DE3305816A1 - Articulated doll with moving face - Google Patents

Abstract

An articulated doll with a moving face, described here as "a mannequin with live facial features" is disclosed, in which human facial expressions can be simulated. A rigid substrate in the form of a head is partially covered by elongate hoses filled with a pressure medium. The hoses, described as hose-type drive or motor elements, are covered by a deformable layer or embedded in the latter, whose outside surface is textured and coloured in such a way that it forms an artificial face skin. By changing the fluid pressure in different groups of the hoses, different facial expressions can be simulated. In another embodiment, instead of the hoses helical springs are used, through which direct current is transmitted so that they contract and deform the artificial skin. In yet another embodiment, a net or mesh of parallel wires is arranged in the artificial skin, the flow of direct current through selected sections of selected pairs of wires causing the latter to move relative to one another at right angles to their length and thus to deform the skin.

Description

G 53 781 /TG 53 781 / T

Thomas J. Greer, Jr, ..Thomas J. Greer, Jr, ..

• 727 23rd Street .;
South Arlington
Virginia 1110)1, USA• 727 23rd Street .;
South Arlington
Virginia 1110) 1, USA

Gliederpuppe mit beweglichem GesichtJointed manikin with posable face

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf belebte Mannequins und insbesondere auf die Kombination einer die Gesichtshaut simulierenden Schicht und einem Motorelement, um die simulierte Haut zu verziehen.The present invention relates to animated mannequins and, more particularly, to the combination of facial skin simulating layer and a motor element to warp the simulated skin.

im US-Patent 4.177.589, das an Villa vergeben wurde, ist ein Motorelement für ein Mannequin mit belebten Gesichtszügen beschrieben, das aus einem Kolben und Zylinder (42) besteht, und bei dem der Kolben durch Beaufschlagung eines pneumatischen Druckes im Zylinder bewegt wird, wobei sich die Bewegung des Kolbens mit einer Druckänderung im Zylinder verändert. Das Motorelement ist um rund um den Mund angeordnete Federn angeschlossen und betätigt diese. Obwohl es offensichtlich für das in diesem Patent beschriebene Mannequin zufriedenstellend ist, können solche Motorelemente nur ungenau lokale Verzerrungen oder Bewegungen der Gesichtshaut simulieren oder imitieren, die beim Sprechen und dem Ausdruck von Gefühlen von menschlichen Wesen auftreten. Im menschlichen Gesicht haben die Gesichtsmuskeln eine längliche Form, die der Form von engen, parallel angeordneten Schlauchelementen ähnlich sind.in U.S. Patent 4,177,589 issued to Villa is a Motor element for a mannequin with animated facial features described, which consists of a piston and cylinder (42), and in which the piston is actuated by a pneumatic Pressure in the cylinder is moved, the movement of the piston changing with a change in pressure in the cylinder. That The motor element is connected to springs arranged around the mouth and actuates them. Although it's obvious for If the mannequin described in this patent is satisfactory, such engine elements can only produce inaccurate local distortions or simulate or imitate facial skin movements that occur when speaking and expressing feelings of human beings occur. In the human face, the facial muscles have an elongated shape that is the shape of narrow, parallel tube elements are similar.

in vorliegender Erfindung wird durch die Verwendung von neu-In the present invention, through the use of new

artigen Motorelementen eine getreuere Imitation der Gesichts-like motor elements a more faithful imitation of the facial

