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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE102009017104 A1
Publication typeApplication
Application numberDE200910017104
Publication date21 Oct 2010
Filing date15 Apr 2009
Priority date15 Apr 2009
Publication number0910017104, 200910017104, DE 102009017104 A1, DE 102009017104A1, DE 2009/10017104 A1, DE-A1-102009017104, DE0910017104, DE102009017104 A1, DE102009017104A1, DE2009/10017104A1, DE200910017104
InventorsBernd Liepert, Werner Dr. Schreiber
ApplicantKuka Roboter Gmbh, Volkswagen Ag
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Method for providing force-feedback for interaction of user with prototype of vehicle, involves introducing force-feedback into handling device using robot arms, utilizing deformable object, and influencing object-current shape by arms
DE 102009017104 A1
Abstract
The method involves sensing force-feedback of a virtual object (15) i.e. component of digital prototype, with a virtualized environment using a handling device (9), and movably arranging the handling device, where the object exhibits deformable shape. Movement of the handling device is received, and force-feedback is introduced into the handling device using robot arms (5, 7) of a robot device (3). The deformable object is utilized, and current shape of the object is influenced by the robot arms, where the object exhibits a material property such as elastic property. An independent claim is also included for a system for providing force-feedback for interaction of a user with a virtualized environment.
Claims(9)  translated from German
  1. Verfahren zur Kraftrückkopplung ( A method for force feedback ( 1 1 ) zum Interagieren eines Benutzers mit einer virtualisierten Umgebung, mit: – zumindest einer Robotervorrichtung ( ) Of a user to interact with a virtualized environment, comprising: - at least one robotic device ( 3 3 ), und einer Handlingeinrichtung ( ), And a handling device ( 9 9 ) zum Fühlbarmachen einer Kraftrückkopplung eines Gegenstandes ( ) For a force feedback Fühlbarmachen an article ( 15 15 ) mit der virtualisierten Umgebung, wobei – ein bewegliches Anordnen der Handlingeinrichtung ( ) With the virtualized environment, - a movable arranging the handling device ( 9 9 ), Aufnehmen von Bewegungen der Handlingeinrichtung ( ), Recording of movements of the handling device ( 9 9 ) und Einleiten der Kraftrückkopplung in die Handlingeinrichtung ( ) And initiation of force feedback in the handling device ( 9 9 ) mit zumindest einem ersten und einem zweiten Roboterarm ( ) Having at least a first and a second robot arm ( 5 5 , . 7 7 ) der zumindest einen Robotervorrichtung ( ) Of the at least one robotic device ( 3 3 ), erfolgt dadurch gekennzeichnet , dass ein Gegenstand ( ), Is carried out characterized in that an object ( 15 15 ) mit einer verformbare Gestalt verwendet und durch die zumindest ersten und zweiten Roboterarme ( ) Having a deformable shape and by the at least first and second robot arms ( 5 5 , . 7 7 ) die momentane Gestalt des Gegenstandes ( ) The current shape of the article ( 15 15 ) beeinflusst wird. ) Is affected.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand ( A method according to claim 1, characterized in that the article ( 15 15 ) eine oder mehrere der Materialeigenschaften elastisch, dehnbar und biegeschlaff aufweist. ) Having one or more of the material properties elastic, stretchable and resistant to bending.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handlingeinrichtung ( Method according to one of the preceding claims, characterized in that the handling device ( 9 9 ) einen dem ersten Roboterarm ( ) A first robot arm ( 5 5 ) zugeordneten ersten Handgriff und einen dem zweiten Roboterarm ( ) Associated with the first handle and a second robot arm ( 7 7 ) zugeordneten zweiten Handgriff aufweist. Having) associated second handle.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden vier Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftrückkopplung mittels eines Computermodells des Gegenstandes ( Method according to one of the preceding four claims, characterized in that the force feedback by means of a computer model of the object ( 15 15 ) ermittelbar wird. ) Is determined.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine optische Wiedergabe mittels einer Vorrichtung zum Darstellen der virtualisierten Umgebung ( Method according to one of the preceding claims, characterized in that the optical means of a playback apparatus for displaying the virtualized environment ( 33 33 ) oder des Gegenstandes ( ) Or of the object ( 15 15 ) in der virtualisierten Umgebung ( ) In the virtualized environment ( 33 33 ) erfolgt. ) Takes place.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftrückkopplung mittels Überwachen und Auswerten von bei dem Interagieren des Gegenstandes ( Method according to one of the preceding claims 3-8, characterized in that the force feedback means for monitoring and evaluating the interacting of the article ( 15 15 ) mit der virtualisierten Umgebung ( ) With the virtualized environment ( 33 33 ) auftretenden virtuellen Kollisionen ermittelt wird. ) Occurring virtual collision is detected.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die virtualisierte Umgebung ( Method according to one of the preceding claims, characterized in that the virtualized environment ( 33 33 ) einen digitalen Prototyp, insbesondere eines Fahrzeuges, und der Gegenstand ( ) A digital prototype, in particular of a vehicle, and the article ( 15 15 ) ein Bauteil des Prototyps aufweist. ) Comprises a part of the prototype.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotervorrichtung ( Method according to one of the preceding claims, characterized in that the robot device ( 3 3 ) oder die Robotervorrichtung ( ) Or the robotic device ( 3 3 ) und die Handlingeinrichtung ( ) And the handling device ( 9 9 ) Schwerkraft kompensiert betrieben werden. ) Gravity operated compensated.
  9. System zur Kraftrückkopplung ( System for force feedback ( 1 1 ) zum Interagieren eines Benutzers mit einer virtualisierten Umgebung, mit: – zumindest einer Robotervorrichtung ( ) Of a user to interact with a virtualized environment, comprising: - at least one robotic device ( 3 3 ), und einer Handlingeinrichtung ( ), And a handling device ( 9 9 ) zum Fühlbarmachen einer Kraftrückkopplung eines Gegenstandes ( ) For a force feedback Fühlbarmachen an article ( 15 15 ) mit der virtualisierten Umgebung, wobei – die zumindest eine Robotervorrichtung für ein bewegliches Anordnen der Handlingeinrichtung ( ) With the virtualized environment, where - at least one robotic device for a movable arranging the handling device ( 9 9 ), Aufnehmen von Bewegungen der Handlingeinrichtung ( ), Recording of movements of the handling device ( 9 9 ) und Einleiten der Kraftrückkopplung in die Handlingeinrichtung ( ) And initiation of force feedback in the handling device ( 9 9 ) mit zumindest einem ersten und einem zweiten Roboterarm ( ) Having at least a first and a second robot arm ( 5 5 , . 7 7 ) der zumindest einen Robotervorrichtung ( ) Of the at least one robotic device ( 3 3 ) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand ( Is formed), characterized in that the object ( 15 15 ) eine verformbare Gestalt aufweist und durch die zumindest ersten und zweiten Roboterarme ( ) Has a deformable shape and by the at least first and second robot arms ( 5 5 , . 7 7 ) die momentane Gestalt des Gegenstandes ( ) The current shape of the article ( 15 15 ) beeinflussbar ist. ) Can be influenced.
