DE69814713T2 - Eingabevorrichtung zur Verbesserung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle - Google Patents

Eingabevorrichtung zur Verbesserung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine, auch bezeichnet als Eingabegerät, das im allgemeinen zur manuellen Eingabe von Steuersignalen an einen Computer oder andere Datenverarbeitungssysteme verwendet wird.
  • Manuell gesteuerte Signal-Eingabegeräte, die bei Datenverarbeitungssystemen verwendet werden, besitzen häufig die Form von Zeigegeräten, die typischerweise eine Maus oder einen Joystick aufweisen. Diese Zeigegeräte werden durch eine menschliche Bedienungsperson gesteuert, um die Bewegung eines Cursors auf einem Computerbildschirm zu steuern oder um grafische Elemente auf einem Anzeigeschirm eines Videospiels zu steuern. Diese Zeigegeräte besitzen üblicherweise die Form einer drehbaren Kugel, eines schwenkbaren Hebels oder von Drucktasten, die als Steuerdaten-Eingabemittel dienen, wodurch die physischen Bewegungen der menschlichen Bedienungsperson in entsprechende Änderungen der elektrischen Eingabesignale umgewandelt werden. Diese elektrischen Signale werden dann an einer Hostvorrichtung über eine Signal-Übertragungsschaltung, als Mittel zur Übertragung von Steuerdaten, eingegeben. Die Hostvorrichtung empfängt die Steuerdaten-Signale und reagiert im Wege der Ausführung eines Datenverarbeitungsvorgangs, der zu der entsprechenden Bewegung eines grafischen Elements auf dem Anzeigeschirm führt.
  • Während die Zeigegeräte zur Eingabe von Daten an die Hostvorrichtung in Reaktion auf physische Eingaben von einer Bedienungsperson aus in der Lage sind, bleiben ihre Reaktionseigenschaften sogar konstant, obwohl verschiedene Betriebszustände, beispielsweise Änderungen der Anzeige- oder Cursorgeschwindigkeit, schwanken können. Als Folge fehlt das Empfinden einer direkten oder natürlichen Reaktion zwischen der Arbeit der Zeigegeräte und der entsprechenden Ausgabe der Hostvorrichtung bei Betrachtung der auf dem Schirm dargestellten grafischen Zustände. Dieses Fehlen einer natürlichen Reaktion führt zu einem nicht-direkten Empfinden der Steuerung und eines niedrigen Niveaus der Schnittstelle zwischen der menschlichen Bedienungsperson und der Vorrichtung. Als Folge haben Personen, die mit der Benutzung von Datenverarbeitungs- oder anderen computergesteuerten Vorrichtungen nicht vertraut sind oder keine Erfahrung hiermit besitzen, Schwierigkeiten, sich an ihre Arbeitsweise anzupassen, und geben sie häufig auf, bevor die notwendige Geschicklichkeit erreicht ist. Weiter sind Personen, die geschickt mit dem Arbeitsweise der Vorrichtungen umgehen, gezwungen, sich an die Unzulänglichkeiten herkömmlicher Zeigegeräte anzupassen und dabei Zeit und Mühe bei der Entwicklung von Geschicklichkeit aufzuwenden, die nicht notwendig sein sollten. Da Computer und andere Arten von Datenverarbeitungseinrichtungen ständig immer mehr zu einem integralen Teil des täglichen Lebens werden, das im Begriff steht, zu einem Zeitalter der Multimediadatenpräsentation zu werden, ist es nur vernünftig, eine direktere und natürlichere Schnittstelle zwischen der menschlichen Bedienungsperson und der Maschine zu erwarten.
  • Das Dokument GB-2 291 165 offenbart ein Computer-Eingabegerät haptischer Art, das mit Wandlern für einen pneumatischen oder hydraulischen Druck ausgestattet ist, die für eine dem Fluiddruck, dem sie ausgesetzt sind, entsprechende elektrische Ausgabe sorgen.
