückkopplungseinheit 200,welche mit der zweiten Kraftrückkopplungseinheitgekoppelt ist, die Stifte 210 des Stiftfeldes, welche miteiner Vielzahl von Aktuatoren 220 verbunden sind, gemäß Signalen,die zu einer Form und Oberflächeneigenschafteneines virtuellen Objekts korrespondieren an und übertragen dadurch Druck, Vibrationund taktile Sinnesempfindungen an die Finger eines Anwenders.The tactile feedback unit also drives 200 , which is coupled to the second force feedback unit, the pins 210 of the pin field, which with a variety of actuators 220 are connected in accordance with signals that correspond to a shape and surface properties of a virtual object and thereby transmit pressure, vibration and tactile sensations to the fingers of a user.
    [0060] Wie zuvor beschrieben stellt dievorliegende Erfindung ein haptisches Mausschnittstellensystem bereit,welches eine Kraftrückkopplungan den Fingern und dem Arm eines Anwenders bereit, um es dem Anwenderzu ermöglichen,die verschiedenen mechanischen Eigenschaften des virtuellen Objekts, wiedie Größe, dasGewicht, die Form und die Härte desvirtuellen Objekts wahrzunehmen.As previously described, thepresent invention provides a haptic mouse interface system,which is a force feedbackon a user's fingers and arm ready to give it to the userto allowthe various mechanical properties of the virtual object, such asthe size thatWeight, shape and hardness of theperceive virtual object.
    [0061] Zusätzlich ermöglicht das haptische Mausschnittstellensystemgemäß der vorliegendenErfindung es dem Anwender einen angepassten Zustand und eine dimensionaleToleranz von zusammengesetzten Komponenten mittels einer taktilenSinneswahrnehmung in Konstruktionsaufgaben mittels CAD wahrzunehmenund ermöglichtes dem Anwender direkt die Qualitäten von Gütern, die in Einkaufszentren imInternet abgebildet sind genauso wie von virtuellen Objekten, diewährendComputerspielen dargestellt sind, wahrzunehmen.In addition, the haptic mouse interface system according to the present invention enables the user to have an adjusted state and a dimensional tolerance of composite components using tactile sensory perception in design tasks using CAD and enables the user to directly perceive the qualities of goods that are displayed in shopping centers on the Internet as well as of virtual objects that are displayed during computer games.
    [0062] Obwohl ein haptisches Mausschnittstellensystemgemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung zu Darstellungszwecken beschrieben wurde,weiß derFachmann, dass verschiedene Variationen, Hinzufügungen und Substitutionen möglich sind,ohne den Geltungsbereich und den Gedanken der Erfindung, wie offenbart inden beigefügtenAnsprüchen,zu verlassen.Although a haptic mouse interface systemaccording to onepreferred embodimentthe present invention has been described for purposes of illustration,he knowsSpecialist that different variations, additions and substitutions are possible,without the scope and spirit of the invention as disclosed inthe attachedclaims,to leave.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1]
    Haptisches Mausschnittstellensystem, welchesKraft- und taktile Rückkopplungender Hand und den Fingern eines Anwenders bereitstellt, um es dem Anwenderzu ermöglichen,ein virtuelles Objekt, dargestellt auf einem Computerbildschirm,zu erfassen, wobei das haptische Mausschnittstellensystem umfasst: eineMaus, eine erste Kraftrückkopplungseinheitumfassend: erste und zweite Kodierer, um Signale zu empfangen, dieentsprechend zu einer mechanischen Eigenschaft in einer ersten Richtungdes virtuellen Objekts korrespondieren, erste und zweite Motoren,angetrieben mittels der ersten und der zweiten Kodierer und dieentsprechende Wellen aufweisen und eine Verbindung, welchebetrieblich an einem Bodengelenk davon mit den Wellen der erstenund zweiten Motoren und an einem anderen Gelenk mit der Maus verbundenist, um eine erste Kraftrückkopplungan die Hand und den Arm eines Anwenders bereitzustellen, einezweite Kraftrückkopplungseinheit,angeordnet in der Maus, umfassend: einen dritten Kodierer,um Signale zu empfangen, die zu der mechanischen