Description  translated from German
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren und System zur Kraftrückkopplungsvorrichtung zum Interagieren mit einer virtualisierten Umgebung jeweils nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. The invention relates to a method and system for force feedback device for interacting with a virtual environment in each case according to the preambles of the independent claims.
  • [0002] [0002]
    Kraftrückkopplungsvorrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. Force feedback devices of the aforementioned type are known. Solche können beispielsweise im Bereich der virtuellen Technik eingesetzt werden, wobei beispielsweise zusätzlich zu einem visuellen Eindruck in der virtualisierten Umgebung auch eine Kraftrückmeldung erlebbar ist. These can be used for example in the field of virtual art, with for example a visual impression in the virtualized environment, a force feedback is also experienced. Die Robotervorrichtung kann Bewegungen einer Vorrichtung, die geeignet ist, eine Kraftrückkopplung fühlbar zu machen (Handlingeinrichtung) folgen. The robotic device can follow the movements of a device that is capable of making a tangible force feedback (handling equipment). Von dem Benutzer durchgeführte Bewegungen können beispielsweise mittels der Handlingeinrichtung auf die Robotervorrichtung übertragen werden, die diesen folgen kann. From the user performed movements can be transferred to the robotic device that can follow this example by means of handling device. Dabei können die Bewegungen aufgenommen und die Kraftrückkopplung dem Benutzer fühlbar gemacht werden und beispielsweise für eine virtuelle Einbaumontage mit Kraftrückkopplung eingesetzt werden. The movements can be recorded and the force feedback can be made available to the users felt and are used for example for a virtual panel mounting with force feedback. Die The US 2004 0164960 A1 US 2004 0164960 A1 betrifft ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen einer taktilen virtuellen Realität für einen Benutzer. relates to a system and method for providing a tactile virtual reality to a user.
  • [0003] [0003]
    Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Kraftrückkopplung zum Interagieren mit einer virtualisierten Umgebung bereitzustellen, insbesondere ein Interagieren von Gegenständen mit elastischen und/oder biegeschlaffen Eigenschaften mit der virtualisierten Umgebung zu ermöglichen. Object of the invention to provide an improved force feedback to interact with a virtual environment, in particular an interacting objects with elastic and / or pliable properties with the virtualized environment is to enable.
  • [0004] [0004]
    Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. The object is achieved by the features of the independent claims.
  • [0005] [0005]
    Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kraftrückkopplung zum Interagieren eines Benutzers mit einer virtualisierten Umgebung, mit: The inventive method for force feedback to a user interacting with a virtual environment, comprising:
    • – zumindest einer Robotervorrichtung und einer Handlingeinrichtung zum Fühlbarmachen einer Kraftrückkopplung eines Gegenstandes mit der virtualisierten Umgebung, wobei - At least one robotic device and a handling device for Fühlbarmachen force feedback of an object with the virtualized environment,
    • – ein bewegliches Anordnen der Handlingeinrichtung, Aufnehmen von Bewegungen der Handlingeinrichtung und Einleiten der Kraftrückkopplung in die Handlingeinrichtung mit zumindest einem ersten Roboterarm und einem zweiten Roboterarm der zumindest einen Robotervorrichtung erfolgt zeichnet sich dadurch aus, dass ein Gegenstand mit einer verformbare Gestalt verwendet und durch die zumindest ersten und zweiten Roboterarme die momentane Gestalt des Gegenstandes ( - A movable arranging the handling device, recording movements of the handling device and initiating force feedback in the handling device with at least a first robot arm and a second robotic arm takes place at least a robotic device is characterized in that an object used with a deformable shape and by at least first and second robot arms, the instantaneous shape of the article ( 15 15 ) beeinflusst wird. ) Is affected.
  • [0006] [0006]
    Die Aufgabe wird ferner mit einem entsprechenden System zur Kraftrückkopplung gelöst. The object is also achieved with an adequate system for force feedback.
  • [0007] [0007]
    Unter einer virtualisierten Umgebung wird eine virtuelle Realität und/oder eine ferne Realität, die zur Übertragung an einen anderen Ort virtualisiert wurde, ferner eine Kombination aus einer virtuellen und einer entfernten Realität verstanden. Under a virtualized environment is a virtual reality and / or a distant reality that has been virtualized to transfer to another place, understood, further comprising a combination of a virtual and a distant reality. Unter einer Handlingeinrichtung wird eine beliebige Einrichtung verstanden, die geeignet ist, eine Kraftrückkopplung fühlbar zu machen. Under a handling device is understood to be any device that is capable of making a force feedback felt. Dabei kann die Handlingeinrichtung einen oder mehrer beliebige Elemente umfassen, die mittels menschlicher und/oder tierischer Kräfte manipulierbar sind, beispielsweise ein oder mehrere Griff/e, ein oder mehrere Pedal/e und/oder ein oder mehrere greifbare/s Seil/e und/oder Ähnliches. This may include one or several arbitrary elements that are manipulated by human and / or animal forces, for example, one or more grip / e, one or more pedal / s and / or one or more tangible / s Cable / e and /, the handling device or similar. Unter Kraftrückkopplung wird eine Rückkopplung einer Kraft, eines Momentes, einer Beschleunigung und/oder einer Schwingung verstanden, insbesondere solche, die mittels der Handlingeinrichtung zur haptischen Repräsentation (Erfassen beziehungsweise Fühlen) derselben gegenüber einem Benutzer der Kraftrückkopplungsvorrichtung übertragbar sind. Under the force feedback is a feedback of force, a moment of acceleration and / or vibration understood, in particular those which (sensing or feeling) the same to a user of the force feedback device can be transmitted by means of the handling device for haptic representation. Da der eine verformbare Gestalt aufweisende Gegenstand an zumindest zwei Roboterarme ankoppelt und durch die Roboterarme die momentane Gestalt des verformbaren Gegenstandes beeinflusst wird, kann dieser kontrolliert und relativ stabil angeordnet und bewegt werden. Since the shape of a deformable object having at least two couples robot arms and the robot arms the current shape of the deformable object is affected, it can be controlled and arranged relatively stable and moved.