. .. muskeln und daher Ausdrucks formen des menschlichen Gesichts 'erreicht. In einer erfindungsgemäßen Äusführungsart werden die Motorelemente durch schlauchartige Bälge mit relativ kleinem Durchmesser gebildet, so daß sich bei Beaufschlagung von unterschiedlichem Flüssigkeitsdruck diese Schläuche entweder zusammenziehen oder verlängern. Diese Schläuche sind an eine flexible, die Haut simulierende Schicht angeschlossen, so daß eine Verlängerung oder ein Zusammenziehen der schlauchartigen Motorelemente eine Bewegung oder Verziehung der Hautoberfläche des Mannequins bewirkt. Die erfindungsgemäßen Motorelemente müssen von Motoren wie z.B. Magnetventilen od.dgl. unterschieden werden, mit denen das angeklente Kinn eines Mannequins bewegt oder dessen Augen gerollt werden.. .. muscles and therefore expressions of the human face 'achieved. In one embodiment according to the invention the motor elements formed by hose-like bellows with a relatively small diameter, so that when acted upon at different fluid pressures, these hoses either contract or lengthen. These hoses are on a flexible, skin-simulating layer attached, so that an extension or contraction of the hose-like Motor elements causes a movement or distortion of the skin surface of the mannequin. The invention Motor elements must be driven by motors such as solenoid valves or the like. be distinguished with those of the attached chin moving a mannequin or rolling its eyes.

Es gibt zwei Hauptformen des erfindungsgemäßen balgartigen Motorelements, wobei beide Formen vorzugsweise von einem konstanten Betriebspunkt des Fluiddruckes arbeiten, wodurch die Motorelemente auf eine konstante Länge gebracht werden, die größer ist, als die druckfreie Länge (wie z.B. atmosphärischer Druck). In einer Form ist ein verformbarer Schlauch mit dehnbaren Bälgen vorgesehen, deren Außenfläche so konstruiert ist, daß eine kontinuierliche spiralförmige Nut daran vorgesehen ist. In der spiralförmigen Nut ist ein Fedcrelement, wie z.B. eine Stahlfeder vorgesehen. In der Betriebsart dieser Ausführungsart bewirkt eine Erhöhung des Fluiddruckes in dem Schlauch über den konstanten oder normalen Wert, daß sich der Schlauch und die ihn umgebende Feder durch die dehnbaren Bälge über die konstante Länge hinaus verlangen".There are two main forms of the bellows-like motor element according to the invention, both forms preferably from one work at a constant operating point of the fluid pressure, whereby the motor elements are brought to a constant length, which is greater than the unpressurized length (such as atmospheric pressure). In one form is a deformable tube provided with expandable bellows, the outer surface of which is constructed so that a continuous spiral groove it is provided. A spring element such as a steel spring is provided in the spiral groove. In the operating mode this embodiment causes an increase in the fluid pressure in the hose above constant or normal It is worth the fact that the hose and the spring surrounding it demand themselves beyond the constant length due to the expandable bellows ".

Bei Nachlassen oder Reduzierung des Fluiddruckes bewegt die Federspule den Schlauch auf seine konstante Länge zurück. Eine weitere Reduzierung des Fluiddruckes veranlaßt den Schlauch sich weiter zu verkürzen (im Vergleich zur Länge bei konstantem Fluiddruck), und zwar ebenfalls durch die Wirkung der Federspule. Eine elastische die Haut simulierendeWhen the fluid pressure is released or reduced, the spring coil moves the hose back to its constant length. A further reduction in fluid pressure causes the hose to shorten further (compared to its length at constant fluid pressure), also through the action of the spring coil. An elastic that simulates the skin

: "..:.: :.'..' I ~' >5 O U υ ο ι y Folie (entweder sowohl elastisch als auch flexibel oder • ■ nur flexibel wie später erklärt wird) wird an den schlauchartigen Motorelementen befestigt'. Ein Ausdehnen oder Zusammenziehen der Motorelemente bewirkt eine entsprechende Dehnung oder Ausbeulung der die Haut simulierenden Folie. : "..:.:: . '..' I ~ ' > 5 OU υ ο ι y film (either elastic as well as flexible or • ■ only flexible as will be explained later) is attached to the hose-like motor elements'. A Expansion or contraction of the motor elements causes a corresponding expansion or bulging of the film simulating the skin.