Eigenschaft inzweiter und dritter Richtung senkrecht zu der ersten Richtung des virtuellenObjekts korrespondieren, einen dritten Motor, angetrieben mittelsdes dritten Kodierers und der eine Welle aufweist und ein PaarFingerauflagen, angeordnet an beiden Seiten der Maus und linearbewegt mittels des dritten Motors, um eine zweite Kraftrückkopplungden Fingern des Anwenders bereitzustellen und eine taktileRückkopplungseinheitangeordnet in der Maus, umfassend: zumindest einen Aktuatorbefestigt an der Maus und eine Vielzahl an Stiften, die anden Aktuator gekoppelt sind, um die Finger des Anwenders zu kontaktieren,wobei der Aktuator Signale empfängt,die zu den Oberflächeneigenschaftendes virtuellen Objekts korrespondieren und die Vielzahl der Stifteantreibt gemäß den empfangenenSignalen, wodurch ein Druck oder eine Vibration bereitgestellt wird,welche die Oberflächeneigenschaftendes virtuellen Objekts and den Fingern des Anwenders zeigt.Haptic mouse interface system, whichForce and tactile feedbackthe hand and fingers of a user to make it available to the userto allowa virtual object displayed on a computer screen,the haptic mouse interface system includes:aMouse,a first force feedback unitfull:first and second encoders to receive signals whichcorresponding to a mechanical property in a first directioncorrespond to the virtual object,first and second motors,driven by the first and second encoders and thehave corresponding waves anda connection whichoperating on a floor joint thereof with the waves of the firstand second motors and connected to the mouse at another jointis about a first force feedbackto the hand and arm of a user,asecond force feedback unit,arranged in the mouse, comprising:a third encoder,to receive signals related to the mechanical property insecond and third directions perpendicular to the first direction of the virtualCorrespond to the object,a third motor, driven byof the third encoder and which has a shaft anda fewFinger pads, arranged on both sides of the mouse and linearmoved by means of the third motor to a second force feedbackthe fingers of the user anda tactileFeedback unitarranged in the mouse, comprising:at least one actuatorattached to the mouse anda variety of pens attached tothe actuator is coupled to contact the user's fingers,the actuator receiving signalsthe surface propertiescorrespond to the virtual object and the multitude of pensdrives according to the receivedSignals providing pressure or vibrationwhich is the surface propertiesof the virtual object on the user's fingers.
    [2]
    Haptisches Mausschnittstellensystem gemäß Anspruch1, wobei die zweite Kraftrückkopplungseinheitweiter umfasst: ein Kabelpaar, welches mit einem entsprechenden Fingerauflagenpaarverbunden ist und um die Welle des dritten Motors herum gewickeltist, um so eine Rotationsbewegung des dritten Motors in lineareBewegungen des Fingerauflagenpaars zu transformieren.Haptic mouse interface system according to claim1, the second force feedback unitfurther includes:a pair of cables, which with a corresponding pair of fingersis connected and wound around the shaft of the third motoris so a rotational movement of the third motor in linearTo transform movements of the pair of finger rests.
    [3]
    Haptisches Mausschnittstellensystem gemäß Anspruch2, wobei jedes der Fingerauflagenpaare einen Stiftkopf, derdie Finger des Anwenders kontaktiert und einen Schlitz aufweistund einen Stiftrumpf, der sich von dem Stiftkopf erstreckt und eine länglicheFührungsausnehmung,ausgebildet an dessen äußerer Oberfläche, umfasst,und wobei jedes Kabelpaar das korrespondierende Fingerauflagen durchdie an dem Stiftrumpf ausgebildete Führungsausnehmung und dem Schlitzdes Stiftkopfes umgibt.Haptic mouse interface system according to claim2, each of the pairs of finger padsa pen head thatcontacted the user's fingers and has a slitand a pen barrel extending from the pen head and an elongated oneguide recess,formed on the outer surface thereof,and wherein each pair of cables passes through the corresponding finger padsthe guide recess formed on the pin body and the slotof the pen head surrounds.