  • [0008] [0008]
    Vorteilhaft können erfindungsgemäß langgestreckte, elastische und/oder biegeschlaffe Gegenstände an zwei oder mehr Positionen festgehalten und dann besser und genauer im Raum geführt werden als es bisher möglich war. According to the invention elongated, elastic and / or non-rigid objects in two or more positions may advantageously be arrested and then out better and more accurate in space than was previously possible. Bewegungen, die ein Benutzer der Kraftrückkopplungsvorrichtung zum Interagieren mit der virtualisierten Umgebung durchführt, können also an mehreren Punkten mittels der der Handlingeinrichtung zugeordneten Robotervorrichtung beziehungsweise den Roboterarmen aufgenommen werden. Movements that a user performs the force feedback device to interact with the virtual environment, so can the means of handling device associated robotic device or the robot arms are taken at several points. Vorteilhaft ist es außerdem möglich, an mehr als nur einer Position eine Kraftrückkopplung auf die Handlingeinrichtung zu übertragen, so dass beispielsweise ein Benutzer an beiden Händen eine Kraftrückkopplung haptisch erfassen beziehungsweise fühlen kann. Advantageously, it is also possible to transmit a force feedback on the handling device at more than one position, so that, for example, a user can capture on both hands force feedback haptic or feel. Vorteilhaft können dadurch Veränderungen einer äußeren Form eines elastischen oder biegeschlaffen Gegenstands aufgenommen und entsprechend mit der virtualisierten Umgebung interagiert werden. Can advantageously be incorporated changes to an outer shape of an elastic or non-rigid object and interact accordingly with the virtualized environment. Vorteilhaft kann mittels der Handlingeinrichtung und den dieser zugeordneten Roboterarmen ein Controller realisiert werden, insbesondere ein Hand-Controller, der sehr realistisch Kräfte, Momente, Beschleunigungen und/oder Schwingungen in einer wählbaren Anzahl von Freiheitsgraden, insbesondere 6 Freiheitsgraden, aus der virtuellen oder entfernten Realität darstellen kann. Advantageously, by means of the handling device and the associated robotic arms, a controller can be realized, especially a hand controller, the very real forces, torques, accelerations and / or vibrations in a selectable number of degrees of freedom, in particular 6 degrees of freedom, from the virtual or remote reality can represent.
  • [0009] [0009]
    Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Handlingeinrichtung einen dem ersten Roboterarm zugeordneten ersten Handgriff und einen dem zweiten Roboterarm zugeordneten zweiten Handgriff aufweist. In one embodiment of the invention it is provided that the handling means comprises a first robot arm to the associated first handle and a second robot arm associated with the second handle. Vorteilhaft können die Handgriffe von dem Benutzer der Kraftrückkopplungsvorrichtung zum Eingeben von Bewegungen beziehungsweise zum Interagieren mit der virtualisierten Umgebung ergriffen werden. The handles of the user of the force feedback device for inputting movements or to interact with the virtual environment can advantageously be taken. Ferner kann auch ein Roboterarm selbst Teil der Handlingeinrichtung sein. Further, a robot arm itself may be part of the handling device.
  • [0010] [0010]
    Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Handlingeinrichtung den Gegenstand umfasst. In a further embodiment it is provided that the handling device includes the object. Vorteilhaft kann der Gegenstand selbst oder das Modell des Gegenstands physisch beziehungsweise real der Handlingeinrichtung zugeordnet sein. Advantageously, may be associated with physical or real the handling device of the object itself or the model of the object. In letzterem Fall kann der gesamte Gegenstand als Handlingeinrichtung dienen, also vorteilhaft in seiner tatsächlichen realen räumlichen Ausdehnung von dem Benutzer der Kraftrückkopplungsvorrichtung angefasst werden. In the latter case can serve as a handling device, the whole article, be so touched advantageous in its actual real spatial extension of the user of the force feedback device. Die Kraftrückkopplung kann vorteilhaft in diesem Fall mittels der Roboterarme auf die Handlingeinrichtung und damit auf den Gegenstand selbst übertragen werden, so dass vorteilhaft ein beliebiges Verhalten des Gegenstandes simulierbar ist. The force feedback can be transmitted advantageous in this case means the robot arms on the handling device and thus to the object itself, so that any beneficial behavior of the object is simulated. Dabei kann es sich beispielsweise um eine fühlbar gemachte Kollision des Gegenstandes mit der virtualisierten Umgebung handeln. This may for example be a palpable made collision of the object with the virtualized environment. Ferner ist es denkbar, ein Gewicht des Gegenstandes zu simulieren, beispielsweise dann, falls es sich lediglich um ein deutlich leichteres oder schwereres Modell des Gegenstandes handelt. Furthermore, it is possible to simulate a weight of the object, for example, if it is merely a significantly heavier or lighter model of the object.
  • [0011] [0011]
    Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Handlingeinrichtung ein dem ersten Roboterarm zugeordnetes erstes biegeschlaffes Element und ein dem zweiten Roboterarm zugeordnetes zweites biegeschlaffes Element aufweist. In a further embodiment it is provided that the handling means comprises a first robot arm associated with the first pliable element and a second robot arm associated second pliable element. Vorteilhaft kann so mittels der Handlingeinrichtung das Anfassen eines biegeschlaffen Elements, beispielsweise eines Kabels, eines Seils und/oder eines Stück Stoffs simuliert werden. Can be simulated as advantageous means of handling device, the touch of a pliable element, such as a cable, rope and / or a piece of fabric. Entsprechend können vorteilhaft mittels der Robotervorrichtung beim Interagieren mit der virtualisierten Umgebung auftretende Kräfte von biegeschlaffen Gegenständen simuliert werden. Accordingly, can advantageously be simulated using the robotic device in interacting with the virtualized environment occurring forces of non-rigid objects.
  • [0012] [0012]
    Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kraftrückkopplung mittels eines Computermodells des Gegenstands ermittelt wird. In a further embodiment it is provided that the force feedback is determined by means of a computer model of the object. Vorteilhaft kann ein Computermodell des zu interagierenden Gegenstandes hinterlegt sein, das beim Interagieren mit der virtualisierten Umgebung auftretende Formänderungen und/oder in den Gegenstand eingeleitete Kräfte simuliert. It can be advantageously stored a computer model of the interacting object that simulates the interaction with the virtualized environment occurring changes in shape and / or initiated into the object forces. Ferner ist es denkbar, mittels des Computermodells eine beim Interagieren mit der virtualisierten Umgebung auftretende Formänderung des Gegenstandes für den Benutzer der Kraftrückkopplungsvorrichtung sichtbar und/oder fühlbar zu machen. Furthermore, it is conceivable means of a computer model occurring during the interaction with the virtualized environment change in shape of the object for the user of the force feedback device to make visible and / or palpable.
  • [0013] [0013]
    Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine optische Wiedergabe zum Darstellen der virtualisierten Umgebung oder des Gegenstands in der virtualisierten Umgebung erfolgt. In another embodiment, it is provided that a visual representation for illustrating the virtualized environment or object in the virtualized environment occurs. Zusätzlich zu der haptischen Rückmeldung beim Interagieren mit der virtualisierten Umgebung ist es vorteilhaft möglich, mittels der optischen Wiedergabe dem Benutzer der Kraftrückkopplungsvorrichtung auch einen visuellen Eindruck des Interagierens rückzumelden. In addition to the haptic feedback when interacting with the virtual environment, it is advantageously possible by means of the optical playback the user of the force feedback device shall be returned also a visual impression of interacting.