  • Unter einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Eingabegerät zur Verbesserung einer Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine eine abgedichtete Kammer, die mit einer Drosselleitung verbunden ist, die als Durchgangsweg für einen Fluidstrom aus der Kammer oder in die Kammer dient, eine Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtung, wobei direkte oder indirekte Steuereingaben von einer Bedienungsperson aus zu Änderungen des Fluidvolumens in der Kammer führen, wobei die Änderungen durch ein Einströmen oder Ausströmen des Fluids durch die Drosselleitung bewirkt werden, ein Steuerdaten-Erzeugungsmittel, das die Tätigkeit der Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtung physisch überwachen und die Tätigkeit in entsprechende elektrische Signale umwandeln kann, eine Übertragungsschaltung, durch die hindurch die von dem Steuerdaten-Erzeugungsmittel erzeugten Signale einer Hostvorrichtung zugeführt werden, ein veränderbares Fluidstrom-Drosselmittel, das den Status des Fluidstroms in der Drosselleitung elektrisch und variabel steuern kann; und eine Empfängerschaltung, die das veränderbare Drosselmittel für den Fluidstrom durch die Einwirkung eines Steuer-Reaktionssignals antreibt, das an das Drosselmittel von der Hostvorrichtung aus zur Einwirkung gebracht wird.
  • Beispiele der vorliegenden Erfindung werden jetzt im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung der hauptsächlichen Arbeitsmittel der Erfindung;
  • 2 ein verkürztes Schema der ersten Ausführungsform der Erfindung als externes Eingabegerät eines Datenverarbeitungssystems;
  • 3A und 3B eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht teilweise im Querschnitt mit der Darstellung der Arbeitsweise und Funktionen der ersten Ausführungsform der Erfindung als manuell gesteuertes Eingabegerät;
  • 4 ein Schema mit der Darstellung des Aufbaus des veränderbaren Drosselmittels für den Fluidstrom wie bei der zweiten Ausführungsform verwendet;
  • 5 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwischen einer angelegten Spannung und der Viskosität des bei der zweiten Ausführungsform verwendeten elektroviskosen Fluids;
  • 6 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwischen einem angelegten elektrischen Strom und der Strömungsgeschwindigkeit des bei der zweiten Ausführungsform verwendeten elektroviskosen Fluids;
  • 7 ein Schema mit der Darstellung einer zusätzlichen Konfiguration eines Ausgangpunkt-Rückstellmittels, das sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Ausführungsform Anwendung finden kann;
  • 8 eine Außenansicht einer dritten Ausführungsform der Endung; und
  • 9 einen Schnitt durch ein System aus einem elastischen Polster und einem Fluidsystem der dritten Ausführungsform der Erfindung:
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht des allgemeinen Arbeitsprinzips der erfindungsgemäßen Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Ein Fluidmedium 20, das aus Luft, Öl oder einer anderen Fluidsubstanz besteht, ist innerhalb einer Kammer 10 derart abgedichtet aufgenommen, dass eine von außen auf die Kammer 10 zur Einwirkung gebrachte physische Kraft zu einer Änderung ihres inneren Volumens führt. Eine Drosselleitung 30 ist mit der Kammer 10 verbunden und weist einen ausreichend kleinen Querschnitt in Hinblick auf den Flächenbereich der Kammer 10 auf, damit das Fluidmedium 20 in die Kammer 10 durch die Drosselleitung 30 hindurch einströmen und aus dieser ausströmen kann. Eine Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtung 50 ist eine Einrichtung, die, wenn eine physikalische Kraft auf sie durch eine Bedienungsperson zur Einwirkung gebracht wird, entweder direkt oder indirekt Änderungen des inneren Volumens der Kammer 10 bewirkt, was Ursache dafür ist, dass das Fluidmedium 20 durch die Drosselleitung 30 hindurch aus der Kammer 10 austritt oder in diese eintritt. Weiter ist die Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtung 50 auch mit einem Steuerdaten-Erzeugungsmittel 60 verbunden, das die mechanischen Steuerbewegungen der Einrichtung 50 überwacht und in elektrische Signale umwandelt. Diese Signale werden einer Übertragungsschaltung 70 zugeführt, die als Schnittstellenteil zwischen dem Signaleingabegerät 1 und dem Hostcomputer 100 dient.
