Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung mit einer Handhabe mit mindestens zwei Verstellfreiheitsgraden, bei der die Stellung der Handhabe unter Einwirkung einer Betätigungskraft veränderbar ist. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise sogenannte Joysticks bekannt, bei denen eine Handhabe in Form beispielsweise eines Steuerknüppels um eine X-Achse und um eine Y-Achse schwenkbar ist. Weiterhin sind Bedienvorrichtungen bekannt, bei denen eine Handhabe innerhalb einer Ebene verschiebbar angeordnet ist. Schließlich sind Joysticks bekannt, die über mindestens eine Art der haptischen Rückmeldung in Form von auf die Handhabe wirkenden veränderbaren Kräften verfügen. Um zu verhindern, daß diese Joysticks ungewollt Eigenbewegungen ausführen, wenn sie nicht von einer Hand einer Bedienperson festgehalten werden, sind zusätzliche Sensorelemente vorhanden, die das Vorhandensein bzw. Fehlen der Hand einer Bedienperson feststellen und den Steuerknüppel beim Fehlen der Hand in eine Grundposition bringen.The invention relates to an operating device with a handleat least two degrees of freedom in which the position of theHandle can be changed under the influence of an actuating force. OutThe prior art includes so-called joysticksknown in which a handle in the form of, for example, aJoystick is pivotable about an X axis and a Y axis.Furthermore, operating devices are known in which a handleis slidably disposed within a plane. Finally areJoysticks are known to have at least one type of hapticFeedback in the form of modifiable effects on the handlePowers. To prevent these joysticks from being accidentallyPerform your own movements if they are not from one hand to anotherOperator are held, are additional sensor elementspresent that indicates the presence or absence of a handDetermine the operator and the joystick in the absence of the hand inbring a basic position.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Bedienvorrichtung anzugeben, bei der auf zusätzliche Sensoren zum Feststellen des Vorhandenseins einer Hand an der Handhabe bzw. Umgreifen einer Handhabe mittels einer Hand verzichtet werden kann.The object of the invention is therefore to provide an operating device,at the on additional sensors to determine the presenceone hand on the handle or grasping a handle by means ofcan be dispensed with in one hand.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Handhabe in Abhängigkeit der Ist-Position mittels wenigstens eines Reglers und mindestens eines Antriebselementes auf eine Sollposition bewegbar ist, wobei die auf die Handhabe wirkende Kraft und/oder das auf die Handhabe wirkende Drehmoment in Abhängigkeit der Ist-Position modulierbar ist.This object is achieved in that the handle is dependentthe actual position by means of at least one controller and at least oneDrive element is movable to a desired position, which on theHandle acting force and / or that acting on the handleTorque can be modulated depending on the actual position.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Handhabe nach dem Entfernen der Hand der Bedienperson mehrere verschiedene Positionen einnehmen kann in Abhängigkeit der letzten Position, auf der sie sich vor dem Loslassen durch die Bedienperson befunden hat.The invention has the advantage that the handle after removing theAssume several different positions with the operator's handcan depend on the last position in which it was before theReleased by the operator.
Eine Möglichkeit, das die auf die Handhabe wirkende Kraft und/oder Drehmoment zu modulieren ist die, daß die auf die Handhabe wirkende Kraft und/oder das auf die Handhabe wirkende Drehmoment mittels einer Krafttabelle und/oder Drehmomenttabelle in Abhängigkeit der Ist-Position begrenzbar ist. Hierdurch lassen sich in einfacher Weise unterschiedliche haptische Rückmeldungen an die Bedienperson durch die Handhabe realisieren.One possibility that the force acting on the handle and / orThe torque to be modulated is that which acts on the handleForce and / or the torque acting on the handle by means of aForce table and / or torque table depending on the actual positionis limited. This makes it easy to differentiatehaptic feedback to the operator through the handlerealize.
Dadurch, daß für jeden Verstellfreiheitsgrad eine separate Regelung vorhanden ist, läßt sich die Regelung einfach realisieren.The fact that a separate regulation for each degree of freedom of adjustmentis present, the control can be easily implemented.
Durch eine axiale Bewegung der Handhabe läßt sich insbesondere eine Auswahlfunktion für eine mittels der Handhabe angewählten Funktion einfach und für die Bedienperson logisch ausgestalten.An axial movement of the handle allows one in particularSelection function for a function selected using the handlesimple and logical for the operator.