  • [0014] [0014]
    Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kraftrückkopplung mittels Überwachen und Auswerten von bei dem Interagieren des Gegenstands mit der virtualisierten Umgebung auftretenden virtuellen Kollisionen ermittelt wird. In another embodiment, it is provided that the force feedback by monitoring and interpreting occurring in the interacting of the object with the virtual environment virtual collision is detected. Vorteilhaft können Außenformen und/oder Eigenschaften dieser Außenformen der virtualisierten Umgebung und des Gegenstandes hinterlegt werden und auf Kollisionen überwacht werden. Advantageously external shapes and / or properties of these external forms of the virtualized environment and the object can be stored and monitored for collisions. Dabei ist es möglich, einer möglicherweise auftretenden virtuellen Kollision eine virtuelle Kraft zuzuordnen, die mittels der Kraftrückkopplung dem Benutzer haptisch zurückgemeldet werden kann. It is possible, a virtual collision may occur assign a virtual force that can be returned by the force feedback to the user tactile. Algorithmen für ein haptisches Rendering beziehungsweise Kraftberechnungsalgorithmen, beispielsweise das Abspeichern der virtualisierten Umgebung als statische Szene ortsdiskret als Voxel-Karte und den Gegenstand beziehungsweise das manipulierte Objekt als Punktwolke, wobei eine Kollisionserkennung mittels einfacher Indexzugriffe in der Voxel-Karte durchführbar sind, sind bekannt, so dass an dieser Stelle nicht weiter darauf eingegangen wird. Algorithms for haptic rendering or force calculation algorithms, such as the storage of the virtualized environment as a static scene spatially discrete voxel-map and the object or the manipulated object as a point cloud, a collision detection using simple index accesses are feasible in the voxel map are known, that is at this point not discussed further.
  • [0015] [0015]
    Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die virtualisierte Umgebung einen digitalen Prototyp und der Gegenstand ein Bauteil des Prototyps aufweist. In a further embodiment it is provided that the virtualized environment comprises a digital prototype and the object is a component of the prototype. Vorteilhaft kann so eine virtuelle Einbaumontage mit Kraftrückkopplung ermöglicht werden, beispielsweise um einen virtuellen Einbaupfad des Bauteils in den Prototyp zu erproben beziehungsweise zu ermitteln. Advantageously, as a virtual flush mounting are made possible with force feedback to test for example, a virtual installation path of the component in the prototype or to be determined.
  • [0016] [0016]
    Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die zumindest eine Robotervorrichtung oder die Robotervorrichtung und die Handlingeinrichtung schwerkraftkompensiert sind. In another embodiment, it is provided that the at least one robotic device or the robotic device and the handling device are gravity-compensated. Vorteilhaft ist es möglich, dem Benutzer keinerlei Schwerkräfte entgegenzubringen. Advantageously, it is possible to accommodate the user answers no gravitational forces. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, insbesondere für den Fall, dass die Handlingeinrichtung aus dem Gegenstand besteht, nur die Robotervorrichtung selbst mit der Schwerkraftkompensation zu versehen, so dass der Benutzer auch das tatsächliche Gewicht des Gegenstandes fühlen kann. Alternatively, however, it is also conceivable, in particular for the case that the handling device consists of the object to provide only the robot apparatus itself with gravity compensation, so that the user can also feel the actual weight of the object. Insgesamt kann eine Robotervorrichtung zum Aufnehmen der Bewegungen des Benutzers der Kraftrückkopplungsvorrichtung kraftlos geschaltet sein, wobei lediglich im Falle einer erfolgenden Kraftrückkopplung Gegenkräfte auf die Handlingeinrichtung übertragen werden. Overall, a robotic device be shifted without power for receiving the user of the force feedback device movements, and only in the event of a successful force feedback opposing forces are transferred to the handling device. Vorteilhaft kann also das eigentliche Manipulieren beziehungsweise Interagieren des Gegenstandes mit der virtualisierten Umgebung so lange kraftlos erfolgen, so lange keine virtuelle Kollision auftritt. Advantageously, therefore, carried out the actual manipulate or interact with the object of the virtualized environment as long as powerless as long as no virtual collision occurs.
  • [0017] [0017]
    Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Further advantages, features and details emerge from the following description in which reference to the drawings, an embodiment is described in detail. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. The same, similar and / or functionally identical parts are designated by like reference numerals. Es zeigen: In the drawings:
  • [0018] [0018]
    1 1 ein System zur Kraftrückkopplung mit zwei Roboterarmen und einer Handlingeinrichtung, die einen Gegenstand mit elastischen Eigenschaften umfasst; a system for force feedback with two robotic arms and a handling device which includes an article having elastic properties;
  • [0019] [0019]
    2 2 das in in the 1 1 gezeigte System, wobei die Handlingeinrichtung einen Gegenstand mit biegeschlaffen Eigenschaften umfasst; system shown, the handling device includes an article with pliable properties;
  • [0020] [0020]
    3 3 das in den which in the 1 1 - 2 2 gezeigte System, wobei die Handlingeinrichtung zwei Seilenden umfasst; system shown, the handling device comprises two rope ends;
  • [0021] [0021]
    4 4 zwei verschiedene Detailansichten eines Roboterarms der in den two different detailed views of a robotic arm in the 1 1 - 3 3 gezeigten Kraftrückkopplungsvorrichtung, wobei eine Simulation unterschiedlicher Kraftrichtungen gezeigt ist; shown force feedback device, a simulation of different directions of force is shown;
  • [0022] [0022]
    5 5 das in den which in the 1 1 - 3 3 gezeigte System, wobei ein Computermodell eines Gegenstandes vorgesehen ist; system shown, wherein a computer model of an object is provided;
  • [0023] [0023]
    6 6 das in den which in the 1 1 - 5 5 gezeigte System, wobei das Computermodell einen Gegenstand aufweist, der teilweise biegeschlaffe und elastische Eigenschaften aufweist und auf Torsion beanspruchbar ist. system shown, the computer model has an article which partially pliable and elastic properties and is claimable torsion.
  • [0024] [0024]
    7 7 eine dem System entsprechende Manipulationsvorrichtung mit zwei Roboterarmen, die in einer entfernten Realität einen physikalisch tatsächlich vorhandenen Gegenstand analog des gemäß a suitable system manipulation device with two robot arms in a distant reality a physical object actually existing analog according to the 6 6 manipulierten Gegenstandes manipuliert, wobei eine Videoüberwachung vorgesehen ist. manipulated object manipulated, a video surveillance.
  • [0025] [0025]
    1 1 zeigt ein System zur Kraftrückkopplung shows a system for force feedback 1 1 bzw. eine Kraftrückkopplungsvorrichtung and a force feedback device 1 1 mit einer Robotervorrichtung with a robotic device 3 3 mit einem ersten Roboterarm with a first robot arm 5 5 und einem zweiten Roboterarm and a second robot arm 7 7 . , Die Roboterarme The robot arms 5 5 , . 7 7 können beispielsweise zum Manipulieren in einem dreidimensionalen Raum mit insgesamt For example, to manipulate in a three dimensional space with a total 6 6 Freiheitsgraden ausgelegt sein. Be construed degrees of freedom. Es ist jedoch auch möglich, die Roboterarme However, it is also possible for the robot arms 5 5 , . 7 7 der Robotervorrichtung the robotic device 3 3 als sogenannte redundante Roboter beziehungsweise kinematisch redundante Manipulatoren auszulegen. interpreted as so-called redundant robot or kinematically redundant manipulators. Dazu können diese beispielsweise 7 Freiheitsgrade, insbesondere 7 Achsen aufweisen, wobei diese beispielsweise menschenähnlich, also der Kinematik eines menschlichen Armes nachempfunden, auslegbar sein können. These can, for example, 7 degrees of freedom, in particular have 7 axes, which, for example, human-like, ie the kinematics of a human arm modeled can be interpretable. Es können auch mehrere Robotervorrichtungen vorgesehen sein. There may be several robotic devices.