  • Der Hostcomputer 100 gibt in geeigneter Weise ein Betriebs-Reaktionssteuersignal an das veränderbare Drosselmittel 40 für die Fluidströmung durch eine Empfangsschaltung 80 hindurch ab. Das Drosselmittel 40 verwendet das zuvor genannte Reaktionssteuersignal als Antriebsmittel, das mittels des Drosselmittels 40 zur Einwirkung gebracht wird, um die Strömungsrate des Fluidmediums 20 innerhalb der Drosselleitung 30 zu ändern. Dieser Vorgang führt zu Änderungen des inneren Volumens der Kammer 10 mit sich daraus ergebenden Änderungen der Reaktionseigenschaften der Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtung 50, die ihrerseits durch die Bedienungsperson empfunden werden.
  • 2 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Eingabegeräts in Beziehung zu dem Hostcomputer 100, mit dem es verbunden ist. Ein Eingabegerät 1 ist ein Zeigegerät, das als solches gestaltet ist, das im Allgemeinen als Joystick bezeichnet wird. Ein Bildschirm 101 ist am Hostcomputer 100 angeschlossen und zeigt die Cursorbewegung, die dem Ausgang des Eingabegeräts 1 entspricht. Ein Hebel 51, der manuell betätigbar ist, ist am oberen Teil des Eingabegeräts 1 angebaut und steht von dort aus vor und ist an seiner Basis derart abgestützt, dass er unter jedem gewünschten Winkel frei verschwenkbar ist. Als Folge entspricht die winklige Bewegung des Hebels 51 den zweidimensionalen Anzeigebewegungen am Bildschirm 101. Weiter führen der Winkel und die Geschwindigkeit der Bewegung des Hebels 51 in irgendeiner Richtung ausgehend von seiner rechtwinkligen Position zu einer Bewegung des Anzeigecursors unter einem entsprechenden Winkel und einer entsprechenden Geschwindigkeit.
  • Die Bauweise des Eingabegeräts 1 ist in 3A und 3B dargestellt. 3A ist eine Draufsicht auf das Eingabegerät, wobei sich der Hebel 51 in aufrechter Position befindet, die als rechtwinklig zur Fläche des Papiers angesehen werden kann, auf dem das Schema dargestellt ist. Die freie winklige Schwenkbewegung des Hebels 51 ist eine solche entlang der X- und der Y-Achse aufgeteilt und kann daher als Bewegung auf diesen beiden Achsen betrachtet werden. Kammern 10a und 10b sind auf der X- und der Y-Achse ausgerichtet und mit Hilfe von Drosselleitungen 30a und 30b verbunden. Auf diese Weise sind die Kammern 10a und 10b jeweils mit dem X- und Y-Achsen-Signalverarbeitungssystem verbunden, wobei die Verarbeitungssysteme dem zuvor genannten Steuerdaten-Erzeugungsmittel und der Übertragungs- und Empfangsschaltung entsprechen. Demzufolge sind zwei Systeme gebildet, deren auf die Hebelbewegung auf der X-Achse und deren anderes auf die Hebelbewegung auf der Y-Achse reagiert.
  • 3B zeigt die Bauweise eines der zuvor genannten Hebelbewegungs-Übertragungssysteme. Die Kammern 10 sind über die Drosselleitung 30 verbunden und enthalten in abgedichteter Weise ein Fluid 20 geeigneter Viskosität. Jede Kammer 10 ist als zylindrisches Gebilde ausgebildet, in dem ein Kolben 11 untergebracht ist, der in Richtung nach oben oder nach unten bewegbar ist und bei Bewegung Änderungen des Volumens des Fluids in den Kammern 10 bewirkt. Der Hebel 51 ist mit einem Arm 53 fest verbunden, der seinerseits an seinem Mittelpunkt mittels eines Schwenkpunkts 52 abgestützt ist. Endteile 54 sind an den Enden des Arms 53 ausgebildet und so ausgerichtet, dass sie mit dem oberen Teil der Kolben 11 in Berührung stehen, was zu einem Druck führt, der an dem oberen Teil des Kolbens 11 zur Einwirkung kommt, wenn der Hebel 51 bewegt wird.
