Маніпулятор для керування електронним пристроєм

Номер патенту: 112276

Опубліковано: 10.08.2016

Автор: Жарков Олексій Валерійович

Є ще 6 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Маніпулятор для керування електронним пристроєм, що містить корпус з опорою для ніг оператора, яка з'єднана з щонайменше одним опорним елементом, призначеним для встановлення на горизонтальну поверхню, щонайменше один блок датчиків для виявлення руху корпусу, який функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій, причому зазначений блок вмонтований в корпус або на корпус та з'єднаний з електронним пристроєм за допомогою дротового або бездротового з'єднання, крім того зазначений блок виконаний у вигляді процесора або мікроконтролера, який відрізняється тим, що опора для ніг оператора виконана у вигляді плоскої планки або вигнутої планки, або увігнутої планки, симетрично відносно центру якої встановлено опорні елементи, які виконані у вигляді суцільного або несуцільного об'ємного тіла, нижня частина якого виконана вигнутою, а верхня частина виконана плоскою, причому у корпус із виведенням чутливих частин на зовнішню поверхню опорного елемента та/або опори для ніг оператора вмонтовано щонайменше одна електрична кнопка та/або один датчик дотику, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій.

2. Маніпулятор за п. 1, який відрізняється тим, що опорний елемент з'єднаний з опорою для ніг оператора з можливістю повороту навколо вертикальної осі за допомогою електродвигуна.

3. Маніпулятор за будь-яким з пп. 1-2, який відрізняється тим, що додатково містить щонайменше один тензометричний датчик, який розташований між опорою для ніг оператора та опорним елементом, та функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій.

4. Маніпулятор за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що додатково оснащений щонайменше однією педаллю натискання з щонайменше одним датчиком руху для виявлення ступеня кутового переміщення педалі, який функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій.

5. Маніпулятор за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що краї опори для ніг оператора оснащені гусеничною стрічкою, обертанням якої керують електродвигуни.

6. Маніпулятор за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що на поверхні опори для ніг встановлено щонайменше один вказівний пристрій введення, який функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій.

7. Маніпулятор за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що додатково оснащений актуаторами, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій та додатковим джерелом живлення і призначені для регулювання опори для ніг оператора по висоті відносно опорного елемента.

8. Маніпулятор за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що додатково оснащений актуаторами, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій та додатковим джерелом живлення і призначені для переміщення опорного елемента вздовж опори для ніг оператора.

9. Маніпулятор будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що додатково оснащений актуаторами, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій та додатковим джерелом живлення і призначені для переміщення опорного елемента по ширині опори для ніг оператора.