  • [0026] [0026]
    Die Roboterarme The robot arms 5 5 , . 7 7 der Robotervorrichtung the robotic device 3 3 dienen zum beweglichen Lagern der Handlingeinrichtung used for movably supporting the handling device 9 9 , zum Aufnehmen von Bewegungen der Handlingeinrichtung , For recording movements of the handling device 9 9 und zum Einleiten einer Kraftrückkopplung in die Handlingeinrichtung and for initiating a force feedback in the handling device 9 9 . , Dazu sind der erste Roboterarm These are the first robot arm 5 5 der Handlingeinrichtung the handling device 9 9 an einem ersten Zuordnungspunkt at a first attachment point 11 11 und der zweite Roboterarm and the second robot arm 7 7 an einem zweiten Zuordnungspunkt at a second attachment point 13 13 der Handlingeinrichtung the handling device 9 9 zugeordnet. assigned.
  • [0027] [0027]
    Gemäß der Darstellung in As shown in 1 1 koppelt ein länglicher verformbarer Gegenstand couples an elongated deformable object 15 15 mit den Roboterarmen with the robot arms 5 5 , . 7 7 . , Der Gegenstand The object 15 15 weist vorzugsweise elastische Eigenschaften auf, was mittels einer gestrichelt dargestellten Linie preferably has elastic properties, which by means of a dashed line shown 17 17 zum Symbolisieren einer Außenform des Gegenstandes symbolizing to an outer shape of the object 15 15 in einem durchgebogenen Zustand in in a flexed state 1 1 dargestellt ist. is shown. Zum Manipulieren des Gegenstandes For manipulating the object 15 15 mit einer nicht näher dargestellten virtuellen Umgebung kann der Gegenstand with a virtual environment, not shown, the object may 15 15 oder die Handlingeinrichtung or the handling device 9 9 an einer beliebigen Stelle, beispielsweise mit zwei Händen angefasst werden, wobei die Roboterarme at any point, be touched, for example, with two hands and the robot arms 5 5 , . 7 7 der Robotervorrichtung the robotic device 3 3 kraftlos gesteuert und/oder geregelt werden können, so dass eine Bewegung des Gegenstandes may be powerless controlled and / or regulated, so that movement of the object 15 15 oder der Handlingeinrichtung or the handling device 9 9 ein entsprechendes Zurückweichen der Roboterarme a corresponding retreat of the robot arms 5 5 , . 7 7 der Robotervorrichtung the robotic device 3 3 bewirken. effect. Entsprechende Lösungen für die dazu erforderliche inverse Kinematik der Roboterarme Corresponding solutions for the requisite inverse kinematics of the robot arms 5 5 , . 7 7 , insbesondere einer redundanten inversen Kinematik sind bekannt, so dass an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen wird. Is, in particular of a redundant inverse kinematics are known, so that at this point not examined further. Insbesondere können die Roboterarme In particular, the robot arms can 5 5 , . 7 7 der Robotervorrichtung the robotic device 3 3 an ihren Gelenken Positions- und/oder Drehmomentsensoren aufweisen, so dass in einer entsprechenden Stellung der Roboterarme having at their joints position and / or torque sensors, so that in a corresponding position of the robot arms 5 5 , . 7 7 ein einem kraftlosen Zustand entsprechendes Moment stets so einregelbar ist, dass die gesamte Robotervorrichtung a a powerless state corresponding moment is always so einregelbar that the entire robotic device 3 3 zusammen mit der Handlingeinrichtung together with the handling device 9 9 beziehungsweise dem Gegenstand or the object 15 15 still steht. is stationary. Eine entsprechende Manipulation des Gegenstandes A similar manipulation of the object 15 15 oder der Handlingeinrichtung or the handling device 9 9 durch einen Benutzer der Kraftrückkopplungsvorrichtung by a user of the force feedback device 1 1 kann also ein kraftloses Zurückweichen bewirken, wobei vorteilhaft mittels der Kraftrückkopplungsvorrichtung so may cause a limp retreat, where advantageous means of the force feedback device 1 1 die Positionen der zwei Zuordnungspunkte the positions of the two attachment points 11 11 , . 13 13 aufnehmbar beziehungsweise erfassbar sind. can be received or detected. Vorteilhaft kann aus der Lage der Zuordnungspunkte Advantageously, from the position of attachment points 11 11 , . 13 13 auf die Lage des Gegenstandes to the position of the object 15 15 rückgeschlossen werden. be inferred. Vorteilhaft kann auch bei einer festen Zuordnung der Zuordnungspunkte Advantageously, also at a fixed assignment of the attachment points 11 11 , . 13 13 zum Gegenstand the subject 15 15 eine eventuelle Durchbiegung, wie mittels der Linie a possible deflection as measured by the line 17 17 angedeutet, des Gegenstandes indicated, the article 15 15 erfasst werden. be detected. Bei dem länglichen Gegenstand In the elongated object 15 15 kann es sich beispielsweise um einen Scheibenwischer und/oder ein Scheibenwischergestänge handeln. it may be a wiper and / or a wiper linkage, for example.
  • [0028] [0028]
    Vorteilhaft kann ein zur Montage des Scheibenwischergestänge erforderliches Durchbiegen desselben mittels den zwei Roboterarmen Advantageously, a required for mounting the wiper linkage bending thereof by means of the two robot arms 5 5 , . 7 7 der Robotervorrichtung the robotic device 3 3 ebenfalls erfasst werden. are also recorded. Dies kann vorteilhaft dazu genutzt werden, um den länglichen Gegenstand This can advantageously be used to the elongate object 15 15 mit einer virtualisierten Umgebung, beispielsweise einem Prototyp eines nicht näher dargestellten Fahrzeuges, zu interagieren. with a virtualized environment, such as a prototype of a vehicle not shown to interact. Vorteilhaft kann die Interaktion der tatsächliche Außenform des Gegenstandes Advantageously, the interaction of the actual outer shape of the object 15 15 , wie sie mittels der Linie As determined by means of the line 17 17 angedeutet ist, mit der virtualisierten Umgebung verglichen werden, beispielsweise um mögliche Kollisionen mit der virtualisierten Umgebung festzustellen und aus diesen eine Kraftrückkopplung mittels der Roboterarme is indicated, are compared with the virtualized environment to determine, for example, possible collisions with the virtualized environment and from these a force feedback using the robotic arms 5 5 , . 7 7 der Robotervorrichtung the robotic device 3 3 auf die Handlingeinrichtung the handling device 9 9 beziehungsweise den Gegenstand or the object 15 15 der Handlingeinrichtung the handling device 9 9 zurückzumelden. report back. Vorteilhaft kann der den Gegenstand Advantageously, the object of the 15 15 anfassende und eventuell verformende Benutzer der Kraftrückkopplungsvorrichtung anfassende and any user of the deforming force feedback device 1 1 ein realistisches haptisches Bild seiner Interaktion des Gegenstandes a realistic haptic image of his interaction of the object 15 15 mit der virtualisierten Umgebung erhalten. obtained with the virtualized environment.