  • Weil der Querschnitt der Drosselleitung 30 deutlich kleiner als der Flächenbereich der Fluidkammern 10 ist, wird die Fluidströmung teilweise gedrosselt, wenn Fluid 20 durch die Drosselleitung 30 hindurchtritt, und dies führt zu einem Anstieg des Drucks innerhalb der Kammer 10. Dieser Druckanstieg wird mittels eines Spannungselements 61 überwacht, das durch Abgabe einer spezifischen Spannungsgröße auf der Grundlage dieses Druckeinstiegs reagiert. Folglich dient die von dem Spannungselement 61 in der Kammer 10 abgegebene Spannung als Mittel zum Feststellen der Bewegung des Hebels 51, und entspricht der Wert der abgegebenen Spannung dem Grad der Neigung des Hebels 51. Weiter kann die Neigungsgeschwindigkeit des Hebels 51 im Wege eines Vorgangs überwacht werden, bei dem der von dem zuvor genannten Span nungselement 61 abgegebene Spannungswert zu geeigneten Zeitintervallen abgetastet wird, um eine zeitabhängige Überwachung der Druckänderungen durchzuführen. Die durch das Spannungselement 61 erzeugte Spannungswelle wird vorbehandelt und dem Hostcomputer als Steuerdaten über die genannte Übertragungsschaltung zugeführt. Der Hostcomputer erzeugt dann ein Reaktions-Steuersignal in Reaktion auf die Eingabe der zuvor genannten Steuerdaten. Während die zuvor genannten Steuerdaten und das Reaktions-Steuersignal als analoge oder digitale Signale erzeugt werden können, macht die Verwendung digitaler Signale einen geeigneten Analog/Digital- oder Digital/Analog-Wandler in dem zuvor genannten Signalverarbeitungssystem erforderlich.
  • Das veränderbare Drosselmittel 40 für den Fluidstrom ist an der Drosselleitung 30 angebaut und als ein durch eine Spannung angetriebenes Betätigungselement der Art mit einer Leitungskonfigurationsmündung gestaltet. Dieses durch eine Spannung angetriebene Betätigungselement nimmt das zuvor genannte Reaktions-Steuersignal durch die Empfangsschaltung hindurch auf und reagiert auf dieses Signal durch radiale Drosselung des Querschnitts der Drosselleitung 30 entlang der axialen Richtung der Leitung durch Veränderung der Größe der Öffnung der zuvor genannten Mündung. Die Verwendung einer Einstelleinrichtung der Art ohne Leitungskonfigurationsmündung, ohne das zuvor genannte durch eine Spannung angetriebene Betätigungselement, kann ebenfalls als veränderbares Drosselsteuermittel verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform bewirkt eine große Änderung des Neigungswinkels oder eine schnelle Bewegung des Hebels 51 eine entsprechend große Änderung des elektrischen Verstellungswertes des durch eine Spannung angetriebenen Bestätigungselements.
  • Weiter führt bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Freigabe des Hebels 51 zu einer Rückstellung des Hebels zu dessen senkrechten Position über ein Ausgangspunkt-Rückstellmittel, wodurch das Fluidvolumen in der Kammer 10 seinen anfänglichen Ausgangswert wieder einnimmt. Dieses Ausgangspunkt-Rückstellmittel kann eine Feder 90 umfassen, die so ausgerichtet ist, dass ein Druck aus allen vier Richtungen der Hebelbewegung in Richtung zu der Ausgangspunkt-Position hin zur Einwirkung gebracht wird. Das zuvor genannte Ausgangspunkt-Rückstellmittel kann ebenfalls Federn umfassen, die einen drückenden oder ziehenden Druck auf die obere Seite der Kolben 11 in den Kammern zur Einwirkung bringen, wodurch das Fluidvolumen in den Kammern 10 das Ausgangsvolumen wieder einnimmt, wenn kein Druck am Hebel 51 einwirkt.
