Устройство контроля системы движений - RU2556498C1

Описание

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам ввода, и может быть использовано в компьютерных играх, для управления объектами в моделируемых на ЭВМ пространствах, в области машиностроения, самолетостроения, космонавтики.

Известна система контроля Razer Orbweaver (заявитель фирма Razer, генеральный директор Мин-Лян Тан, президент Роберт "Razerguy" Кракофф), состоящей из опорной поверхности с расположенной на ней группой кнопок и роликов (http://www.razerzone.com/gaming-keyboards-keypads/razer-orbweaver).

Недостатки: недостаточно высокая надежность и точность управления системой движений.

В аналоге невозможно управлять системой движений без привлечения дополнительных средств управления, отсутствие погружения в моделируемое на ЭВМ пространство.

Известна система контроля Kinect (заявитель корпорация Microsoft) - приставка с датчиками движения, отслеживающими положения оператора в пространстве (http://www.xbox.com/ru-RU/kinect/).

Недостатки: низкая точность движений, низкий показатель надежности в системе «Человек-Машина».

Известен наиболее близкий аналог изобретения - манипулятор для компьютера (патент №2344465, МПК G06F 3/00, 16.04.2007, опубл. 20.01.2009), содержащий кнопки, корпус, жестко соединенный с управляющим элементом, выполненным в виде Н-образной рамы с криволинейными опорными поверхностями, на передних частях которого по периферии напротив друг друга с боковых сторон расположены кнопки и ролики для удобного управления системой движений, внутри установлен шарнир, на котором жестко закреплен хвостовик, причем на управляющем элементе, выполненном в виде Н-образной рамы, между криволинейными опорными поверхностями установлены зажимы, а внутри корпуса расположен регулятор, контролирующий жесткость хода шарнира.

Недостатки: недостаточно высокая точность движений, низкий показатель надежности в системе. Хвостовик не имеет жесткого соединения с сиденьем оператора, отсутствие точной регулировки высоты управляющего элемента и точной регулировки расстояния между оператором и управляющим элементом, а также отсутствие управляющих элементов для ног оператора и датчиков движения отслеживающих положение головы, рук, плеч оператора.

Технический результат: повышение надежности и точности управления системой движений.

Повышение надежности и точности управления системой движений в устройстве для контроля системы движений, содержащем кнопки, корпус, жестко соединенный с управляющим элементом, выполненным в виде Н-образной рамы с криволинейными опорными поверхностями, на передних частях которого по периферии напротив друг друга с боковых сторон расположены кнопки и ролики, внутри установлен шарнир, на котором жестко закреплен хвостовик, на управляющем элементе, выполненном в виде Н-образной рамы, между криволинейными опорными поверхностями установлены зажимы, а внутри корпуса расположен регулятор, контролирующий жесткость хода шарнира, достигается за счет того, что в устройство для контроля системы движений дополнительно введены педали и датчики движения, соединенные с управляющим элементом проводами или беспроводной связью, а хвостовик жестко соединен с кронштейном крепления, имеющим регулировочные зажимы.

Дополнительно введенные педали и датчики движения, соединенные с управляющим элементом проводами или беспроводной связью позволяют часть контролируемых функций передать ногам оператора и отслеживать положение головы, рук, плеч оператора в пространстве.

Технический результат достигается за счет возможности регулировки высоты управляющего элемента и расстояния до оператора с помощью кронштейна с зажимами, жестко соединяющего хвостовик с сиденьем оператора, т.к. оператор может максимально точно выбрать точку опоры управляющего элемента, жестко зафиксировать ее положение и во время работы не возникает мешающих управлению колебаний между точкой опоры управляющего элемента и сиденьем оператора за счет оснащения устройства контроля педалями, т.к. контроль части функций в системе движений передан ногам, оператор глубже погружается в моделируемое на ЭВМ пространство, что делает управление более интуитивным, облегчая перемещение в моделируемом на ЭВМ пространстве, за счет того, что переданная ногам часть функций управления снижает нагрузку на пальцы рук оператора, он меньше устает, что повышает продолжительность его надежной и точной работы, за счет оснащения устройства датчиками движения, контролирующими положение головы, плеч, и рук оператора, т.к. оператор получает дополнительные функции, создающие новые возможности в системе движений, что позволяет достигать более точного результата во время управления.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, неизвестна. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Изобретение является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.