  • [0029] [0029]
    Zusätzlich ist es möglich, dem Benutzer der Kraftrückkopplungsvorrichtung In addition, it is possible the user of the force feedback device 1 1 mittels eines in der by means of a in the 1 1 nicht dargestellten Displays auch einen visuellen Eindruck seiner Interaktionen mit der virtualisierten Umgebung zu vermitteln. to convey not display shown also gives a visual impression of his interaction with the virtualized environment.
  • [0030] [0030]
    2 2 zeigt ebenfalls die in also shows the in 1 1 gezeigte Kraftrückkopplungsvorrichtung force feedback device shown 1 1 , wobei Im Unterschied ein Gegenstand Where Unlike an object 15 15 eingesetzt wird, der im Wesentlichen lediglich auf Zug beanspruchbar ist, beispielsweise ein Seil is used, which is essentially only claimable on train, for example a cable 19 19 . , Das Seil The rope 19 19 , das auch als Handlingeinrichtung , Also known as the handling device 9 9 dienen kann, ist zur Verdeutlichung in can serve is to illustrate in 2 2 zweimal und mit unterschiedlicher Durchbiegung dargestellt, wobei sich eine flachere und eine tiefer hängende Kettenlinie ergibt. twice and shown with different deflection, resulting in a flatter and lower hanging chain line. Die die mittels der Roboterarme The means of the robot arms 5 5 , . 7 7 in das Seil in the rope 19 19 eingebrachten Kräfte sind in forces introduced in 2 2 mittels zwei unterschiedlichen Pfeilen dargestellt, wobei jeweils ein Pfeil shown by means of two different arrows, with one arrow 21 21 für die unterschiedlichen Darstellungen des Seils for the different representations of the rope 19 19 die entsprechende Zugkraft symbolisiert. the corresponding tensile force symbolized.
  • [0031] [0031]
    Zum Interagieren des Seils To Interact rope 19 19 mit der nicht näher dargestellten virtuellen Umgebung kann das Seil with the virtual environment, not shown, the rope 19 19 an einer beliebigen Stelle, bevorzugt relativ nah den Zuordnungspunkten at any point, preferably relatively close to the mapping points 11 11 , . 13 13 von einem Benutzer angefasst werden, wobei sich dadurch eine an den Roboterarmen be touched by a user, thereby a to the robot arms 5 5 , . 7 7 und mittels der Pfeile and by means of the arrows 21 21 angedeutete Kraft ändert, so dass auch in diesem Fall die Roboterarme indicated force changes, so that even in this case the robot arms 5 5 , . 7 7 den Bewegungen des Benutzers der Kraftrückkopplungsvorrichtung folgen können. can follow the user's force feedback device movements. Zusätzlich ist es möglich, ein Computermodell des Seils Additionally, it is possible to use a computer model of the rope 19 19 beziehungsweise die sich ergebenden Kettenlinie or the resulting catenary 23 23 bei einem normalen Durchhang des Seils in a normal slack of the rope 19 19 zu hinterlegen, wobei vorteilhaft die Kraftrückkopplung und das Aufnehmen der Bewegungen der Handlingeinrichtung deposit, with beneficial force feedback and recording the movements of the handling device 9 9 mittels dieses Computermodells verfeinert werden können. can be refined by means of this computer model. Vorteilhaft kann beispielsweise von dem Benutzer der Kraftrückkopplungsvorrichtung das Seil so zusammengeführt oder auseinander gezogen werden, dass sich ein besonders tiefer oder flacher Durchhang ergibt. Advantageously, for example, can be merged by the user of the force feedback device, the cable or pulled apart that results in a particularly deep or shallow sag. In diesem Fall kann die Kraftrückkopplungsvorrichtung aus dem sich ergebenden Abstand der Zuordnungspunkte In this case, the force feedback device from the resulting distance of the allocation points 11 11 , . 13 13 beziehungsweise deren räumlicher Lage zueinander und des Computermodells des Seils or their spatial relationship to each other and the computer model of the rope 19 19 , also dessen Gewicht und dessen Länge die sich für einen kraftlosen Zustand ergebende Kraft, wie mittels der Pfeile So its weight and the length of the resultant of a force-free state power, as measured by the arrows 21 21 angedeutet, errechnen, so dass vorteilhaft bei einem Nichtanfassen der Handlingeinrichtung indicated, calculate, so advantageous in a Nichtanfassen the handling device 9 9 die Robotervorrichtung the robotic device 1 1 trotz unterschiedlicher realer Zugkräfte des Seils despite different real tension forces of the rope 19 19 stillsteht. is stationary.
  • [0032] [0032]
    3 3 zeigt die in den shows the 1 1 und and 2 2 gezeigte Kraftrückkopplungsvorrichtung force feedback device shown 1 1 , wobei im Unterschied ein dem ersten Roboterarm ; In contrast, a first robot arm 5 5 an dem ersten Zuordnungspunkt at the first attachment point 11 11 zugeordnetes erstes biegeschlaffes Element associated first pliable element 25 25 und ein dem zweiten Roboterarm and a second robot arm 7 7 an dem zweiten Zuordnungspunkt to the second attachment point 13 13 zugeordnetes zweites biegeschlaffes Element associated second pliable element 27 27 eingesetzt wird. is used. Außerdem ist zwischen den Zuordnungspunkten In addition, the association between points 11 11 , . 13 13 gepunktet dargestellt eine virtuelle Kettenlinie shown by the dotted line a virtual chain 29 29 eingezeichnet. located. Vorteilhaft kann der Benutzer die biegeschlaffen Element The user Advantageously, the non-rigid element 25 25 und and 27 27 ergreifen, wobei mittels der gepunktet eingezeichneten Kettenlinie adopt, by means of dotted chain line drawn 29 29 , die als Symbol eines hinterlegten Computermodells des in Symbolizing a stored computer model of in 2 2 dargestellten Seils rope shown 19 19 verstanden werden kann, vorteilhaft mittels der Robotervorrichtung can be understood advantageous means of the robotic device 3 3 so eine Kraftrückkopplung auf die Handlingeinrichtung as a force feedback on the handling device 9 9 übertragen werden kann, die für den Benutzer der Kraftrückkopplungsvorrichtung can be transferred to the user of the force feedback device 1 1 eine haptische Repräsentation entsteht, als würde er ein Seil mit dem Durchhang entsprechend der Kettenlinie a haptic representation arises, as he would a rope with the sag according to the catenary 29 29 in Händen halten. hold in your hands.
  • [0033] [0033]
    4 4 zeigt zwei unterschiedliche Detailbilder des ersten Roboterarms shows two different detailed pictures of the first robot arm 5 5 der Robotervorrichtung the robotic device 3 3 , beispielsweise wie in , For example, as in 3 3 dargestellt. shown. Dargestellt ist außerdem eine Hand Also shown is a hand 31 31 , die die Handlingeinrichtung That the handling device 9 9 ergreift. grasps. Mittels der Kraftrückkopplung können dem Benutzer unterschiedliche Durchhänge des simulierten Gegenstands Using the force feedback can provide the user different slacks simulated object 15 15 beziehungsweise des Seils or the rope 19 19 vermittelt werden, was in der mediated, resulting in the 4 4 mittels unterschiedlich stark geneigter Kettenlinien by varying degrees inclined chain lines 29 29 dargestellt ist. is shown.