  • 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der eine andere Bauweise des zuvor genannten veränderbaren Drosselmittels für den Fluidstrom in schematischer Form dargestellt ist. Elektroden 41 sind in gegenseitig gegenüberliegender Ausrichtung an der Drosselleitung 30 zur Bildung einer Drosselmündung für den Durchtritt des abgedichtet untergebrachten Fluidmediums 20 angebaut, wobei bei dieser Ausführungsform das Fluidmedium 20 ein Fluid mit elektroviskosen Eigenschaften ist, das nachfolgend als EV-Fluid bezeichnet wird. Eine Stromversorgung 42 ist als Mittel zur Lieferung von Antriebstrom für das veränderbare Drosselmittel für den Fluidstrom angebaut. Die Reaktionseigenschaften des EV-Fluids 20 sind in 5 dargestellt. Die Viskosität des EV-Fluids, das zwischen den gegenseitig gegenüberliegenden Elektroden 41 vorhanden ist, nimmt zu, wenn der durch die gegenseitig gegenüberliegenden Elektroden abgegebene Wert der angelegten Spannung größer wird, was eine Funktion möglich macht, wodurch die Viskosität des EV-Fluids durch das Anlegen eines auf der Spannung basierenden Reaktions-Steuersignals an den gegenseitig gegenüberliegenden Elektroden 41 geändert werden kann. Diese Art des Steuervorgangs macht es möglich, die Strömungseigenschaften des EV-Fluids frei zu drosseln. Die Stromversorgung 42 schafft ein Mittel zur Lieferung der hohen Spannung, die von dem veränderbaren Drosselmittel für den Fluidstrom benötigt wird, um die Strömungseigenschaften des EV-Fluids elektrisch zu ändern.
  • Die Erfindung besitzt auch eine Funktion, wodurch ein elektrischer Strom proportional zu der Geschwindigkeit des zwischen den Elektroden 41 strömenden EV-Fluids erzeugt wird. Diese Funktion gestattet es, dass die Geschwindigkeit des Fluidstroms innerhalb der Drosselleitung 30 überwacht wird, was es möglich macht, den Bewegungszustand des Hebels 51 zu überwachen. 6 zeigt die Strömungsgeschwindigkeit des EV-Fluids in Beziehung zu der Größe des Stroms, der zwischen den Elektroden 41 fließt.
  • Bei der zweiten Ausführungsform kann ein Mittel zur Überwachung der durch den Hebel bewirkten Stellung und der Änderungen der Verstellung des Arms 53 und des Kolbenhubs anstelle der zuvor angegebenen Spannungselemente verwendet werden. Des weiteren kann eine elastische Membran an der Oberseite der Fluidkammer 10 angebaut sein, und kann ein Arm 53 verwendet werden, um eine Kraft an der Membran als Mittel zur Änderung des Fluidvolumens innerhalb der Fluidkammer 10 zur Einwirkung zu bringen. Ferner kann gemäß Darstellung in 7 eine Bypassleitung 91 mit großem Querschnitt mit den beiden Kammern 10, getrennt von der Drosselleitung 30, als Mittel zur Schaffung einer Ausgangspunkt-Rückstellfunktion verbunden sein, die nicht wie die zuvor angegebene zentrierende Federeinrichtung automatisch arbeitet. Ein Ventil 92 kann in der Bypassleitung 91 als Mittel zur manuellen oder elektrischen Steuerung des Fluidstroms innerhalb der Bypassleitung 91 eingebaut sein. Beispielsweise kann das Ventil 92 geöffnet werden, damit das Fluid schnell strömen kann, was den Zustand eines hydraulischen Gleichgewichts in dem System schnell ausbildet, wodurch die Fluidvolumina ihre Ausgangswerte wieder einnehmen und eine schnelle Ausgangspunkt-Rückstellwirkung für den Hebel 51 geschaffen wird.
  • 8 zeigt eine Außenansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine in einer Konfiguration, die im allgemeinen als Computer-"Maus"-Zeigegerät bekannt ist. Das Mausgehäuse ist mit einer flachen unteren Fläche, Steuertasten 55a und 55b, die an seiner oberen Fläche eingebaut sind, und einem Anschlusskabel ausgebildet, das an seinem vorderen Ende angebracht ist. Eine Rollkugel wird in dem unteren Gehäuse verwendet, um die Richtungen der Mausbewegung zu verfolgen. Ein elastisches Polster 56, das eine elastische Membran an seiner oberen Fläche aufweist, ist der herkömmlichen Mausbauweise hinzugefügt. Das Polster 56 ist so gestaltet, dass es mit dem Handteller in Berührung kommt, während die Maus betätigt wird, und auch so gestaltet, dass es die obere Seite der zuvor angegebenen Fluidkammer bildet.
