WO1992011594A1 - Apparatus for inputting multidimensional information - Google Patents

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Tsukamitsu Hirabayashi
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Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
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    • G06F3/0334—Foot operated pointing devices

Definitions

  • the present invention relates to a device for converting an intended information into an electric signal by a natural operation by giving a relative motion command in a non-contact manner while an operator observes a control target, particularly, a two-dimensional or three-dimensional coordinate of a computer.
  • a control target particularly, a two-dimensional or three-dimensional coordinate of a computer.
  • it is a multi-dimensional information input device suitable as a direction input device or a motion pointing device of a robot.
  • An object of the present invention is to provide a non-contact multi-dimensional information human-powered device that solves the above-described question S and that enables input with high precision, without difficulty, and at the intent of the explorer without specifying the place of use. ⁇ for the purpose
  • FIG. 1 is a perspective view of a partial cross section showing an embodiment of an information human power device according to the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a control circuit
  • FIG. 3 is a block diagram of a pulse conversion circuit
  • FIG. Road timing chart
  • FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment
  • FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment.
  • the present invention can be used for a two-dimensional or three-dimensional coordinate or direction input device of a view, or a multidimensional information input device used as a robot operation command device.

Description

明. 鋤 寄
多次元情報入力装置
〔技術分野〕
本発明は、 操作者が制御対象を観察しながら相対運動指令を非接触で与え、 自 然な動作で意図する情報を電気信号に変換する装置として、 特にコンピューター の二次元又は、 三次元の座標あるいは方向入力装置、 またはロボットの動作指合 装置として適した多次元情報入力装置である。
〔背 *技術〕
コンビユーターの座擦又は方向入力装置として従来から、 トラックボール、 ジ ョィスティック、 マウス等があり広く使用されている。
しかし、 従来のマウスでは、 マウス内のボールを転がして機械的にその変位量 を検出するため、 操作のためにある程度の範囲を持つ滑らかな平面を必要とする。 また、 従来のジ Sィスティックでは装置の場所を取らないが可勖都範囲に制限 があり、 微少な入力が難しい。
そして、 従来のトラックボールでは上述のような問題が起こらない反面、 トラ ックボールのボタン搡作とトラックボールの操作を同時にすることが困難である。 さらに、 これらの装匿は本来二次元入力装置であるが、 従来の装置を工夫して 三次元入力装置に改良したもの （例えば、 トラックボールに対しては特開昭 6 2 一 4 0 6 1 9号公報参照） もあるが、 本来二次元用のものを三次元用に改良した ため、 搡作者の意図するとこととは異なる不自然な動作を要求するものとなって いた。
また、 非接触者で三次元入力を行なうものとして、 例えば、 特開平 1一 9 6 7 2 0号公報に開示されている、 加速度センサを使った座標入力装置がある。 これ は、 人が装置に対して、 並進連勖を与える亊によって、 勖きを加速度で検知する ものであり、 回転情報を得られない、 また位置座裸に変換するために加速度を 2 回種分せねばならず、 複雑な澳算を行なうため演算親差を生じ易く、 高価であつ
,w0 本発明は、 前述の問 Sを解决すると同時に、 使用場所を 定せず、 高精度に、 安 «で探作者の意図するまま入力を可能にする非接 «多次元情報人力装置を提供 することを目的とする β
〔発明の開示〕
この目的を達成するために、 本発明は、 互いに直交する Xtt、 Υ軸、 Z軸上に 角速度検出器を¾け、 箱形ゃ椅円筒状の側面の 3指が当たる部分に榱円溝を設け 人がグリップし易い形状や M節、靥、 頭等に取付け易い形状をした、 人が指令す る複数僳のボタンを有する前記角速度検出器を装着した操作体と、 操作体より得 られる各 ttの角速度倭号を、 VZF変換器、 VZF変換 Sと並列に接綾した符号 検出回路、 人がブッシュするボタンの搔会侰号により VZF変換器の出力をカウ ントまたはストタブするゲート回路とゲート回路に接接したカウン夕回路でコン ピューターが使用できる信号に変換する回路を構成した。操作体によって人に手 の動きを直接検出し、 操作体の出力侰号を処理して変位人力としてコンピュータ 一に取り込み、 ボタン操作によって人からの指示を与える。