Die Auswahlfunktion kann auch durch andere Eingabevorrichtungen, wie beispielsweise Taster, die vorzugsweise in der Nähe der Handhabe angeordnet sind, ausgelöst werden.The selection function can also be carried out by other input devices, such asfor example buttons that are preferably near the handleare arranged to be triggered.
Durch eine Anzeige, auf der die mittels der Handhabe anzuwählenden Funktionsgruppen, Funktionen und/oder Funktionswerte darstellbar sind, erhält die Bedienperson auch eine visuelle Rückmeldung über die mittels der Handhabe gerade ausgeführte Einstellung.By a display on which those to be selected by means of the handleFunction groups, functions and / or function values can be represented,the operator also receives visual feedback via the meansthe handle just performed.
Durch besonders ausgeprägte haptische Rückmeldungen über bestimmte Funktionsgruppen, Funktionen und/oder Funktionswerte kann die Bedienperson davor gewarnt werden, die angewählte Funktion auch auszuwählen, z. B. bei einer Funktion zum Löschen von Daten wie z. B. bei Adressbucheinträgen.Through particularly pronounced haptic feedback about certainFunction groups, functions and / or function values canOperator warned against this, the selected function alsoselect, e.g. B. with a function for deleting data such. B.for address book entries.
Bei der Darstellung beispielsweise einer Land- oder Seekarte auf der Anzeige kann der Drehmomentverlauf einer Handhabe derart ausgestaltet sein, daß dann, wenn eine Anzeigemarke, die mittels der Handhabe über die Anzeige gesteuert wird, in die Nähe eines besonderen Punktes gelangt, die Handhabe auf eine dem geographischen Punkt entsprechende Position geregelt wird und so bei der Bedienperson der Eindruck entsteht, als werde die Anzeigemarke auf den geographischen Punkt und die Handhabe auf eine dem geographischen Punkt entsprechende Position gezogen.When displaying, for example, a land or sea map on theThe torque curve of a handle can be configured in this waybe that when a display mark that is handled by means ofthe display is controlled near a particular pointreached, the handle on a geographical pointappropriate position is regulated and so at the operator of theThe impression is created as if the advertisement mark is based on the geographicalPoint and the handle to a the geographical pointappropriate position pulled.
Durch eine akustische Rückmeldung kann die Bedienbarkeit weiter verbessert werden. So können beispielsweise Einzeltöne, Tonfolgen oder gesprochene Worte Verwendung finden.The operability can be further enhanced by an acoustic feedbackbe improved. For example, single tones, tone sequences oruse spoken words.
Wenn die Bedienvorrichtung nicht in der Lage ist, die Eingaben der Bedienperson zu verarbeiten, kann dies der Bedienperson durch eine spezielle Haptik der Handhabe mitgeteilt und dadurch Fehlbedienungen vermieden werden.If the operating device is unable to enter the inputsTo process the operator, the operator can do this through aspecial haptic of the handle and thus incorrect operationbe avoided.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is described below with reference to the figures for aEmbodiment explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung.Fig. 1 An example of an operating device according to the invention.
Fig. 2 Den beispielhaften idealen Drehmomentverlauf in einer Ebene für ein rastendes Verhalten einer Handhabe der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung.Fig. 2 The exemplary ideal torque curve in one plane for a latching behavior of a handle of the operating device according to the invention.
Fig. 3 Ein mögliches Blockschaltbild des Regelkreises für eine Bewegungsrichtung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels ausFig. 1.Fig. 3 A possible block diagram of the control circuit for a direction of movement of an embodiment of the present invention inFIG. 1.
Fig. 4 Ein Beispiel eines Winkelverlaufs und Drehmomentverlaufs des Blockschaltbilds ausFig. 3.Fig. 4 shows an example of an angle curve and the torque curve of the block diagram inFig. 3.
Fig. 5 Ein Ausführungsbeispiel des Inhalts einer Anzeige eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bediensystems.Fig. 5 shows an embodiment of the contents of a display of an embodiment of a control system of the invention.
Fig. 6 und 7 Weitere Beispiele einer Anzeige.FIGS. 6 and 7 Further examples of a display.
Fig. 8 Ein Beispiel einer auf einer Anzeige dargestellten Landkarte.Fig. 8 An example of a map shown on a display.