Текст

Дивитися

Реферат: Маніпулятор для керування електронним пристроєм належить до пристроїв програмного керування, а більш конкретно до ножних маніпуляторів, і може бути використаний для керування комп'ютером або іншими електронними пристроями, керування об'єктами будь-яких пристроїв візуального відображення текстової та графічної інформації. Заявлений маніпулятор для керування електронним пристроєм, що містить корпус з опорою для ніг оператора, яка з'єднана з щонайменше одним опорним елементом, призначеним для встановлення на горизонтальну поверхню, щонайменше один блок датчиків для виявлення руху корпусу, який функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій, причому зазначений блок вмонтований в корпус або на корпус та з'єднаний з електронним пристроєм, крім того зазначений блок виконаний у вигляді процесора або мікроконтролера. Опора для ніг оператора виконана у вигляді плоскої планки або вигнутої планки, або увігнутої планки, симетрично відносно центру якої встановлено опорні елементи, які виконані у вигляді суцільного або несуцільного об'ємного тіла, нижня частина якого виконана вигнутою, а верхня частина виконана плоскою, причому у корпус із виведенням чутливих частин на зовнішню поверхню опорного елемента та/або опори для ніг оператора вмонтована щонайменше одна електрична кнопка та/або один датчик дотику, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій. За допомогою запропонованого винаходу досягається розширення технічних можливостей керування будьякими електронними пристроями, а саме керування за допомогою двох ніг. UA 112276 C2 (12) UA 112276 C2 UA 112276 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований винахід належить до пристроїв програмного керування, а більш конкретно до ножних маніпуляторів, і може бути використаний для керування комп'ютером або іншими електронними пристроями, керування об'єктами будь-яких пристроїв візуального відображення текстової та графічної інформації, а також для керування роботизованими об'єктами, транспортними засобами або технологічними процесами, для керування об'єктами в комп'ютерних симуляторах і при тривимірному проектуванні, тобто у всіх випадках, коли ввід інформації або керування для оператора (користувача) за допомогою рук є обтяжливим. З рівня техніки відомий ножний контролер для керування електронним або електричним пристроєм [Патент WO 2010114385 А1, МПК G06F 3/033, опубл. 07.10.2010 p.]. Контролер містить базову панель, яка має верхню панель відокремлену від базової панелі прогалиною. Верхня панель має виїмку для ноги, подібну контуру стопи. Велика кількість датчиків реєстрації руху розташована в зазначеній виїмці, і приєднані щонайменше до однієї з вказаних частин: базової панелі або верхньої панелі. Керування електронним пристроєм за допомогою відомого контролера є досить незручним, так як потрібно чітко розраховувати, на яку опорну частину поверхні виїмки потрібно натиснути певною ділянкою стопи. І внаслідок цього виникають помилки посилання вхідних сигналів комп'ютеру. Відомий пристрій для введення інформації на віддалений комп'ютер [Патент US 5745055 А, МПК Н03К 17/94, опубл. 28.04.1998 p.]. Пристрій містить корпус, який має основу і платформи, розташовані одна навпроти одної. Даний пристрій є ножним пристроєм керування курсором, тобто альтернативою миші, джойстика, якими керують за допомогою руки. З рівня техніки відома ножна клавіатура [Патент US 7554526 В2, МПК G06F 3/033, G09G 5/08, опубл. 30.06.2009 p.], яка містить основу для ноги, на якій розташовані опорна область для стопи, безлічі ножних кнопок, контролер, і одну або декількох кнопок контролера. Натискання на кожну кнопку в залежності від тривалості часу, виводить на екрані комп'ютера або цифри, або символи, або їх комбінацію. Недоліками відомої клавіатури є неточність введення даних, так як чутливість кнопок до натиску є невисокою; відносно невисока швидкість даних, так як оператор використовує одну ногу. Крім того, в відомій клавіатурі відсутня можливість керувати пристроєм (комп'ютером) за допомогою таких дій користувача, як нахил та гойдання на певний кут, що інтерпретується як виконання окремих команд керування пристроєм підключеним до такого пристрою. Відома педальна клавіатура [Заявка на винахід РФ №2001110666, МПК G10B3/14, опубл. 10.04.2003 p.], яка містить педальну дошку з набором клавіш, що керують системою, яка призводить в дію звучання пристрою. Горизонтальні і вертикальні ряди клавіші виконані у вигляді контактних пластин для вилучення звуків шляхом взаємодії з контактним елементом. Дана клавіатура має обмежену сферу використання, так як призначена тільки для управління електронними музичними інструментами або акустичними музичними інструментами. Відомий ножний переносний контролер [Патент US 20080229914 А1, МПК G10H 1/32, опубл. 