操作者が搡作体に Ξ次元的な回転運動を与えると、各 βに設けた角速度検出器 が X賴、 Υ軸、 Ζ軸周りの角速度を検出する。 この角速度を V/F変換器から力 ゥン夕回路までの回路で一回積分すると三次元の変位となる。
本発明によれば、 操作者の動きを直接電気信号に変えるようにしているため、 操作者の励きをそのまま入力することができる。 また本発明では搡作者の動きを そのまま相対運動指令人力とするものであるために、任意の空閟で非接触に三次 元物体を扱う CADシステム、 グラフィ クシステムでの ·≡次元方向入力あるい は、 コンビユーターのカーソル制御において搡作が Sめて容易になる。
また、 攆作装 S上にボタンを等を取り付けて、情報人力のモードを切り換える ことによつて並進運動と回転運動の情報入力が可能である。
従来のコンビユーター人力装置は手で操作されていたが、本発明では、頭、 屠、 等の 数の自由度を有する Κ節に取り付けて入力することが可能となる。 C図面の簡単な説明）
図 1は本発明による情報人力装置の実施例を示す一部断面の斜視図、 図 2は制 御回路のブ αック図、 図 3はパルス変換回路のプロック図、 図 4はパルス変換回 路のタイミングチャート、 囡 5は他の実施例を示す斜視図、 図 6はその他の実施 例を示す斜視図である。
(発明を実施するための最良の形據）
以下に、 図 1と図 2を参照して本発明の実施例を説明する。
図 1において、 全体を箱形や棺円简状にし側面の 3指が当たる部分に椅円溝を 設けグリップしたとき 81染む形状をした操作体 1の内部には、 X, Υ, Ζ軸上に、 互いに直交させて角速度検出器 4、 5、 6を内装している。
なお、 本案では角速度検出器として、 音叉型ジャイロスコープを使用している。 これは音叉型をした振動子と平行な輔周りに回転変位が与えられると、 角速度 に比例した S圧を出力するものである。 勿論、 角速度検出器は音叉型ジャイロス コープに IS定するものではない。
操作体 1の上部外表面には、 グリップしたとき、 親指 人指にフィットする位 置に、 人からの指示が入力される、 操作ボタン 2、 3を設けてある。
これによつて、 操作者は、 この装 Sを手で握り、 これに対して面転変位を与え ることによって、 各 «の回転運動の角速度が各々の角速度検出器 4、 5、 6によ つて検出される。
各々の角速度検出器 4、 5、 6の出力信号 X軸侰号、 Y軸僂号、 Z軸信号はケ 一ブル 7により、 図 2で示される S圧周波数変換回路 2 1、 2 1、 2 1と、 これ と並列に接统した回転方向の正'負を判定する符号検出回路 2 2、 2 2、 2 2に 入力される。
¾圧周波数変换回路 2 1、 2 1、 2 1と符¾検出器回路 2 2、 2 2、 2 2に各 々の出力はパルス変換回路 2 3、 2 3、 2 3に入力される。
パルス変換回路は、 例えば図 3に 1軸分を示すように、 2個のフリツブフ口、ッ ブ 3 2と符号変換器 3 1、 5锢の NAND 3 3から構成するゲート回路で構成す ればよい、 この回路に、 0 4に示すタイミングで ¾圧局波数変換回路 2 1の出力 a .および符号検出回路 2 2の出力 b , を入力すると、光学式エンコーダーから 得られる ffiカ儳号と同等の 2つの位相のずれた、 A相、 B相パルス c、 dが出力 される。
パルス変換回路 2 3、 2 3、 2 3の各袖の出力は出力制御回路 2 4、 2 4、 2 4に入力される。 ゲート回路 2 4、 2 4、 2 4には、人が操作ボタン 2、 3によ り入力タイミングを指示する措会侰号を入力し、パルス変換回路 2 3、 2 3、 2 3の出力時期を制卸する。
ゲート回路 2 4、 2 4、 2 4の出力はカウンタ回路 2 5、 2 5、 2 5に入力さ れ指会タイミングに対 するパルス数を狭算カウントすると制御対象に相対運動 量を指令できる。
カウンタ回路 2 5、 2 5、 2 5の出力は、 そのままコンピューター 1 0に対す る情報人力として使用するとグラフイク面面の回転指令となる C
図 5に示す他の実施 は、操作体としてへ yドホンのバンドに直交させて角速 度検出器 4、 6を、 X、 Zの 2輔だけに設けたもので、 この場合、 制御回路は 2 釉分だけでよく、搡作者が頭に装着し、 頭を振ることにより、 従来のマウスに置 き代わる入力装置とすることが可能である。
なお、 へッドホンをヘルメプトに替え、 角度検出器 4、 5、 6を直交させて設 けてもよい。
図 6に示すその他の実施例は、操作体を ft状にし、 角度検出器を実施例もしく は他の実施例と同様に配置し、足の親指節に操作ボタン 3を装着したもので、人 の足と親指の動きが、 そのまま入力となる。 しかしこの場合、 人の不必要な動き が人力となることがあり、 これを ¾けるために、実施例（図 1 ) に示される操作 体 1を併用し、 ボタン 2で変位検出佞号の有効、無効を確 Sして指示するように してもよい。
これによゥて、 手の不自由な人のためのコンビユーターディスプレイのカーソ ル制御装置としても使用できる。 〔産業上の利用可能性〕
本発明は、 コンビュー夕一の二次元又は三次元の座標あるいは方向入力装置、 またはロボットの動作指令装置として用いる多次元情報入力装置に利用すること ができる。

Claims

請 求 の 輥 囲
1. 直交する «上に複数の角速度検出器を內装し、 外表面に操作ボタンを有する 操作体と、前記角速度検出器に接接した 圧周波数変換器と、前記《圧周波数変 换器と並列に接筏した符号検出回路と、前記操作ボタンの指合により前記 圧眉 波数変換器の出力のカウントを有効または無効とするゲート回路と、 前記ゲート 回路に接翁した力ゥン夕回路よりなることを特徵とする多次元情報入力装 s。
2. 前記角速度検出器を直交する 3轴上に配置した請求の範囲 1記載の多次元情 報入力装置。
3. 前記角速度検出器を直交する 2軸上に配置した請求の範囲 1記載の多次元情 報入力装 S。
4. 前記操作休を、棺円筒状にし攒の 3指が当たる所に槽円潸を設け、 グリップ し易い形状とした »求の範囲 1ないし 3記載の多 元情報入力装 ¾。
5. 前 ¾操作体を »伏にした請求の軛囲 1ないし 3記載の多次元入力装置。
6. 前 操作体をへッドホン状にした請求の IB囲 1ないし 3記載の多次元入力装 置。
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