Устройство для контроля системы движений поясняется чертежом.

На чертеже изображен общий вид устройства.

Устройство для контроля системы движений включает в себя кнопки 1, корпус 2, внутри корпуса 2 установлен шарнир 3, на котором жестко закреплен хвостовик 4, жестко соединенный с сиденьем оператора 13, кронштейном 14 с зажимами 15, причем корпус 2 жестко соединен с управляющим элементом 5, выполненном в виде Н-образной рамы с криволинейными опорными поверхностями 6 для расположения предплечий оператора с возможностью движения за счет шарнира 3, жесткость хода которого может регулироваться с помощью расположенного в корпусе 2 регулятора 12 по желанию оператора или автоматически в зависимости от ситуации, происходящей в системе движений, при этом на передних частях 7 управляющего элемента 5 по периферии напротив друг друга с боковых сторон расположены кнопки 1, кнопки шарнирные 8, кнопки многоконтактные 9, ролики 10 для надежного и точного управления системой движений, причем управляющий элемент 5 имеет возможность регулировки Н-образной рамы за счет расположенных на ней зажимов 11 по ширине между криволинейными опорными поверхностями 6. Устройство для контроля системы движений оснащено педалями 16 и датчиками движения 17, соединенными с управляющим элементом 5 проводами или беспроводной связью.

Работа устройства.

Устройство для контроля системы движений работает следующим образом. Оператор посредством кронштейна 14 с зажимами 15 максимально точно выбирает точку опоры управляющего элемента 5, жестко закрепляет в ней хвостовик 4, жестко соединенный с шарниром 3. Оператор сидит на сиденье 13 перед корпусом 2, предплечья рук ложатся на управляющий элемент 5, выполненный в виде Н-образной рамы с криволинейными опорными поверхностями 6 для расположения предплечий оператора с возможностью движения за счет шарнира 3, жестко закрепленного с сиденьем 13 посредством хвостовика 4 и кронштейна 14 с зажимами 15. Оператор устанавливает точную для себя ширину управляющего элемента 5 при помощи зажимов 11. Управляющий элемент 5 жестко соединен с корпусом 2, в котором расположен шарнир 3, за счет которого управляющий элемент 5 получает возможность движения, причем в корпусе 2 установлен регулятор 12, контролирующий жесткость хода шарнира 3, и оператор перед началом работы устанавливает нужный уровень жесткости хода шарнира 3 при помощи регулятора 12. Система движений частично контролируется предплечьями оператора, лежащими на криволинейных опорных поверхностях 6, частично контролируется кистями оператора, лежащими на передних частях 7 управляющего элемента 5, частично контролируется ногами оператора посредством педалей 16, частично контролируется движениями головы, рук, плеч оператора, посредством датчиков движения 17. Т.к. регулятор 12, расположенный в корпусе 2, во время работы манипулятора автоматически контролирует жесткость хода шарнира 3 в корпусе 2 в зависимости от ситуации в системе движений, у оператора возникает эффект «обратной связи» и более четкое восприятие системы движений. Т.к. часть системы движений контролируется ногами оператора посредством педалей 16, оператор глубже погружается в пространство, моделируемое на ЭВМ, у оператора возникает эффект «присутствия внутри» моделируемого на ЭВМ пространства. Т.к. часть системы движений контролируется движениями головы, рук и плеч оператора, посредством датчиков движения 17, у оператора появляются новые функции в системе движений. Кисти оператора взаимодействуют с кнопками 1, кнопками шарнирными 8, кнопками многоконтактными 9 и роликами 10, расположенными на передних частях 7 управляющего элемента 5 по периферии напротив друг друга с боковых сторон для точного управления системой движений.