25.09.2008 p.] з програмним керуванням для використання в поєднані зі звуковим або музичним прикладним програмним забезпеченням при їх підключенні до музичного інструмента. Контролер містить у собі клавіатуру з безліччю клавіш і кожна клавіша виконує щонайменше одну функцію прикладного програмного забезпечення. Контролер додатково містить користувацький інтерфейс для створення, редагування, зберігання та вилучення різних профілів; профіль має повний набір всіх функцій закріплених за всіма клавішами та їх комбінаціями. З рівня техніки відомий ножний маніпулятор [див. матеріали сайту http://itua.info/hardware/26111.htm]. Маніпулятор розташовується на підлозі, а керування здійснюється пальцями ноги. Під великим пальцем на цьому маніпуляторі знаходиться клавіша, що відповідає лівій кнопці миші. Під другим пальцем - клавіша, що відповідає правій кнопці миші. Між двома пальцями ноги знаходиться спеціальний важіль, рухаючи який, можна керувати положенням курсору. Маніпулятор є аналогом найпростішої комп'ютерної миші. Хоча за його допомогою можливо керувати положенням курсору, відкривати та закривати файли, але його неможливо використовувати для вводу літер, символів, цифр. Крім того, на корпусі маніпулятора є досить мало корисної площі для розміщення більшої кількості клавіш керування. До недоліків даного маніпулятора також належить те, що він призначений для використання однією ногою оператора. Задачею запропонованого винаходу є вдосконалення відомого ножного маніпулятора для керування електронним пристроєм, в якому шляхом нового виконання корпусу забезпечується встановлення на ньому великої кількості датчиків дотику, можливість керування електронним пристроєм за допомогою двох ніг, можливість при його використанні швидкого вводу літер, 1 UA 112276 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 символів, цифр та розширення технічних можливостей керування будь-якими електронними пристроями. Поставлена задача вирішується тим, що запропонований маніпулятор для керування електронним пристроєм, що містить корпус з опорою для ніг оператора, яка з'єднана з щонайменше одним опорним елементом, призначеним для встановлення на горизонтальну поверхню, щонайменше один блок датчиків для виявлення руху корпусу, який функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій, причому зазначений блок вмонтований в корпус або на корпус та з'єднаний з електронним пристроєм за допомогою дротового або бездротового з'єднання, крім того зазначений блок виконаний у вигляді процесора або мікроконтролера, в якому згідно з винаходом опора для ніг оператора виконана у вигляді плоскої планки або вигнутої планки або увігнутої планки, симетрично відносно центру якої встановлено опорні елементи, які виконані у вигляді суцільного або несуцільного об'ємного тіла, нижня частина якого виконана вигнутою, а верхня частина виконана плоскою, причому у корпус із виведенням чутливих частин на зовнішню поверхню опорного елемента та/або опори для ніг оператора вмонтовано щонайменше одна електрична кнопка та/або один датчик дотику, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій. Крім того, опорний елемент з'єднаний з опорою для ніг оператора з можливістю повороту навколо вертикальної осі за допомогою електродвигуна. Крім того, маніпулятор додатково містить щонайменше один тензометричний датчик, який розташований між опорою для ніг оператора та опорним елементом та функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій. Крім того, маніпулятор додатково оснащений щонайменше однією педаллю натискання з щонайменше одним датчиком руху для виявлення ступеня кутового переміщення педалі, який функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій. Крім того, краї опори для ніг оператора оснащені гусеничною стрічкою, обертанням якої керують електродвигуни. Крім того, на поверхні опори для ніг встановлено щонайменше один вказівний пристрій введення, який функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій. Крім того, маніпулятор додатково оснащений актуаторами, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій та додатковим джерелом живлення і призначені для регулювання опори для ніг оператора по висоті відносно опорного елемента. Крім того, маніпулятор додатково оснащений актуаторами, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій та додатковим джерелом живлення і призначені для переміщення опорного елемента вздовж опори для ніг оператора. Крім того, маніпулятор додатково оснащений актуаторами, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій та додатковим джерелом живлення і призначені для переміщення опорного елементі по ширині опори для ніг оператора. Виконання опори для ніг оператора у вигляді плоскої планки або вигнутої планки, або