  • 9 ist eine schematische Zeichnung mit der Darstellung des Grundkonzepts der Arbeitsweise des elastischen Polsters 56. Das elastische Polster 56 ist so gestaltet, dass es den oberen Teil der Fluidkammer 10 bildet. Wenn das elastische Polster 56 als Folge eines durch den Handteller aufgebrachten Drucks niedergedrückt wird, tritt das Fluid innerhalb der Kammer 10 in eine Neben-Kammer 12 durch die Drosselleitung 30 hindurch ein. Weil die Neben-Kammer 12 Druckluft 93 enthält, bewirkt das Wegnehmen des Handtellers von dem elastischen Polster 56, dass das Polster 56 seine ursprüngliche Gestalt als Folge des Zurückströmens des Fluidmediums 20 in die Kammer 10 infolge der durch die Druckluft 93 zur Einwirkung gebrachten Druckwirkung wieder einnimmt. In gleicher Weise wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform ist ein Spannungselement 61 innerhalb der Kammer 10 eingebaut. Des weiteren ist eine veränderbare Mündung eines über eine Spannung angetriebenen Bestätigungselements an der Drosselleitung 30 zur Bildung eines veränderbaren Drosselmittels 40 für die Fluidströmung angebaut. Ein Reaktions-Steuersignal kann von dem Hostcomputer aus in Reaktion auf die Größe der Niederdrückens des elastischen Polsters 56 als Rückkopplungssignal zurückgeführt werden. Bei dieser Ausführungsform kann das elastische Polster 56 beispielsweise zum Einstellen eines analogen Parameters, beispielsweise der Stimmen-Ausgangslautstarke, oder zur Regelung der Farbdichte des Bildschirms verwendet werden. Auch kann, während eine herkömmliche Maus für eine X- und eine Y-Achsen-Cursorsteuerfunktion sorgt, das elastische Polster 56 zur Bewegung des Cursors perspektivisch nach vorn und nach hinten in der Richtung einer Z-Achse verwendet werden, um für eine simulierte dreidimensionale Cursorsteuerung in perspektivischen Darstellungen zu sorgen.
  • Die dritte Ausführungsform kann in einer solchen Weise ausgebildet sein, dass sie wie bei der zweiten Ausführungsform Gebrauch von einem elektroviskosen Fluid macht. Auch kann ein elastisches Polster gleich bzw. ähnlich dem Polster 56 für einige oder alle Maustasten verwendet werden.
  • Das Eingabegerät einer Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine, wie es durch die Erfindung vorgeschrieben ist, ist nicht auf Computer anderer Datenverarbeitungsanwendungen beschränkt, sondern kann auch bei Videospielen als Gerät zur Steuerung beispielsweise der Bewegungen von on-screen-Zeichen oder Bildelementen verwendet werden. Des Weiteren kann die Erfindung auch zur Steuerung von Geräten, die zur Betätigung von Robotern, automatisierten Lagerhaussystemen und anderen Arten von Einrichtungen, die manuelle Steuereingaben erforderlich machen, Anwendung finden. Ferner kann die Konfiguration des Eingabegeräts in geeigneter Weise so gestaltet sein, dass es individuellere Erfordernisse und eine spezifische Anwendung des Hostcomputers erfüllt. Weiter kann das Eingabegerät als Mittel zur Realisierung einer Steuerreaktion mit höherer Leistung auf der Grundlage eines Ausgabesignals von verschiedenen Hostcomputern Anwendung finden.
  • Entsprechend sorgt die vorliegende Erfindung für eine Steuerfunktion, wodurch die Reaktionen des gesteuerten Geräts eng und natürlich den Steuerbewegungen der das Eingabegerät bedienenden Bedienungsperson entsprechen. Das Ergebnis ist ein natürlicheres und stärkeres Empfinden der Reaktion auf die Steuerung, wenn eine Hostvorrichtung betrieben wird, mit der die Erfindung verbunden ist.