In einer zweiten Form ist das Motorclement \vieder durch einen Schlauch mit dehnbaren Bälgen definiert, wobei die Außenseite der Bälge nicht spiralförmig sein muß, aber sein kann. Jedes schlauchartige Motorelement ist mindestens teilweise in ein Substrat oder eine dicke Schicht aus elastischem Substrat eingebettet, wobei das Substrat an seiner einen Oberfläche eine simulierte menschliche Haut bildet. Bei Ansteigen des Fluiddruckes in dem schlauchartigen Motor verlängert sich der Schlauch. Bei Nachlassen des Druckes veranlaßt die Elastizität des elastischen Substrats den Schlauch, sich auf seine konstante Länge zu verkürzen. So wird im Zustand des konstanten Fluiddruckes, d.h. bei Betriebsdruck das elastische Substrat gedehnt. Alternativ kann die Federkraft einer elastischen die Haut simulierenden Folie statt einer dicken Schicht verwendet werden.In a second form, the engine assembly is divided into one Defined hose with expandable bellows, wherein the outside of the bellows need not be, but can be, spiral-shaped. Each tubular motor element is at least partially in a substrate or a thick layer of elastic substrate embedded, the substrate forming a simulated human skin on its one surface. When the Fluid pressure in the hose-like motor extends the hose. When the pressure is released, the Elasticity of the elastic substrate allows the tube to shorten to its constant length. So will be in the state constant fluid pressure, i.e. the elastic substrate is stretched at operating pressure. Alternatively, the spring force an elastic film simulating the skin can be used instead of a thick layer.

In beiden Ausführungsarten der Bälge wird ein Zusammenziehen de schlauchartigen Motorelements von. einer Verzerrung der benachba 'ten oder anschließenden die Haut simulierenden Substratschicht begleitet, um so die Bewegung der menschlichen Gesichtshaut zu imitieren, so wie sie bei Unterhaltungen oder Gefühlsbewegunger erfolgt. In der ersten Ausfühfungsart kann die Ilautschicht die Motorelemente aufgelegt werden, wobei diese Motorelemente auf einem harten Substrat aufliegen und daran befestigt sind, das den menschlichen Schädel darstellt. In einer zweiten Ausführungsart wird das die Motorelemente umgebende elastische Substrat durch das Modell eines menschlichen Schädels getragen und ist daran befestigt.In both types of execution of the bellows a contraction de tubular motor element of. a distortion of the neighboring 'th or subsequent substrate layer simulating the skin, so as to increase the movement of the human facial skin imitate, as it occurs in conversations or emotional movements. In the first version, the Ilaut layer the motor elements are placed on, these motor elements rest on a hard substrate and are attached to it, which represents the human skull. In a second embodiment, the one surrounding the motor elements becomes elastic Substrate carried by and attached to the model of a human skull.

Die schlauchartigen Motorelemente können selbst elastisch sein, oder aber durch eine Feder elastisch gemacht werden, j oder aber sie sind nur entlang ihrer Länge verformbar. In den ersten beiden Fällen muß das die Haut simulierende Substrat nicht elastisch sein, obwohl es elastisch sein kann. Im drittel Fall muß das die Haut simulierende Substrat elastisch sein, so daß es sich bei einer Reduzierung des Flüssigkeitsdruckes in den schlauchförmigen Motorelementen zusammenzieht.The hose-like motor elements can themselves be elastic, or they can be made elastic by a spring, j or they can only be deformed along their length. In the first two cases it must simulate the skin The substrate cannot be elastic, although it can be elastic. In the third case, the substrate simulating the skin must be used be elastic, so that there is a reduction in the fluid pressure in the tubular motor elements contracts.

Die erfindungsgemäßen länglichen schlauchförmigen Motorelemente können in einer einzigen Schichtdicke oder in Form eines Bündels aus parallelen Schläuchen verwendet" werden. Die Länge der Bälge in einer dieser Gruppen kann gleich oder unter schiedlich sein.The elongated tubular motor elements according to the invention can be used in a single layer thickness or in the form of a bundle of parallel tubes ". The The length of the bellows in one of these groups can be the same or different.