увігнутої планки, яка конструктивно розділена на дві частини, які призначені для встановлення лівої та правої ніг оператора, забезпечує керування електронним пристроєм за допомогою двох ніг, що значно підвищує зручність керування електронним пристроєм та підвищує швидкість вводу інформації. Також нове виконання корпусу запропонованого маніпулятора, а саме виконання опорних елементів у вигляді суцільного або несуцільного об'ємного тіла, нижня частина якого виконана вигнутою, а верхня частина виконана плоскою, забезпечує і нахил корпусу і його гойдання. Відповідно блок датчиків, який вмонтовано в корпус, виявляє такі зміни положення корпусу маніпулятора, що і забезпечує одночасне керування декількома функціями електронного пристрою. Нове конструктивне виконання опорного(их) елементу(ів) створює можливість розміщення на його(їх) зовнішній поверхні багатьох електричних кнопок та/або чутливих частин датчиків дотику, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій. Площа кнопок або чутливих частин датчиків дотику підібрана максимально великою для того, щоб оператор вводив дані будь-якою частиною ноги не дивлячись вниз. Використання тензометричного датчика, який розташований між опорою для ніг оператора та опорним елементом, забезпечує розширення можливостей керування електронним пристроєм. 2 UA 112276 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Використання додаткових педалей натискання з датчиком руху для виявлення ступеня кутового переміщення педалі максимально наближує управління роботизованими електронними пристроями до реальності. Оператор може використовувати одну педаль як педаль газу, а іншу - як педаль-гальмо. Оснащення країв опори для ніг оператора гусеничною стрічкою, обертанням якої керують електродвигуни, створює систему тактильних відчуттів, яка забезпечує передачу сигналів від мікроконтролера оператору шляхом обертання гусениць. Використання в запропонованому маніпуляторі вказівного пристрою введення (наприклад тачпада), який встановлений на поверхні опори для ніг, значно розширює функціональні та технічні можливості даного технічного рішення. Використовувати вказівний пристрій введення можливо як для пересування курсору, так і для дублювання управління маніпулятором. Використання в запропонованому маніпуляторі актуаторів для регулювання опори для ніг оператора по висоті відносно опорного елемента або для переміщення опорного елемента вздовж опори для ніг оператора та/або впоперек опори для ніг оператора забезпечує створення максимально реалістичного керування електронним пристроєм (особливо роботизованою технікою). Запропонований винахід пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 зображено структурну схему маніпулятора для керування електронним пристроєм, на Фіг. 2 - запропонований маніпулятор за п. 1 формули (загальний вигляд), на Фіг. 3А, 3Б, 3В - приклади виконання опори для ніг, на Фіг. 4А, Фіг. 4Б, Фіг. 4В - приклади виконання опорного елемента (поперечний розріз), на Фіг. 5 - запропонований маніпулятор (загальний вигляд), на Фіг. 6 - одна зі схем розміщення чутливих елементів датчиків дотику на опорних елементах, на Фіг. 7 - запропонований маніпулятор (вигляд знизу), на Фіг. 8А та 8Б - запропонований маніпулятор за п. 6 формули (загальний вигляд). Запропонований маніпулятор для керування електронним пристроєм (як показано на Фiг. 18Б) містить корпус з опорою 1 для ніг оператора, яка з'єднана з щонайменше одним опорним елементом 2, призначеним для встановлення на горизонтальну поверхню. Опора 1 для ніг оператора виконана у вигляді плоскої планки (див. Фіг. 2) або вигнутої планки (див. Фіг. 3А), або увігнутої планки (див. Фіг. 3Б) або планки, поперечний переріз якої має форму трапеції (див. Фіг. 3В). Симетрично від центру опори 1 встановлено опорні елементи 2, які виконані у вигляді суцільного (див. Фіг. 4А та Фіг. 4Б) або несуцільного (див. Фіг. 4В) об'ємного тіла, нижня частина 3 якого виконана вигнутою або вигнутою та зрізаною, а верхня частина 4 виконана плоскою. В корпус або на корпус маніпулятора вмонтований блок обробки та прийому/передачі даних 5 на електронний пристрій 6, який з'єднаний з електронним пристроєм 6 за допомогою дротового або бездротового з'єднання. Зазначений блок 5 виконаний у вигляді процесора або мікроконтролера (далі по тексту мікроконтролер 5), та щонайменше один блок датчиків 8 для виявлення руху корпусу, який функціонально з'єднаний з мікроконтролером 5. Блок датчиків 8 для виявлення руху корпусу може бути реалізований у вигляді датчиків гіроскопа/акселерометра, які забезпечують одночасну передачу даних вимірювань зміни положення корпусу маніпулятора (а саме лінійне прискорення по трьох осях та кутове прискорення) в мікропроцесор 5, програмне забезпечення якого здійснює їх обробку та відповідно