  • [0034] [0034]
    5 5 zeigt die in den shows the 3 3 und and 4 4 dargestellte Robotervorrichtung robot apparatus shown 3 3 zusammen mit einer verformten Kettenlinie together with a deformed chain line 29 29 des mittels des Computermodells darstellbaren Seils represented by means of the computer model rope 19 19 beziehungsweise Gegenstands or article 15 15 . , Das nur virtuell vorhandene Seil, das mittels der Kettenlinie The only virtually any cable, which means the catenary 29 29 in in 5 5 angedeutet ist, wird mit einer virtuellen Umgebung it is indicated with a virtual environment is 33 33 , die beispielsweise einen gepunktet dargestellten Quader , For example, a box illustrated by dots 35 35 aufweisen kann, interagiert. may have interacted. Dabei legt sich die Kettenlinie Here, the chain line sets 29 29 virtuell über den Quader virtually via the cuboid 35 35 . , Vorteilhaft können die sich dabei ergebenden Zugkräfte mittels der Roboterarme Any resulting tensile forces which can advantageously by means of robot arms 5 5 , . 7 7 der Robotervorrichtung the robotic device 3 3 auf die Handlingeinrichtung the handling device 9 9 und über diese auf die Hände and this on the hands 31 31 des Benutzers der Kraftrückkopplungsvorrichtung the user of the force feedback device 1 1 übertragen werden. be transferred. Vorteilhaft könnte auch ein Einhängen beziehungsweise Umschlingen des virtuell dargestellten Seils um den virtuellen Quader Advantageously, could also be a hook or rope looped around virtually represented by the virtual cube 35 35 mittels der Kraftrückkopplung zurückgemeldet werden. are reported back by the force feedback. Hierzu könnte die Richtung und Stärke der virtuellen Zugkräfte auf die Handlingeinrichtung For this purpose, the direction and strength of the virtual tensile forces could be found on the handling device 9 9 übertragen werden. be transferred.
  • [0035] [0035]
    6 6 zeigt die in den shows the 1 1 - 5 5 dargestellte Kraftrückkopplungsvorrichtung force feedback device illustrated 1 1 , wobei das Computermodell einen virtuellen Gegenstand Wherein the computer model of a virtual object 15 15 repräsentiert, der biegeschlaffe Eigenschaften aufweist, jedoch auch zusätzlich auf Torsion beanspruchbar ist. represents having pliable properties, but also on additional twist is claimable. Dabei könnte es sich beispielsweise um ein Kabel handeln. This could for example be a cable. Mittels eines geschwungenen Pfeils By means of a curved arrow 37 37 ist in is in 6 6 angedeutet, dass dem Benutzer beim Bewegen der Handlingeinrichtung indicated that the user when moving the handling device 9 9 über diese ein Drehmoment beziehungsweise eine Reaktion, also die Kraftrückkopplung zurückgemeldet werden kann. via a torque or a reaction, so the force feedback can be reported. Vorteilhaft kann die mittels des geschwungenen Pfeils Advantageously, the curved by the arrow 37 37 angedeutete Reaktion des virtuellen Gegenstands indicated reaction of the virtual object 15 15 mittels des Computermodells ermittelt werden. are determined by means of the computer model. Dabei kann beispielsweise auch eine Verschlingung Here, for example, a tangle 39 39 des virtuellen Gegenstandes of the virtual object 15 15 berechnet und berücksichtigt werden. are calculated and taken into account. Vorteilhaft kann so mittels der Kraftrückkopplungsvorrichtung Advantageously, as by the force feedback device 1 1 auch ein nur sehr schwer handzuhabender Gegenstand, wie beispielsweise ein Kabel, mit der virtualisierten Umgebung interagiert werden. also a very difficult handzuhabender object such as a cable, will interact with the virtual environment.
  • [0036] [0036]
    Vorteilhaft ist es möglich, wie in Advantageously, it is possible, as shown in 7 7 dargestellt, die mittels der Handlingeinrichtung shown, by means of the handling device 9 9 aufgenommenen Bewegungen des Benutzers der Kraftrückkopplungsvorrichtung the user of the force feedback device recorded movements 1 1 in einer physikalisch vorhandenen, beispielsweise vom Benutzer entfernten (fernen) Realität away in a physically available, for example, by the user (remote) reality 41 41 nachzuvollziehen. understand. Hierzu kann die ferne Realität For this purpose, the distant reality 41 41 einen Manipulator a manipulator 43 43 aufweisen, der beispielsweise analog der Robotervorrichtung have, for example, in analogy to the robotic device 3 3 , insbesondere identisch mit der Robotervorrichtung Especially identical with the robotic device 3 3 , aufgebaut ist. Is constructed. In Bezug auf die With respect to the 6 6 und and 7 7 ist zu erkennen, dass mittels des Manipulators It can be seen that by means of the manipulator 43 43 in den in der fernen Realität in the distant in reality 41 41 physikalisch tatsächlich vorhandenen Gegenstand actually physically existing object 15 15 ein Drehmoment einleitbar ist, dessen Richtung der in a torque is introduced, and its direction in 6 6 dargestellten Kraftrückkopplung entgegengesetzt ist, was mittels eines geschwungenen Pfeils force feedback shown opposite, which by means of a curved arrow 45 45 in in 7 7 angedeutet ist. is indicated.
  • [0037] [0037]
    Es ist denkbar, mittels einer Kamera It is conceivable, by means of a camera 47 47 die tatsächlichen Reaktionen des physikalisch vorhandenen Gegenstands the actual responses of physically existing object 15 15 der fernen Realität the distant reality 41 41 aufzuzeichnen und diese entweder in Kombination mit dem Computermodell oder anstelle des Computermodells zu der virtuellen Reaktion des Gegenstandes recorded and this either in combination with or instead of the computer model of the computer model to the virtual reaction of object 15 15 , wie er beispielsweise in As for example in 6 6 mittels einer gepunktet dargestellten Verformungslinie by means of a line of deformation illustrated by dots 49 49 dargestellt ist, zu verrechnen. is shown to charge.