Eine inFig. 1 schematisch dargestellte Handhabe1 eines Joysticks2 läßt sich um eine X-Achse und eine Y-Achse drehen. Durch eine Bewegung der Handhabe1 in deren axialer Richtung (in der dargestellten senkrechten Stellung entspricht dies der dargestellten Z-Achse) ist beispielsweise eine nicht dargestellte Auslöseeinheit, wie beispielsweise eine Taste, betätigbar. Zwei Antriebselemente3,4 können jeweils ein Drehmoment MDX, MDY um die X-Achse bzw. Y-Achse an der Handhabe1 erzeugen. Eine Recheneinheit5 kann durch eine entsprechende Ansteuerung der Antriebselemente3,4 verschiedene Drehmomentverläufe der Handhabe1 realisieren, so daß eine Bedienperson verschiedene haptische Rückmeldungen erfühlen kann. Der inFig. 2 beispielhaft dargestellte Drehmomentverlauf, beispielsweise einer Drehung der Handhabe1 um die X-Achse, stellt gleich große Rasten dar. Sofern sich die Handhabe1 beispielsweise im Winkelbereich zwischen a und c befindet, wird sie ohne äußere Krafteinwirkung durch das Antriebselement3 in die Position b bewegt. In den Winkelbereichen c-e bzw. e-g wird die Handhabe1 ohne äußere Krafteinwirkung entsprechend auf die Position d bzw. f bewegt. Wenn eine Bedienperson die Handhabe von Position b ausgehend in positiver Richtung bewegt, erzeugt das Antriebselement3 zunächst ein Drehmoment MDX, das der Bewegung entgegengesetzt ist, so daß die Bedienperson eine immer größer werdende Kraft aufwenden muß, um die Bewegung fortzusetzen. Wird die Handhabe1 über den Punkt c bewegt, erzeugt das Antriebselement3 ein Drehmoment, welches in die Bewegungsrichtung wirkt, so daß die Handhabe1 auf den Punkt d gezogen wird: es entsteht bei der Bedienperson ein Gefühl einer Raste beim Punkt d. Durch unterschiedlich geformte Drehmomentverläufe können auch verschieden wahrnehmbare Raststufen(beispielsweise sanft, weich, hart) nachgebildet werden.A handle1, shown schematically inFIG. 1, of a joystick2 can be rotated about an X axis and a Y axis. By moving the handle1 in its axial direction (in the vertical position shown, this corresponds to the Z axis shown), for example, a trigger unit, not shown, such as a button, can be actuated. Two drive elements3 ,4 can each generate a torque MDX , MDY about the X-axis or Y-axis on the handle1 . An arithmetic unit5 can implement different torque profiles of the handle1 by appropriately controlling the drive elements3 ,4 , so that an operator can feel different haptic feedback. The torque curve shown by way of example inFIG. 2, for example a rotation of the handle1 about the X axis, represents notches of the same size. If the handle1 is located, for example, in the angular range between a and c, it will be without external force from the drive element3 moved to position b. In the angular ranges c -e and eg, the handle1 is correspondingly moved to the position d and f without external force. When an operator moves the handle from position b in the positive direction, the drive element3 first generates a torque MDX which is opposite to the movement, so that the operator has to apply an ever increasing force in order to continue the movement. If the handle1 is moved over the point c, the drive element3 generates a torque which acts in the direction of movement, so that the handle1 is pulled to the point d: the operator has a feeling of a detent at the point d. Due to the different shape of the torque curves, different noticeable locking steps (e.g. gentle, soft, hard) can be simulated.
Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Regelkreises am Beispiel des Antriebselementes3: Der Regelkreis umfaßt den Joystick2 mit der Handhabe1, eine Winkelerfassungseinrichtung6, eine Sollpositionsvorgabeeinrichtung7, einen Addierer8, einen Regler9, eine Drehmomenttabelle10 und das Antriebselement3. Die Winkelerfassungseinrichtung6 erfaßt die Stellung der Handhabe1. Die Sollpositionsvorgabeeinrichtung7 ermittelt entsprechend der Position der Handhabe1 und des vorgegebenen Drehmomentverlaufes (beispielsweise des Drehmomentverlaufs ausFig. 2) die Sollposition der Handhabe1. Die vorgegebenen Drehmomentverläufe können je nach der gerade ausgeführten Bedienaufgabe variieren, um die Bedienperson über die derzeitige Funktion zu informieren. Im Addierer8 wird die Regeldifferenz zwischen der Ist-Position und der Sollposition gebildet und an den Regler9 gegeben, der eine entsprechende Stellgröße ermittelt. Diese Stellgröße wird mit der Drehmomenttabelle10, in der beispielsweise der inFig. 2 dargestellte Drehmomentverlauf abgespeichert ist, verglichen. Sofern die Stellgröße größer als der Wert der Drehmomenttabelle10 ist, wird sie auf den Wert D der Drehmomenttabelle begrenzt, ansonsten wird mit der unveränderten Stellgröße R das Antriebselement3 angesteuert und an der Handhabe1 ein entsprechendes Drehmoment MDX, MDY erzeugt.Fig. 3 is a configuration showing the control circuit of the invention using the example of the drive element3: The control circuit includes the joystick2 to the handle1, an angle detecting device6, a target position setting means7, an adder8, a controller9, a torque table10 and the driving member3. The angle detection device6 detects the position of the handle1 . The target position setting means7 determines according to the position of the handle1 and the predetermined torque curve (Exemplified as the torque curve ofFig. 2) the target position of the handle1. The specified torque profiles can vary depending on the operating task being carried out in order to inform the operator about the current function. The control difference between the actual position and the target position is formed in the adder8 and passed to the controller9 , which determines a corresponding manipulated variable. This manipulated variable is compared with the torque table10 , in which, for example, the torque curve shown inFIG. 2 is stored. If the manipulated variable is greater than the value of the torque table10 , it is limited to the value D of the torque table, otherwise the unchanged manipulated variable R controls the drive element3 and generates a corresponding torque MDX , MDY on the handle1 .
Den zeitlichen Verlauf der Regeldifferenz und der modulierten Stellgröße S zeigtFig. 4 am Beispiel einer Regelung auf eine Sollposition. Zunächst befindet sich die Handhabe1 zum Zeitpunkt t0 auf einer Sollposition ϕSoll. Dann wird die Handhabe1 zum Zeitpunkt t1 von einer Bedienperson um den Winkel Δϕ ausgelenkt und es entsteht eine Regeldifferenz Δ zum Zeitpunkt t2. Danach wird die Handhabe1 von der Bedienperson losgelassen(t3).The time course of the control difference and the modulated manipulated variable S is shown inFIG. 4 using the example of control to a target position. First, the handle1 is at atarget position ϕtarget at the time t0 . The handle1 is then deflected by the operator by the angle Δϕ at the time t1 and a control difference Δ arises at the time t2 . The operator1 then releases the handle (t3 ).
Der Regler reagiert auf die Regeldifferenz Δ mit der Stellgröße R. Die Drehmomentkurve D, die in der Tabelle 10 abgelegt ist, moduliert bzw. begrenzt den Wert der Stellgröße R auf ihren Wert, sofern dieser betragsmäßig kleiner ist als der Wert der Stellgröße R. So wird das Antriebselement3 in den Bereichen zwischen den Zeitpunkten t1 bis t3 und t4 bis t5 mit dem Wert der Drehmomentkurve D angesteuert. Während der übrigen Zeit steuert die Stellgröße R unverändert das Antriebselement3 an.The controller reacts to the control difference Δ with the manipulated variable R. The torque curve D, which is stored in Table 10, modulates or limits the value of the manipulated variable R to its value, provided that the amount is smaller than the value of the manipulated variable R. So the drive element3 is controlled in the areas between the times t1 to t3 and t4 to t5 with the value of the torque curve D. During the remaining time, the manipulated variable R controls the drive element3 unchanged.
Die Regelung für das Antriebselement4 ist identisch aufgebaut. Es können mittels der Antriebselemente3 und4 auch zusammengesetzte Drehmomentverläufe erzeugt werden. Die Regler9, Drehmomenttabellen10 und die Sollpositionsvorgabeeinrichtung7 können durch die Recheneinheit5 realisiert sein.The control for the drive element4 is constructed identically. Compound torque profiles can also be generated by means of the drive elements3 and4 . The controller9 , torque tables10 and the target position setting device7 can be implemented by the computing unit5 .