Claims (10)

  1. Eingabegerät zur Verbesserung einer Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine, umfassend: eine abgedichtete Kammer (10), die mit einer Drosselleitung (30) verbunden ist, die als Durchgangsweg für einen Fluidstrom aus der Kammer oder in die Kammer dient; eine Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtung (50), wobei direkte oder indirekte Steuereingaben von einer Bedienungsperson aus zu Änderungen des Fluidvolumens in der Kammer führen, wobei die Änderungen durch ein Einströmen oder Ausströmen des Fluids durch die Drosselleitung (30) hindurch bewirkt werden; ein Steuerdaten-Erzeugungsmittel (60), das die Tätigkeit der Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtung physisch überwachen und die Tätigkeit in entsprechende elektrische Signale umwandeln kann; eine Übertragungsschaltung (70), durch die hindurch die von dem Steuerdaten-Erzeugungsmittel (60) erzeugten Signale einer Hostvorrichtung (100) zugeführt werden; ein veränderbares Drosselmittel (40) für den Fluidstrom, das den Status des Fluidstroms in der Drosselleitung (30) elektrisch und veränderbar steuern kann; und eine Empfängerschaltung (80), die das veränderbare Drosselmittel für den Fluidstrom (40) durch die Einwirkung eines Steuer-Reaktionssignals antreibt, das an das Drosselmittel (40) von der Hostvorrichtung (100) aus zur Einwirkung gebracht wird.
  2. Eingabegerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtung (50) einen manuell betätigbaren Hebel (51) aufweist, der eine winkelige Schwenkbewegung entlang zweier Achsen durchführen kann, und des weiteren zwei getrennte Hebel-Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtungen (53, 54) aufweist, die ein Steuerbewegungs-Übertragungssystem umfassen, wobei jede dieser Einrichtungen in Reaktion auf eine Achse der Hebelbewegung arbeitet und jede separat mit der Kammer (10a, 10b), die mit der Drosselleitung (30a, 30b) verbunden ist, dem Steuerdaten-Erzeugungsmittel (60), einer Über tragungsschaltung (70), einem veränderbaren Fluidstrom-Drosselmttel (40a, 40b) und einer Empfängerschaltung (80) ausgestattet ist.
  3. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein mit elektrischer Spannung betriebenes Betätigungselement (41) an einem Teil der Drosselleitung installiert ist, wobei elektrische Änderungen der Verschiebung des strombetriebenen Betätigungselements (41) durch das veränderbare Drosselmittel (40) für den Fluidstrom dazu verwendet werden, das Volumen des Fluids zu steuern, das durch die Drosselleitung (30) strömt.
  4. Eingabegerät nach Anspruch 1, wobei eine elektroviskose Substanz als Fluid verwendet wird und wobei das veränderbare Drosselmittel (40) für den Fluidstrom eine elektrische Spannung innerhalb der Drosselleitung (10) so zur Einwirkung bringt, dass eine Änderung der Viskosität der elektroviskosen Substanz erzeugt wird.
  5. Eingabegerät nach Anspruch 1, wobei die Kammer (10) als Zylinder- und Kolbenanordnung (11) ausgebildet ist und ein manuell betätigbarer Hebel (51) an der Steuerungsbewegungs-Übertragungseinrichtung als Mittel zur Veränderung der Lage des Kolbens (11) durch die Bewegung des Hebels (51) eingebaut ist.
  6. Eingabegerät nach Anspruch 1, wobei eine äußere Oberfläche der Kammer ein elastisches Teil umfasst, wobei dieses Teil so gestaltet ist, dass es direkt oder indirekt durch die Bedienungsperson auf eine Weise betätigbar ist, die volumetrische Änderung in der Kammer herbeiführt.
  7. Eingabegerät nach Anspruch 1, wobei eine äußere Oberfläche dieser Kammer ein elastisches Teil umfasst, wobei die Oberfläche des elastischen Teils durch den Hebel der Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtung so betätigbar ist, dass volumetrische Änderungen in der Kammer induziert werden.
  8. Eingabegerät nach Anspruch 1, wobei das Steuerdaten-Erzeugungsmittel (60) die sich mechanisch bewegenden Teile der Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtung (50) oder die hierdurch verursachten Änderungen der Verstellung überwachen kann.
  9. Eingabegerät nach Anspruch 1, wobei das Steuerdaten-Erzeugungsmittel (60) den Druck innerhalb der Kammer überwachen kann.
  10. Eingabegerät nach Anspruch 1, weiterhin umfassend Mittel (90), um die Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtung (50) auf eine Ausgangspunktposition zurückzuführen und das Fluidvolumen in der Kammer auf das ursprüngliche Volumen zurückzuführen, wenn kein Steuerdruck von der Bedienungsperson auf die Steuerbewegungs-Übertragungseinrichtung zur Einwirkung gebracht wird.
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