  • [0038] [0038]
    Das Kraftrückkopplungssystem The force feedback system 1 1 kann vorteilhaft im Bereich der virtuellen Technik eingesetzt werden. can be used to advantage in the field of virtual technology. Hierzu kann ferner ein nicht näher dargestelltes Display zum Vermitteln eines visuellen Eindruckes vorgesehen sein. This would also may be provided to transfer a visual impression a not-shown display. Der visuelle Eindruck kann beispielsweise aus computergenerierten Daten, insbesondere des Computermodells des Gegenstandes The visual impression can, for example, computer-generated data, in particular the computer model of the object 15 15 und eines entsprechenden Modells der virtualisierten Realität erzeugt werden, wobei vorteilhaft der Benutzer der Kraftrückkopplungsvorrichtung and a corresponding model of virtualized reality is produced where the beneficial user of the force feedback device 1 1 zusätzlich noch eine Kraftrückmeldung beziehungsweise die Kraftrückkopplung erleben kann. may additionally experience a force feedback or force feedback. Vorteilhaft kann dies beispielsweise zum Einbau eines Bauteiles in einen digitalen Prototypen erfolgen. Advantageously, this can be done, for example, for the installation of a component in a digital prototypes. Hierzu kann der Gegenstand For this purpose, the subject of 15 15 an den Zuordnungspunkten the assignment points 11 11 , . 13 13 den Roboterarmen the robot arms 5 5 , . 7 7 der Robotervorrichtung the robotic device 3 3 zugeordnet werden, wobei die Ro boterarme be associated with the Ro boterarme 5 5 , . 7 7 der Robotervorrichtung the robotic device 3 3 ohne eigene Kraft Bewegungen des Benutzers der Kraftrückkopplungsvorrichtung without their own power movements of the user of the force feedback device 1 1 folgen können. can follow. Vorteilhaft kann mittels der Robotervorrichtung Advantageously, by means of the robotic device 1 1 eine Position des Gegenstandes a position of the object 15 15 erfasst beziehungsweise aufgenommen und in Echtzeit mit Daten der virtualisierten Realität captured or recorded in real time using data from the virtualized reality 33 33 , insbesondere des digitalen Prototyps verglichen werden. Are, in particular the digital prototype compared. Falls der Gegenstand If the subject 15 15 an Teile der virtualisierten Realität to parts of the virtualized reality 33 33 anstoßen würde, kann vorteilhaft die Robotervorrichtung would trigger can advantageously, the robotic device 3 3 eine einer Kollision entsprechende Gegenkraft aufbringen und damit weitere Bewegungen des Gegenstandes apply a collision corresponding counter-force and thus further movements of the object 15 15 in die entsprechende Richtung verhindern, so dass vorteilhaft ein realitätsnaher Eindruck entsteht. prevent in the appropriate direction, so advantageous a realistic impression.
  • [0039] [0039]
    Vorteilhaft können mittels der Robotervorrichtung Advantageously, by means of the robotic device 3 3 auch nicht eigenstabile Bauteile der Robotervorrichtung not intrinsically stable components of the robot apparatus 3 3 zugeordnet werden, beispielsweise lange Bauteile wie zum Beispiel Scheibenwischergestänge oder biegeschlaffe Bauteile, insbesondere Kabel oder Schläuche. are assigned, for example, long components such as wiper linkage or pliable components, in particular cables or hoses.
  • [0040] [0040]
    Hierzu kann die Robotervorrichtung For this purpose, the robotic device 3 3 eine Vielzahl von Roboterarmen a variety of robot arms 5 5 , . 7 7 aufweisen. have.
  • [0041] [0041]
    Es ist denkbar, dass die biegeschlaffen Elemente It is conceivable that the pliable elements 25 25 und and 27 27 der Handlingeinrichtung the handling device 9 9 , wie in As shown in 3 3 dargestellt, beispielsweise kleine Kabelstücke aufweisen, die insbesondere mit zu montierenden Steckern und/oder Buchsen shown, for example, have small pieces of cable, the particular to be mounted plugs and / or sockets 51 51 versehen sind. are provided. Der Benutzer kann dann beispielsweise zur Montageerprobung der Stecker und/oder Buchsen The user can then, for example, for installation testing of the plugs and / or sockets 51 51 diese mit der virtualisierten Realität interagieren. they interact with the virtualized reality. Ferner ist es denkbar, den Steckern und/oder Buchsen It is also conceivable, the plugs and / or sockets 51 51 zusätzlich oder ausschließlich Roboterarme zur Kraftrückkopplung und/oder Aufnahme der Bewegungen zuzuordnen. additionally or exclusively robot arms to force feedback and / or recording of the movements attributable. Die Kraftrückkopplung kann dazu direkt in die Stecker und/oder Buchsen The force feedback can this directly into the plugs and / or sockets 51 51 eingeleitet werden, zum Beispiel für eine Montageerprobung beziehungsweise ein virtuelles Kontaktieren. be introduced, for example for an assembly or testing a virtual contact.
  • [0042] [0042]
    Vorteilhaft können mittels der Roboterarme Advantageously, by means of the robot arms 5 5 , . 7 7 solche biegeschlaffen und/oder langen Teile an zwei oder mehreren Zuordnungspunkten Such a limp and / or long parts at two or more points assignment 11 11 , . 13 13 festgehalten und dadurch vorteilhaft auch besser und genauer im Raum geführt werden. are recorded and advantageous also performed better and more accurate in space.
  • [0043] [0043]
    Das nicht näher dargestellte Display kann eine sogenannte Mehrseitenprojektionsanlage aufweisen. The display is not shown in detail may include a so-called multi-sided projection system. Vorteilhaft kann die Kraftrückkopplungsvorrichtung Advantageously, the force feedback device 1 1 zur Montageerprobung und/oder Erprobung von Wartungssituationen eingesetzt werden. be used for installation testing and / or testing of maintenance situations. Ferner ist es möglich, die Kraftrückkopplungsvorrichtung It is also possible, the force feedback device 1 1 zum Training und/oder Überwachen von motorischen Fähigkeiten einzusetzen, beispielsweise zu Trainingszwecken, insbesondere Rehabilitation. use for training and / or monitoring of motor skills, for training purposes, for example, especially rehabilitation. Außerdem ist es denkbar, die Kraftrückkopplungsvorrichtung It is also conceivable, the force feedback device 1 1 für Manipulationsaufgaben in der fernen Realität for manipulation tasks in the distant reality 41 41 einzusetzen, insbesondere, falls diese Gefahren aufweist. use, especially if these dangers has.
  • 1 1
    Vorrichtung oder System zur Kraftrückkopplung Device or system for force feedback
    3 3
    Robotervorrichtung Robotic device
    5 5
    erster Roboterarm first robot arm
    7 7
    zweiter Roboterarm second robot
    9 9
    Handlingeinrichtung Handling device
    11 11
    erster Zuordnungspunkt first attachment point
    13 13
    zweiter Zuordnungspunkt second attachment point
    15 15
    Gegenstand Subject
    17 17
    Linie Line
    19 19
    Seil Rope
    21 21
    Pfeile Arrows
    25 25
    erstes biegeschlaffes Element first pliable element
    27 27
    zweites biegeschlaffes Element second pliable element
    29 29
    Kettenlinie Catenary
    31 31
    Hand Hand
    33 33
    virtuelle Umgebung virtual environment
    35 35
    Quader Cuboid
    37 37
    Pfeil Arrow
    39 39
    Verschlingung Interlacing
    41 41
    ferne Realität distant reality
    43 43
    Manipulator Manipulator
    45 45
    Pfeil Arrow
    47 47
    Kamera Camera
    49 49
    Verformungslinie Deformation curve
    51 51
    Stecker/Buchsen Male / female
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
  • [0044] [0044]
    Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. This list of references cited by the applicant is generated automatically and is included solely to inform the reader. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. The list is not part of the German patent or utility model application. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. The DPMA shall not be liable for any errors or omissions.
  • Zitierte Patentliteratur Patent literature cited
  • [0045] [0045]
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Classifications
International ClassificationB25J13/02
Cooperative ClassificationB25J9/1682
European ClassificationB25J9/16T1
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21 Oct 2010OM8Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
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