Entsprechend einer Abänderung der vorliegenden Erfindung werden zwei übereinandergelegte Folien oder Schichten von der vorbeschriebenen Art über dem Vorderteil oder Gesichtsteil des Schädels des Mannequins angeordnet. Die in unmittelbarer Nähe des Kopfes angeordnete Schicht (die erste Schicht) wird dafür verwendet, um eine erste Gesichtsbasis zu bilden, dieAccording to a modification of the present invention, two superimposed sheets or layers of the The type described above is arranged over the front part or face part of the skull of the mannequin. The in the immediate Layer near the head (the first layer) is used to form a first face base, the

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

.'..I.--.. A?.X.-1.4-QJIiAtM...\einer .zuerst simulierten Person entspricht. Dann .; ■ 'wird die zweite oder äußere Schicht dafür verwendet, um wechselnde ·Gesichtsausdrücke für diese simulierte Person zu produzieren. Be'inr Betrieb- des belebten Kopfes eines Mannequins wird der 5 -Druck, in den schlauchartigen Motorelementen der ersten Schicht ^.^:. zeitlich festgelegt, um so die Identität der zuerst simulierten ■-·. «.Person festzulegen.. Wird nun gewünscht, eVLne zweite" Person "z ü' --7"-r;'simülreVen'.'öder äbzübilderi, "so Wird"' de r'Drück' der"s"chlaucharti-. '.. I .-- .. A? .X.-1.4-QJIiAtM ... \ corresponds to a .first simulated person. Then .; The second or outer layer is used to produce alternating facial expressions for this simulated person. When the animated head of a mannequin is in operation, the pressure is applied in the hose-like motor elements of the first layer ^. ^ :. timed so as to determine the identity of the first simulated ■ - ·. «.Person to be defined .. If you now wish to use eVLne second" Person "for '--7"-r;' simülreVen '.' Öder äbzübilderi, "then" de r 'Press' the "s"

·- ■.••-ge^n-Motorelemen.te . der.· ersten Schicht verwendet, um eine zweite· - ■. •• -ge ^ n-Motorelemen.te. the. · first layer used to make a second

10 Gesichtsbasis zu schaffen, d.h. höhere oder niedrigere .Backen-. knochen,' größere oder kleinere Wangen, unterschiedlich geform- -· y''/te\ Stirn usw. Danach wird die zweite oder äußere Schicht wie •.r^^'.voben-.beschrieben verwendet, um unterschiedliche'Gesichtsaus-Λ·"··'" drück ei- zu' erreichen. · . . ' J!,· ■.-■--.-·10 to create the base of the face, i.e. higher or lower. bones, 'larger or smaller cheeks, differently shaped - · y''/ te \ forehead etc. Then the second or outer layer is used as described as • .r ^^'. voben-.described to different 'face looks "·· '" press a- to' reach. ·. . 'J!, · ■ .- ■ --.- ·

Entsprechend einer weiteren Veränderung der Erfindung werdenAccording to a further modification of the invention

"■ -—-.-die länglichen, die .Gesichtsmuskeln simulierenden Motorelemente"■ -—-.- the elongated motor elements simulating the facial muscles

■ aus spiralförmigen Spulen gebildet, durch die direkter-Strom ■ formed from spiral coils, through the direct current

läuft. Entsprechend einem bekannten physikalischen Gesetz .·-.'. ..20 ' ziehen sich die nebeneinanderliegenden Windungen der Spulenruns. According to a known physical law . · -. '. ..20 'are the adjacent turns of the coils

gegenseitig an. Die Spulen sind in eine verformbare die Haut . . .'. simulierende Schicht eingebettet, so daß bei einer Bewegung • von benachbarten Spulenwindungen zueinander entlang der Längs-to each other. The coils are in a malleable skin. . . '. simulating layer embedded so that upon movement • from adjacent coil turns to each other along the longitudinal

ach'se'der Spüle die Schicht verformt.wird, um. so Gesichtsaus-25 'drücke zu simulieren. Die Anziehungskraft zwischen nebeneinander^ach'se'der sink the layer is deformed. to. so facial expression 25 'press to simulate. The attraction between side by side ^

'. liegenden Windungen kann man erhöhen, indem man kleine ferro-• · · magnetische Partikel, wie z. B. weiches Eisen, in der umhüllen-'-··--:-■"■'. "den-Schicht anordnet, oder zumindestens in der Nachbarschaft " ■ 'der.Spulen.'. lying turns can be increased by adding small ferro- • · · Magnetic particles, such as B. soft iron, in the envelop -'- ·· -: - ■ "■ '. "arranges the shift, or at least in the neighborhood" ■ 'the.coils.