обробленим даним керує роботою електронного пристрою. В корпус із виведенням чутливих частин на зовнішню поверхню опорного елемента 2 вмонтовано щонайменше одна електрична кнопка та/або один датчик дотику: датчик 9 на лівому опорному елементі 2 та датчик 10 на правому опорному елементі 2 (див. Фіг. 2), які встановлені на одній із сторін верхньої частини 4 опорних елементів 2. Так як геометричні розміри опорних елементів 2 є достатньо великими, то на їх поверхні може бути встановлено по шість електричних кнопок або чутливих елементів датчиків дотику: по два на верхній частині 4 опорних елементів 2 та по чотири на бокових поверхнях опорних елементів 2, як показано на Фіг.6. Крім того, кнопки або датчиків дотику 11 можуть бути встановлені в нижній частині опори 1 для ніг, як показано на Фіг. 7. Всі зазначені кнопки та датчики дотику 9, 10 та 11 функціонально з'єднані з мікроконтролером 5. В запропонованому маніпуляторі опорні елементи 2 з'єднані з опорою 1 для ніг оператора з можливістю повороту навколо вертикальної осі за допомогою електродвигуна 7. При використанні двох опорних елементів 2, використовується два двигуни 7: один для повороту лівого опорного елементу, а інших - для правого. Електродвигуни 7 підключені до мікроконтролера 5, який, в свою чергу, з'єднаний з електронним пристроєм. 3 UA 112276 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В одному з варіантів виконання маніпулятор додатково містить два тензометричних датчики 12, які розташовані між опорою 1 для ніг оператора та опорним елементом 2. Дані датчики функціонально з'єднані з мікроконтролером 5. В одному з варіантів виконання маніпулятор додатково оснащений щонайменше однією педаллю 14 натискання з щонайменше одним датчиком руху 15 для виявлення ступеня кутового переміщення педалі, який функціонально з'єднаний з мікроконтролером 5. В іншому варіанті втілення винаходу, краї опори 1 для ніг оператора оснащені гусеничною стрічкою 16, обертанням якої керують електродвигуни 17, привод яких з'єднаний з мікроконтролером 5. Ще в одному з варіантів виконання на поверхні опори 1 для ніг встановлено щонайменше один вказівний пристрій введення 18 (наприклад, тачпад), який функціонально з'єднаний з мікроконтролером 5. Варіанти кількості та розташування тачпадів 18 показано на Фіг. 8А та 8Б. В одному з варіантів виконання маніпулятор додатково оснащений актуаторами 19, які функціонально з'єднані з мікроконтролером 5 та додатковим джерелом живлення 20. Дані актуатори 19 призначені для регулювання опори 1 для ніг оператора по висоті відносно опорного елемента 2. В одному з варіантів виконання маніпулятор зможе бути додатково оснащений актуаторами 21, які функціонально з'єднані з мікроконтролером 5 та додатковим джерелом живлення 20. Дані актуатори 21 призначені для переміщення опорного елемента 2 вздовж опори 1 для ніг оператора. В одному з варіантів виконання маніпулятор зможе бути додатково оснащений актуаторами 22, які функціонально з'єднані з мікроконтролером 5 та додатковим джерелом живлення 20. Дані актуатори 22 призначені для переміщення опорного елемента 2 по ширині опори 1 для ніг оператора. Запропонований маніпулятор використовують наступним чином. Користувач під'єднує маніпулятор до електронного пристрою, наприклад за допомогою USB з'єднання. Підключений маніпулятор може сприйматися електронним пристроєм по-різному, в залежності від налаштувань, наприклад як бездротовий маніпулятор - комп'ютерна миша, джойстик, пристрій для набору тексту, пристрій для телеметричного керування технікою або будь-який інший прилад з ряду стандартних для операційної системи, або ж як такий, що вимагає установки власних драйверів. Керування маніпулятором здійснюють за допомогою ступень ніг, пальців ніг та п'ят, з позиції сидячи на деякому підвищенні, наприклад в кріслі. Підключений до електронного пристрою маніпулятор встановлюють опорними елементами 2 на горизонтальну робочу поверхню. Ноги встановлюють на опору 1 для ніг. Керування маніпулятором здійснюють за допомогою ніг, шляхом: гойдання від себе, на себе, нахилами вліво/вправо, зміною положення кута нахилу пристрою по діагоналі; переміщенням по горизонтальній поверхні - вліво/вправо, від себе, на себе; переміщенням вгору/вниз; натиском на кнопки або чутливі частини датчиків: на один датчик (кнопку), одночасно на два датчика (дві кнопки); натиском одноразово або два рази підряд та іншим. Регулювання висоти опори 1 для ніг здійснюється актуаторами 19 для зручності встановлення ніг оператора. Актуатори 21 та 22, які переміщують опорний або опорні елементи 2 вздовж опори 1 та по ширині опори 1 для ніг, застосовують, наприклад, для зміни балансу нахилу та/або гойдання маніпулятора. Живлення датчиків і мікроконтролера здійснюється за рахунок з'єднання з електронним