Пример 1.

Оператор посредством кронштейна 14 с зажимами 15 максимально точно выбирает точку опоры управляющего элемента 5, жестко закрепляет в ней хвостовик 4, жестко соединенный с шарниром 3. Оператор сидит на сиденье 13 перед корпусом 2, предплечья рук ложатся на управляющий элемент 5, выполненный в виде Н-образной рамы с криволинейными опорными поверхностями 6 для расположения предплечий оператора с возможностью движения за счет шарнира 3, жестко закрепленного с сиденьем 13 посредством хвостовика 4 и кронштейна 14 с зажимами 15. Оператор устанавливает точную для себя ширину управляющего элемента 5 при помощи зажимов 11. Управляющий элемент 5 жестко соединен с корпусом 2, в котором расположен шарнир 3, за счет которого управляющий элемент 5 получает возможность движения, причем в корпусе 2 установлен регулятор 12, контролирующий жесткость хода шарнира 3, и оператор перед началом работы устанавливает нужный уровень жесткости хода шарнира 3 при помощи регулятора 12. Система движений частично контролируется предплечьями оператора, лежащими на криволинейных опорных поверхностях 6, частично контролируется кистями оператора, лежащими на передних частях 7 управляющего элемента 5, частично контролируется ногами оператора посредством педалей 16, частично контролируется движениями головы, рук, плеч оператора посредством датчиков движения 17. Т.к. регулятор 12, расположенный в корпусе 2, во время работы манипулятора автоматически контролирует жесткость хода шарнира 3 в корпусе 2 в зависимости от ситуации в системе движений, у оператора возникает эффект «обратной связи» и более четкое восприятие системы движений. Т.к. часть системы движений контролируется ногами оператора посредством педалей 16, оператор глубже погружается в пространство, моделируемое на ЭВМ, у оператора возникает эффект «присутствия внутри» моделируемого на ЭВМ пространства. Ногами посредством педалей 16 оператор контролирует относящиеся к ногам функции, такие как «ходить и бегать, вперед-назад» или перемещать транспорт «вперед-назад». Т.к. часть системы движений контролируется движениями головы, рук и плеч посредством датчиков движения 17, у оператора появляются новые функции в системе движений. Одной из новых функций в системе движений является возможность «выглянуть из-за угла» не перемещая тело контролируемого объекта, оператор отклоняется сам, а датчики движения 17, контролирующие положение головы, рук и плеч, создают этот эффект в моделируемом на ЭВМ пространстве. Кисти оператора взаимодействуют с кнопками 1, кнопками шарнирными 8, кнопками многоконтактными 9 и роликами 10, расположенными на передних частях 7 управляющего элемента 5 и по периферии напротив друг друга с боковых сторон передней части 7 для надежного и точного управления системой движений. Использование устройство для контроля системы движений позволит повысить надежность и точность управления системой движений.

Реферат

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам ввода, и может быть использовано в компьютерных играх, для управления объектами в моделируемых на ЭВМ пространствах, в области машиностроения, самолетостроения, космонавтики, направлено на повышение надежности и точности управления системой движений, это достигается за счет того, что устройство включает в себя кнопки 1, корпус 2 с шарниром 3, хвостовиком 4, жестко соединенным с сиденьем оператора 13, кронштейном 14 с зажимами 15. Корпус 2 жестко соединен с управляющим элементом 5, выполненном в виде Н-образной рамы с зажимами 11, с криволинейными опорными поверхностями 6 для расположения предплечий оператора с возможностью движения за счет шарнира 3, жесткость хода которого может регулироваться с помощью расположенного в корпусе 2 регулятора 12, на передних частях 7 управляющего элемента 5 по периферии напротив друг друга с боковых сторон расположены кнопки 1, кнопки шарнирные 8, кнопки многоконтактные 9, ролики 10. Педали 16 и датчики движения 17, соединены с управляющим элементом 5 проводами или беспроводной связью. 1 ил.

Формула