Манипулятор

Полезная модель направлена на повышение надежности работы манипулятора за счет упрощения его конструкции, расширении функциональных возможностей и арсенала технических средств за счет интерпретации движений руки человека в целях управления различными объектами на расстоянии. Указанный технический результат достигается тем, что манипулятор содержит корпус, выполненный с возможностью крепления его на кисти руки пользователя, и, по меньшей мере, один акселерометр для генерации сигналов позиционирования, связанный с блоком управления. 13 з.п.ф., 3 ил.

Полезная модель относится к устройствам для преобразования положения управляемого вручную пишущего или отслеживающего элемента в электрический сигнал, в частности, к ручным чувствительным приборам, например джойстик, "мышь", и предназначена для управления визуальными индикаторами, например управления курсором.

Из уровня техники известно устройство ввода для компьютера, содержащее по крайней мере один акселерометр угла наклона и по крайней мере один линейный входной элемент. Это устройство ввода может использоваться в вычислительной системе, чтобы определить положение на дисплее, используя радиальные координаты, цилиндрические координаты, или сферические координаты (US 2006092133, 04.05.2006).

Недостатком данного устройства является то, что необходимо прилагать усилие для того, чтобы удерживать его в руке.

Известна ручная управляемая большим пальцем "мышь", содержащая основу, лицевую и боковые стороны, которые могут быть захвачены рукой пользователя пальцами (GB 2422418, 26.07.2006).

В данном устройстве не устранен указанный выше недостаток.

Наиболее близким к предложенной полезной модели является мобильное устройство с многофункциональным входным элементом, содержащее прикрепляющийся к руке пользователя элемент, включая по крайней мере один входной элемент, который охватывает существенную часть поверхности руки пользователя. Каждый входной элемент включает: плоскость инициирования, связанную с набором чувствительных элементов, приспособленных для регистрирования малых перемещений плоскости инициирования в ответ на внешнее воздействие, и по крайней мере один упругий элемент для возвращения плоскости инициирования к нейтральному положению после прекращения внешнего воздействия на плоскость инициирования (W02004047012, 03.06.2004).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции.

Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании такого манипулятора, которая исключала бы указанные выше недостатки.

Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в повышении надежности работы устройства за счет упрощения его конструкции, расширении функциональных возможностей и арсенала технических средств за счет интерпретации движений руки человека в целях управления различными объектами на расстоянии.

Указанный технический результат достигается в манипуляторе, содержащем корпус, выполненный с возможностью крепления его на кисти руки пользователя, и, по меньшей мере, один акселерометр, связанный с блоком управления.

Корпус имеет U-образную форму, выполненную с возможностью горизонтального крепления на кисти руки пользователя.

Корпус представляет собой жесткую конструкцию.

Корпус имеет мягкое эластичное крепление на кисть руки пользователя.

Корпус представляет собой эластичную конструкцию из силикона или резины для плотного обхвата кисти руки пользователя.

Корпус имеет дополнительную плоскость фиксации.

Корпус имеет выступ для большого пальца.

Выступ для большого пальца содержит сенсорную или механическую кнопку.

Выступ для большого пальца содержит трекбол.

Корпус имеет на нижней своей части антропометрические изгибы для пальцев.

Манипулятор выполнен беспроводным и/или проводным.

Блок управления представляет собой контроллер или микроконтроллер.

Корпус содержит панель управления, представляющую собой сенсорные кнопки и/или трекбол.

На корпус прикреплены накладки для более плотного облегания кисти руки корпусом.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен манипулятор; на фиг.2 - вид сбоку манипулятора; на фиг.3 - корпус с дополнительной плоскостью фиксации.

Манипулятор 1 может быть беспроводным и/или проводным и содержит корпус 2, выполненный с возможностью крепления его на кисти руки пользователя. Корпус 2 включает, по меньшей мере, один акселерометр (один, два и более), связанный с блоком управления (не показано). Блок управления представляет собой контроллер или микроконтроллер.

Корпус может иметь различную форму, в частности U-образную форму, выполненную с возможностью горизонтального крепления на кисти руки пользователя, а так же представлять собой либо жесткую конструкцию с мягким эластичным креплением на кисти руки пользователя, например резиновый регулируемый ремешок для лучшей фиксации манипулятора на руке пользователя, либо - эластичную конструкцию из силикона или резины (или материала, близкого по свойствам к резине или силикону) для плотного обхвата кисти руки пользователя, либо содержать элементы из металла, обеспечивающие необходимые упругие свойства. Возможно использование дополнительной плоскости для обеспечения с помощью сил упругости более надежного прилегания корпуса устройства к руке (Фиг.3). Возможно использование специальных накладок для более плотного облегания руки корпусом и для обеспечения большего удобства при использовании устройства.

Кроме того, корпус может иметь выступ 3 для большого пальца, содержащий кнопку или трекбол или т.п., в частности для манипулирования позиции курсора на экране монитора. Выступ для большого пальца предназначен для обеспечения большего удобства при использовании устройства.

Корпус имеет на нижней своей части антропометрические изгибы для пальцев кисти руки.

Также корпус содержит панель управления, представляющую собой механические/сенсорные кнопки и/или трекбол.