пристроєм. Але якщо такого живлення може бути недостатньо для роботи електродвигунів 7 або акутуаторів 19, 21, 22, то для цих цілей передбачено додаткове живлення, яке може бути реалізоване, наприклад, у вигляді акумуляторної батареї 20. Запропонований винахід пояснюється прикладами використання запропонованого маніпулятора. Приклад 1. Використання маніпулятора для переміщення курсору на екрані комп'ютера, на який встановлено драйвери або програмне забезпечення для обміну даними з мікроконтролером маніпулятора. Користувач використовує запропонований маніпулятор як відому комп'ютерну "мишку", тільки з тією різницею, що зміну положення маніпулятора здійснює за допомогою ніг. Для того щоб пересунути курсор вгору/вниз, користувач здійснює гойдання корпусу маніпулятора вперед/назад. Щоб пересунути курсор вправо/вліво, користувач нахиляє корпус маніпулятора вправо/вліво. При цьому функцію лівої кнопки "миші" може виконувати дотик до лівого датчика 9 4 UA 112276 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 дотику (або до електричної кнопки), а функцію правої кнопки - дотик до правого датчика 10 дотику (або до електричної кнопки). В той час як функцію середньої клавіші одноразовий поштовх на корпус маніпулятора. Ці поштовхи здійснює користувач ногами. Такі дії по пересуванню курсору користувач може здійснювати і використовуючи датчики дотику 9, 10 або до електричної кнопки 9, 10 (як показано на Фіг.2). Наприклад, датчик, який встановлено на передній верхній стороні 4 лівого опорного елемента 2 для переміщення курсору вліво, датчик, який встановлено на передній верхній стороні 4 правого опорного елемента 2 для переміщення курсору вправо, датчик, який встановлено на задній верхній стороні 4 лівого опорного елемента 2 для переміщення курсору вверх, датчик, який встановлено на задній верхній стороні 4 правого опорного елемента 2 для переміщення курсору вниз. А функцію лівої кнопки "миші" може виконувати одноразовий поштовх на корпус маніпулятора, а функцію правої кнопки "миші" - дворазовий поштовх. При здійснені будь-якого руху користувача датчики переміщення (гіроскопи/акселерометри 8) та датчики дотику (кнопки) 9, 10, тензометричні датчики 12 фіксують положення корпусу маніпулятора в просторі, дотик (натискання), навантаження на корпус та інше та передають сигнали до мікроконтролера 5, який здійснює аналіз сигналів/показів від даних датчиків за допомогою алгоритмів, які в нього початково закладені. Прийняті, оброблені і нормалізовані показники датчиків або сигнали натискання кнопок мікроконтролером 5 надсилаються на комп'ютер, на екрані якого відповідно пересувається курсор. Також користувач для переміщення курсору може використовувати і вказівний пристрій введення 18. Використання якого аналогічне використанню тачпаду ноутбука, тільки з тією різницею, що дії здійснюються частиною ноги, наприклад великим пальцем правої ноги. Дані приклади переміщення курсору можуть бути здійснені з використанням будь-яких окремих ознак або комбінації (варіантах) ознак маніпулятора, описаних в формулі винаходу. Приклад 2. Даний приклад ілюструє використання маніпулятора для набору тексту, наприклад на англійській мові, в прикладі реалізації маніпулятора з датчиками дотику. На комп'ютер, до якого підключений запропонований маніпулятор, встановлюють спеціально розроблене програмне забезпечення для взаємодій та обміну даними з маніпулятором. Відповідно програмним шляхом присвоюють кожному чутливому елементу датчиків дотику 9, 10, 11 певну функцію. У випадку, якщо на корпусі маніпулятора є п'ятнадцять чутливих елементів датчиків дотику, то наприклад один елемент 11, розташований по центру знизу поверхні 1 для ніг, можна використовувати як "пробіл" (див. Фіг. 7). А інші 14 елементів 9, 10 (див. Фіг. 6) та 11 (див. Фіг. 7) - використовувати для 14 літер англійського алфавіту при положенні маніпулятора "гойдання на себе", а в положенні маніпулятора "гойданні від себе" ці елементи служать для вводу інших 12 літер, крапки та коми. В положенні, коли опора для ніг розвернута перпендикулярно до користувача, дані елементи можна використовувати для введення 10 цифр і 4 спеціальних символів. Так само можна формувати введення додаткових символів при нахилі опори вліво/вправо. Використовуючи інші положення корпусу маніпулятора, також можна вводити і тексти на українській мові. З технічної точки зору процес введення літер/символів за допомогою запропонованого маніпулятора виглядає наступним чином: Після підключення маніпулятора до комп'ютера 6 обидва прилади реалізують обмін даними. Датчики, такі як гіроскопи/акселерометри 8, які розташовані усередині корпусу, використовуються для визначення зміни положення корпусу маніпулятора (при цьому здійснюється визначення величини лінійного прискорення по трьох