Eine mögliche Darstellung einer zusätzlich vorhandenen Anzeige11 zeigtFig. 5. Es sind 5 verschiedene Funktionen F1-F5 anwählbar, wobei mittels des Drehens der Handhabe1 um die X-Achse die nächsthöhere oder nächsttiefere Funktion angewählt wird. Die Darstellung der gerade angewählten Funktion kann beispielsweise durch eine veränderte Farbdarstellung der angewählten Funktion erfolgen. Das Umschalten auf die nächste Funktion ist durch einen Drehmomentverlauf wie inFig. 2 durch fühlbare Rasten wahrnehmbar, wobei jeder Funktion F1-F5 eine Raste zugeordnet ist. Die angewählten Funktionen sind beispielsweise entweder durch eine Drehung der Handhabe1 um die X-Achse oder eine Bewegung der Handhabe in deren axialer Richtung auswählbar. Die Auswahl kann auch durch ein auf der Handhabe1 oder deren Nähe angeordnetes, nicht dargestelltes Auswahlelement, beispielsweise einen Taster erfolgen. Bei einer Anwahlmöglichkeit von nur zwei Funktionen, wie inFig. 6 dargestellt sind entsprechend nur 2 Rastpunkte nachgebildet. Bei dem inFig. 7 dargestellten Menü besteht durch die Funktion F6 die Möglichkeit, dieses Menü zu verlassen. Sofern die Funktion F6 angewählt ist, läßt sich dies beispielsweise durch eine besondere Haptik der Handhabe1, beispielsweise der Nachbildung eines Rüttelns, darstellen.FIG. 5 shows a possible representation of an additional display11. Five different functions F1-F5 can be selected, the next higher or next lower function being selected by rotating the handle1 about the X axis. The currently selected function can be displayed, for example, by changing the color of the selected function. The switchover to the next function can be perceived by a torque curve as inFIG. 2 by tactile notches, each notch F1-F5 being assigned a notch. The selected functions can be selected, for example, either by rotating the handle1 about the X axis or by moving the handle in its axial direction. The selection can also be made by a selection element, not shown, arranged on the handle1 or in its vicinity, for example a push button. If only two functions can be selected, as shown inFIG. 6, only two locking points are simulated accordingly. In the menu shown inFIG. 7, function F6 enables this menu to be left. If function F6 is selected, this can be represented, for example, by a special feel of the handle1 , for example the simulation of shaking.
Sofern die Funktion F1 angewählt und ausgewählt wurde, wird auf der Anzeige11 eine inFig. 8 gezeigte Landkarte dargestellt. Ein Cursor bzw. eine Anzeigemarke12 ist mittels der Handhabe1 über die Anzeige11 steuerbar, beispielsweise bewegt sich die Anzeigemarke12 bei Drehung der Handhabe1 um die X-Achse in vertikaler Richtung und bei Drehung der Handhabe1 um die Y-Achse in horizontaler Richtung. Wenn die Anzeigemarke12 in die Nähe besonderer Punkte13, beispielsweise eines Hotels, eines Flughafens oder eines Bahnhofs gelangt, wird ein Drehmoment erzeugt, dessen Richtung der Richtung der Anzeigemarke zu dem besonderen Punkt entspricht, so daß eine Bedienperson das Gefühl vermittelt bekommt, daß die Anzeigemarke12 auf den besonderen Punkt13 gezogen wird. Der besondere Punkt13 kann dann durch ein Bewegen der Handhabe1 in deren axialer Richtung oder durch das Betätigen eines separaten Tasters ausgewählt werden. So kann beispielsweise das Ziel für ein im Kraftfahrzeug befindliches Navigationssystem eingegeben werden. Es ist natürlich auch möglich, jeden anderen Punkt auf der Landkarte durch ein entsprechendes Bewegen der Anzeigemarke12 auf den entsprechenden Punkt anzuwählen und in der vorbeschriebenen Art und Weise auszuwählen. Statt einer Land- oder Seekarte kann auf der Anzeige jeder denkbare Gegenstand dargestellt werden und jeder Punkt der Anzeige ausgewählt werden. So kann beispielsweise eine technische Zeichnung dargestellt werden.If the function F1 has been selected and selected, a map shown inFIG. 8 is shown on the display11 . A cursor or a pointing mark12 is controlled by means of the handle1 through the display11, for example, the display mark1112 moves upon rotation of the handle about the X-axis in the vertical direction, and upon rotation of the handle about the Y-axis in the horizontal Direction. When the indicator12 comes close to particular points13 such as a hotel, an airport or a train station, a torque is generated, the direction of which corresponds to the direction of the indicator to the particular point, so that an operator is given the feeling that the Indicator mark12 is drawn to the special point13 . The special point13 can then be selected by moving the handle1 in its axial direction or by pressing a separate button. For example, the destination can be entered for a navigation system located in the motor vehicle. It is of course also possible to select any other point on the map by moving the display marker12 accordingly to the corresponding point and to select it in the manner described above. Instead of a land or sea map, every conceivable object can be shown on the display and every point on the display can be selected. For example, a technical drawing can be displayed.
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| Date | Code | Title | Description |
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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