Корпус может иметь дополнительную плоскость 4 фиксации для лучшего прижима/крепления манипулятора 1 к кисти руки, и которая за счет сил упругости обеспечивает большее удобство при использовании манипулятора 1 (Фиг.3). На корпусе прикреплены накладки для более плотного облегания руки корпусом и для обеспечения более комфортных ощущений от соприкосновения с устройством.

Манипулятор 1 крепится на руку, что не требует дополнительных физических усилий для удержания манипулятора на руке во время работы, и контролирует перемещение каких-либо объектов. Либо виртуальных объектов, в частности курсор на экране, либо реальных, например передвижения робота. "Сигналы позиционирования определяются положением манипулятора в пространстве. Сигналы позиционирования являются теми сигналами, на которые эти объекты реагируют и которым подчиняются, т.е. для компьютерной "мыши" это движения вверх, вниз, вправо, влево по экрану курсора. Положение манипулятора определяется сигналами одного или нескольких акселерометров.

На корпус жестко установлена печатная плата (плата не показана на чертежах, выбор конкретного места расположения платы не сказывается на работе устройства). На плату жестко установлен акселерометр. Поэтому можно сказать, что относительное положение руки, корпуса, платы и акселерометра (в пределах допустимой погрешности) во время работы не меняется.

Во время работы положение руки, а значит и акселерометра, в пространстве меняется. Акселерометр реагирует на положение в пространстве при использовании его в гравитационном поле так как вектор напряженности гравитационного поля поворачивается относительно акселерометра при изменении положения акселерометра в пространстве.

Сигналы с акселерометра подаются на блок управления (контроллер/микроконтроллер). Блок управления обрабатывает сигналы с акселерометра и на выходе дает сигналы позиционирования, которые передаются управляемому объекту.

Устройство может работать в прямоугольных, цилиндрических, сферических и радиальных координатах.

Возможно использование различных средств связи манипулятора с управляемыми устройствами: проводные средства связи (USB, Corn-port и другие), беспроводные средства связи (Bluetooth, другие радиочастотные каналы связи и др.). Возможно обеспечение связи манипулятора с управляемыми устройствами посредством произвольного комбинирования различных средств связи (например, USB и Bleutooth), причем возможно как одновременное использование различных средств связи, так и раздельное использование.

При изготовлении корпуса устройства возможно использование различных материалов: пластик, металл, резина (или материал, близкий по свойствам к резине) и др. Возможно любое сочетание материалов.

Возможно размещение механических/сенсорных кнопок, трекболов и переключателей в любых местах и на любых плоскостях корпуса устройства.

В результате проведенных работ был создан новый тип манипуляторных устройств. Данные устройства могут быть применены для интерпретации движений руки человека в целях управления различными объектами. Одно из возможных применений устройств - замена традиционной компьютерной "мыши". Другие возможные применения - игровой джойстик, устройство для манипулирования роботами на производстве и т.д.

1. Манипулятор, содержащий корпус, выполненный с возможностью крепления его на кисти руки пользователя, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, один акселерометр для генерации сигналов позиционирования, связанный с блоком управления.

2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что корпус имеет U-образную форму, выполненную с возможностью горизонтального крепления на кисти руки пользователя.

3. Манипулятор по п.2, отличающийся тем, что корпус представляет собой жесткую конструкцию.

4. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что корпус имеет мягкое эластичное крепление на кисть руки пользователя.

5. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что корпус представляет собой эластичную конструкцию из силикона или резины для плотного обхвата кисти руки пользователя.

6. Манипулятор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что корпус имеет дополнительную плоскость фиксации.

7. Манипулятор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что корпус имеет выступ для большого пальца.

8. Манипулятор по п.6, отличающийся тем, что корпус имеет выступ для большого пальца.

9. Манипулятор по п.8, отличающийся тем, что выступ для большого пальца содержит сенсорную кнопку, или механическую кнопку, или трекбол.

10. Манипулятор по п.7, отличающийся тем, что выступ для большого пальца содержит сенсорную кнопку, или механическую кнопку, или трекбол.

11. Манипулятор по п.6, отличающийся тем, что корпус имеет на нижней своей части антропометрические изгибы для пальцев.

12. Манипулятор по любому из пп.1-5, 8 и 9, отличающийся тем, что корпус имеет на нижней своей части антропометрические изгибы для пальцев.

13. Манипулятор по п.6, отличающийся тем, что он выполнен беспроводным и/или проводным.

14. Манипулятор по любому из пп.1-5, 8-11, отличающийся тем, что он выполнен беспроводным и/или проводным.

15. Манипулятор по п.6, отличающийся тем, что блок управления представляет собой контроллер или микроконтроллер.

16. Манипулятор по любому из пп.1-5, 8-10, 11 и 13, отличающийся тем, что блок управления представляет собой контроллер или микроконтроллер.

17. Манипулятор по п.6, отличающийся тем, что корпус содержит панель управления, представляющую собой сенсорные кнопки и/или трекбол.

18. Манипулятор по любому из пп.1-5, 8-10, 11, 13 и 15, отличающийся тем, что корпус содержит панель управления, представляющую собой сенсорные кнопки и/или трекбол.

19. Манипулятор по п.6, отличающийся тем, что на корпус прикреплены накладки для более плотного облегания кисти руки корпусом.

20. Манипулятор по любому из пп.1-5, 8-10, 11, 13, 15 и 17, отличающийся тем, что на корпус прикреплены накладки для более плотного облегания кисти руки корпусом.