осях, кутове прискорення). А датчики дотику 9, 10, 11 використовуються для реєстрації натискання, яке здійснює користувач будь-якою частиною ноги. Мікроконтролер 5 здійснює аналіз показів від вищеперерахованих датчиків за допомогою алгоритмів, які в нього початково закладені. Прийняті, оброблені і нормалізовані показники датчиків мікроконтролером 5 надсилаються на комп'ютер, на екрані якого відповідно виводиться введений користувачем символ. Приклад 3. Даний приклад ілюструє використання маніпулятора для управління роботизованою технікою, наприклад гусеничним роботом з телеметричним приймачем/передавачем. Для управління використовують стандартні канали зв'язку (мережеві або телефонні лінії, Інтернет). Маніпулятор підключають до даного робота за допомогою дротового або бездротового з'єднання. Початкове положення маніпулятора (відповідно і робота) - положення без руху. При здійсненні кочення оператором маніпулятора вперед, що еквівалентно педалі газу, робот здійснює рух вперед. Якщо кочення здійснюється плавно, то такий рух відповідає плавному 5 UA 112276 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 збільшенню швидкості. При оснащені запропонованого маніпулятора двома педалями натискання 14, які оснащені датчиками руху, керування пересуванням робота здійснюється таким чином. Наприклад, якщо права педаль функціонально призначена для здійснення гальмування гусеничного робота, а ліва педаль - для зміни швидкості руху (по аналогії з автомобілями - педаль газу), то оператор управляє рухом робота, використовуючи дані педалі. У той час як гойдання вперед/назад маніпулятора функціонально призначено для перемикання передач. Наприклад, одне короткочасне гойдання корпусу вперед оператором до певного максимального рівня відповідає перемиканню на підвищену передачу. Одне короткочасне гойдання корпусу маніпулятора назад - зниження передачі і вихід на нейтральну передачу. А декілька короткочасних гойдань назад з положення нейтральної передачі - відповідає задньому ходу робота. Для більш реалістичного управління гусеничним роботом в запропонованому маніпуляторі передбачено систему тактильних відчуттів, яка реалізована за допомогою повороту опорних елементів за допомогою електродвигуна 7, яким керує мікроконтролер 5, гусеничної стрічки 16, обертанням якої керую мікроконтролер 5, та актуаторів 19, 21, 22, роботою яких керує мікроконтролер 5. Дана система тактильних відчуттів для оповіщення оператора про те, що реально відбувається з роботом, одночасно оператор спостерігає на екрані монітора рух робота. Наприклад, якщо робот потрапив в пісок і відбувається буксування коліс з правого боку, то на маніпуляторі з правого боку включається двигун, який незначно провертає гусеницю 16 з правого боку опори 1 вперед і відразу назад, і так кілька разів, а оператор ступнями відчуває ці тремтіння. І оператор відразу розуміє, що робот пробуксовує з правого боку. Актуатори 19, 21 та 22 використовуються для оповіщення оператора про те, що реально відбуваєтьсяз роботом. Наприклад, робот їде по дорозі, в'їжджає в яму по лівій лінії коліс. Якби управління рухом робота відбувалося з кабіни, то це б відразу відчулося і водій скинув би газ, коли на дорозі є ями. Але віддалено, керуючи рухом робота через екран монітора, оператор нічого не відчуває. Але так як робот оснащений телеметричним приймачем/передавачем, то всі покази датчиків робота реєструються та передаються в блок обробки, наприклад комп'ютер, який їх далі програмно обробляє та оброблений сигнал передає в мікропроцесор 5 маніпулятора, який в свою чергу здійснює регулювання актуаторів 19, 21, 22 та поворот опорних елементів 2 за допомогою електродвигуна 7. Так у випадку, коли робот в'їхав в яму по лівій лінії гусениць, то керований мікропроцесором 5 актуатор 19 опускає ліву сторону опори 1 для ніг на незначну відстань вниз, хоча таке опускання і є незначним, але оператор відчуває, що робот заїхав лівою стороною в яму. Коли робот виїхав з ями, актуатор 19 піднімає опору 1 для ніг піднялася на звичайний рівень. Зрозуміло при різному стані дороги або місцевості, по якій реально пересувається робот, можуть бути іншими та різними, то відповідно і різними будуть команди мікроконтролера 5 по зміні положення корпусу маніпулятора, за допомогою актуаторів 19, 21 та 22. Приклад 4. Використання запропонованого маніпулятора для створення музичних композицій, наприклад для роботи в програмі з діджейський пульт. Для створення музики або композиції в таких програмах передбачено використання/регулювання безлічі повзунків для підстроювання частоти, тембру, гучності звуку і змішування таким чином двох композицій. Оскільки, як показано на Фіг. 5, 8А, 8Б один або два тачпадів мають значний розмір, то їх можна розбити на сектори (програмно) і регулювати положення