    [4]
    Haptisches Mausschnittstellensystem gemäß Anspruch3, wobei jedes der Fingerauflagen einen Bolzen, der in einem Gewindelochdes Stiftkopfes angezogen ist und eine Spannleiste mit einem Loch, durchwelches der Bolzen durchgeht und sich mit dem Bolzen zusammen bewegtumfasst, wobei die Spannleiste nahe an und weg von dem Stiftkopfbewegt wird, wenn der Bolzen angezogen oder gelöst wird.Haptic mouse interface system according to claim3, each of the finger rests being a bolt that is in a threaded holethe pin head is tightened and a tension bar with a hole throughwhich the bolt goes through and moves together with the boltcomprises, the tension bar close to and away from the pin headis moved when the bolt is tightened or loosened.
    [5]
    Haptisches Mausschnittstellensystem gemäß Anspruch1, wobei die Verbindung vier Leisten umfasst, gelenkig verbundenan dessen Endbereichen, in welchen zwei Leisten, verbunden mit einerersten Gelenkaufhängung,die mit dem ersten Gelenk der Verbindung korrespondieren, betriebsbereitmit den entsprechenden Wellen des ersten und des zweiten Motorsverbunden sind, und die anderen zwei Leisten mit einer zweiten Gelenkaufhängung verbunden sind,welche mit dem zweiten Gelenk der Verbindung korrespondiert, welchediagonal gegenüberder ersten Gelenkaufhängungangeordnet ist und mit der Maus verbunden ist.Haptic mouse interface system according to claim1, wherein the connection comprises four strips, articulatedat the end areas, in which two strips, connected with onefirst joint suspension,that correspond to the first joint of the connection, ready for operationwith the corresponding shafts of the first and second motorsare connected, and the other two strips are connected to a second joint suspension,which corresponds to the second joint of the connection, whichdiagonally oppositethe first joint suspensionis arranged and connected to the mouse.
    [6]
    Haptisches Mausschnittstellensystem gemäß Anspruch5, weiter umfassend eine Mausplatte, die an die erste Kraftrückkopplungseinheitbefestigt ist und zwischen der Verbindung und der Maus angeordnetist, um so zu ermöglichen,dass das Handgelenk des Anwenders darauf platziert werden kann.Haptic mouse interface system according to claim5, further comprising a mouse plate attached to the first force feedback unitis attached and arranged between the connection and the mouseis so to enablethat the user's wrist can be placed on it.
    [7]
    Haptisches Mausschnittstellensystem gemäß Anspruch6, wobei die Mausplatte mit einem Kommunikationsloch ausgebildetist, durch welches die zweite Gelenkaufhängung der Verbindung mit derMaus verbunden ist, wobei das Kommunikationsloch in einer Sektorformausgebildet ist mit einem Bereich der größer ist, als der Arbeitsbereichder zweiten Gelenkaufhängung,welche an der Maus befestigt ist.Haptic mouse interface system according to claim 6, wherein the mouse plate with a commu nication hole is formed through which the second hinge of the connection is connected to the mouse, wherein the communication hole is formed in a sector shape with an area which is larger than the working area of the second hinge which is attached to the mouse.
    [8]
    Haptisches Mausschnittstellensystem gemäß Anspruch1, wobei die taktile Rückkopplungseinheit eineVielzahl von plattenförmigenAktuatoren, welche nach ihrer Aktivierung gebogen werden können und eineHalterungsbasis, befestigt mit der Maus und eine Vielzahl an Stufenaufweisend, umfasst, wobei die Vielzahl der plattenförmigen Aktuatorensequentiell an den korrespondierenden Stufen der Halterungsbasisentsprechend befestigt sind und an deren freien Ende mit einer Vielzahlan Stiften ausgestatte sind.Haptic mouse interface system according to claim1, wherein the tactile feedback unit is aVariety of plate-shapedActuators that can be bent after activation and oneBracket base, attached with the mouse and a variety of stepscomprising, wherein the plurality of plate-shaped actuatorssequentially at the corresponding stages of the bracket baseare attached accordingly and at their free end with a varietyare equipped with pens.
    [9]
    Haptisches Mausschnittstellensystem gemäß Anspruch8, wobei die Aktuatoren der taktilen Rückkopplungseinheit biegbarepiezoelektrische Aktuatoren vom bimorphen Typ sind.Haptic mouse interface system according to claim8, wherein the actuators of the tactile feedback unit are bendableare piezoelectric actuators of the bimorph type.
    [10]
    Haptisches Mausschnittstellensystem gemäß Anspruch1, wobei die Stifte, die mit dem Aktuator gekoppelt sind, so angeordnetsind, dass die freien Enden der Stifte in der gleichen Ebene angeordnetsind.Haptic mouse interface system according to claim1, with the pins coupled to the actuator arranged soare that the free ends of the pins are arranged in the same planeare.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US7404716B2|2008-07-29|Interface apparatus with cable-driven force feedback and four grounded actuators
    JP4165734B2|2008-10-15|ハプティックフィードバックジョイスティック
    EP1649816B1|2007-07-18|Auslenkbares endoskopisches Instrument
    EP0110200B1|1987-02-04|Steuereinrichtung für in einem zahnärztlichen Gerät in Ablagen gehalterte Instrumente
    US5589854A|1996-12-31|Touching feedback device
    DE19638695B4|2006-04-13|Modular Vibration Generator and Method of Operation
    US6697048B2|2004-02-24|Computer interface apparatus including linkage having flex
    DE10361127B4|2006-11-30|Control device, in particular motor vehicle parking brake
    DE69233133T2|2004-02-05|Device for manipulating an object displayed on a display screen
    RU2131621C1|1999-06-10|Система виртуальной реальности и телереальности
    DE69635308T2|2006-07-20|PIEZOELECTRIC TRANSFORMER
    US7023423B2|2006-04-04|Laparoscopic simulation interface
    DE19608981B4|2012-03-08|Switching device for a transmission of motor vehicles
    DE602004000311T2|2006-08-10|Measuring device and sensor device
    DE602004009156T2|2008-06-26|METHOD FOR CONTROLLING LIGHTING PARAMETERS, CONTROL DEVICE, LIGHTING SYSTEM
    DE69817269T2|2004-06-09|Key switch and method of making the key
    EP1627774B1|2007-09-12|Baumaschine mit Bedienkonsole
    EP0406919B1|1998-10-14|Vorrichtung zum elektronischen Prüfen von Leiterplatten mit Kontaktpunkten in extrem feinem Raster |
    EP2160168B1|2011-12-07|Vorrichtung und verfahren für ein training und/oder eine analyse des bewegungsapparats eines benutzers
    DE112013001256T5|2014-11-27|Optical scanning endoscope
    EP1749194B1|2011-01-05|Prüfstand für brennkraftmaschinen
    JP4053532B2|2008-02-27|材質感、剪断力、接触反力をユーザーに伝達する触感具現マウスインターフェース装置
    EP2328501B1|2020-03-25|Medizinischer arbeitsplatz und bedienvorrichtung zum manuellen bewegen eines roboterarms eines medizinischen arbeitsplatzes
    EP2743801B1|2020-03-11|Griffelement und Greifereingabemodul für ein haptisches Eingabesystem
    DE102008058012B4|2012-11-15|Multi-head sewing machine and method for controlling the operation of a multi-head sewing machine
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US7339574B2|2008-03-04|
    US20040140953A1|2004-07-22|
    JP2004220593A|2004-08-05|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-08-05| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-05-03| 8128| New person/name/address of the agent|Representative=s name: MICHALSKI HüTTERMANN PATENTANWäLTE GBR, 40221 DüSS |
    2013-03-14| R016| Response to examination communication|
    2015-08-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]