повзунків (частоти композицій), використовуючи тачпади. Наприклад, переміщаючи стопою по лівому тачпаду зліва направо, оператор вибирає повзунок, а переміщаючи стопу від себе на себе регулює положення повзунка, таким чином налаштовується звучання першої композиції. З правим тачпадом оператор робить те ж саме, регулюючи звучання другої композиції. Наведені приклади слід розглядати як ілюстративні, а не обмежувальні, і винахід не слід обмежувати представленими в прикладах деталями. Слід мати на увазі, що форма виконання винаходу, описана вище і показана на кресленнях та прикладах, являє собою тільки можливий бажаний варіант його здійснення. Можуть бути використані різні варіації виконання винаходу, окремі елементи та дії можуть бути замінені еквівалентними. Запропонований винахід може бути використаний для введення, обробки і виведення даних в електронний пристрій, керування об'єктами будь-яких пристроїв візуального відображення текстової та графічної інформації, а також для керування роботизованими об'єктами, транспортними засобами або для створення музики. 60 6 UA 112276 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 1. Маніпулятор для керування електронним пристроєм, що містить корпус з опорою для ніг оператора, яка з'єднана з щонайменше одним опорним елементом, призначеним для встановлення на горизонтальну поверхню, щонайменше один блок датчиків для виявлення руху корпусу, який функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій, причому зазначений блок вмонтований в корпус або на корпус та з'єднаний з електронним пристроєм за допомогою дротового або бездротового з'єднання, крім того зазначений блок виконаний у вигляді процесора або мікроконтролера, який відрізняється тим, що опора для ніг оператора виконана у вигляді плоскої планки або вигнутої планки, або увігнутої планки, симетрично відносно центру якої встановлено опорні елементи, які виконані у вигляді суцільного або несуцільного об'ємного тіла, нижня частина якого виконана вигнутою, а верхня частина виконана плоскою, причому у корпус із виведенням чутливих частин на зовнішню поверхню опорного елемента та/або опори для ніг оператора вмонтовано щонайменше одна електрична кнопка та/або один датчик дотику, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій. 2. Маніпулятор за п. 1, який відрізняється тим, що опорний елемент з'єднаний з опорою для ніг оператора з можливістю повороту навколо вертикальної осі за допомогою електродвигуна. 3. Маніпулятор за будь-яким з пп. 1-2, який відрізняється тим, що додатково містить щонайменше один тензометричний датчик, який розташований між опорою для ніг оператора та опорним елементом, та функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій. 4. Маніпулятор за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що додатково оснащений щонайменше однією педаллю натискання з щонайменше одним датчиком руху для виявлення ступеня кутового переміщення педалі, який функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій. 5. Маніпулятор за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що краї опори для ніг оператора оснащені гусеничною стрічкою, обертанням якої керують електродвигуни. 6. Маніпулятор за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що на поверхні опори для ніг встановлено щонайменше один вказівний пристрій введення, який функціонально з'єднаний з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій. 7. Маніпулятор за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що додатково оснащений актуаторами, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій та додатковим джерелом живлення і призначені для регулювання опори для ніг оператора по висоті відносно опорного елемента. 8. Маніпулятор за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що додатково оснащений актуаторами, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій та додатковим джерелом живлення і призначені для переміщення опорного елемента вздовж опори для ніг оператора. 9. Маніпулятор будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що додатково оснащений актуаторами, які функціонально з'єднані з блоком обробки та прийому/передачі даних на електронний пристрій та додатковим джерелом живлення і призначені для переміщення опорного елемента по ширині опори для ніг оператора. 7 UA 112276 C2 8 UA 112276 C2 9 UA 112276 C2 10 UA 112276 C2 11 UA 112276 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: G06F 3/00, G06F 3/0338, G06F 3/033, G06F 3/0346, B25J 13/04

Мітки: пристроєм, керування, маніпулятор, електронним

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/14-112276-manipulyator-dlya-keruvannya-elektronnim-pristroehm.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Маніпулятор для керування електронним пристроєм</a>

Подібні патенти