..· 30 ''■'-■■ ·.. · 30 '' ■ '- ■■ ·

-'Wenn der · Unterschied in der Gesichtsbasis zwischen zwei simu-/lierten Personen relativ klein ist, so ist eine einzige Schicht ^-■""""-■"^ausreichend, .< um. diese Basis zu verändern. In diesem Falle ist ..··."'--'-··>es nur erforderlich, den konstanten Druck in den schlaucharti-. . 35 gen Mototelementen der einzigenSchicht zu verändern, um einen-'Wenn the · difference in the face basis between two simulated / profiled people is relatively small, it is a single layer ^ - ■ """" - ■ "^ sufficient <to change this base in this case... is .. ··. "'--'- ··> it only required the constant pressure in the hose arti-. . 35 to change engine elements of the single layer to one

ORIGfNALINSPECTEDORIGfNALINSPECTED

ΦΙΦΙ

zweiten Satz von konstanten Drücken herzustellen, um die ■ · herum der Betrieb erfolgt.establish the second set of constant pressures around which the operation occurs.

In den Zeichnungen zeigt:
5In the drawings shows:
5

FIGUR 1 einen teilweisen Querschnitt eines schlauchartigen Motorelementes·entsprechend einer Ausführungsform.FIGURE 1 is a partial cross-section of a hose-like Motor element · according to an embodiment.

FIGUR 2 zeigt eine ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsart. FIGURE 2 shows a similar view of a second embodiment.

FIGUR 3 ist eine teilweise perspektivische Ansicht, die zeigt, wie die schlauchartigen Motorelemente an die verformbare Haut und an eine menschliche Schädelbasis gekoppelt werden können.FIGURE 3 is a partial perspective view showing how the tubular motor elements attach to the deformable Skin and can be coupled to a human skull base.

FIGUR 3 a ist eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 5 gezeigt, die eine Veränderung der letzteren darstellt.FIGURE 3a is a view similar to that shown in FIG. 5, which is a change from the latter.

FIGUR 4 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3, die eine andei Möglichkeit zeigt, die schlauchartigen Motorelemente an eine die Haut simulierende Schicht zu koppeln.FIGURE 4 is a view similar to FIG Possibility shows that the hose-like motor elements can be coupled to a layer simulating the skin.

FIGUR 5 zeigt eine Gruppe von drei erfindungsgemäßen schlaue "artigen Motorelemente, die sich in einer Ebene befinden, wobei jedes Motorelement eine unterschiedliche Balglänge aufweist. FIGURE 5 shows a group of three clever ones according to the invention "like motor elements located in one plane, each motor element having a different bellows length.

FIGUR 6 zeigt drei erfindungsgemäße schlauchförmige Motorelemente, die in Form eines Bündels in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, wobei die Länge des Balgquerschnitte jeden Motorelementes unterschiedlich ist.FIGURE 6 shows three tubular motor elements according to the invention, which are arranged in the form of a bundle in different planes, the length of the bellows cross-sections each engine element is different.

FIGUR 7 zeigt einen Aufriß des Kopfes eines Mannequins, der mit zwei Schichten aus verformbaren Material verseilen ist,FIGURE 7 shows an elevation of the head of a mannequin stranded with two layers of deformable material,

die an die schlauchartigen Motorelemente der Fig. 1 oder ■ · 2 gekoppelt sind. ·.·..·;which are coupled to the hose-like motor elements of FIGS. 1 or 2. ·. · .. ·;

FIGUR 8 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4 sowie ein weiteres längliches Motorelement, hier in Form einer elektrisch beaufschlagten Spule oder eines elektrisch beaufschlagten Drahtes.FIG. 8 shows a view similar to FIG. 4 and a further elongated motor element, here in the form of an electrical one charged coil or an electrically charged wire.

FIGUR 9 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 7 und illustriert einen weiteren Typ eines Motorelementes.FIGURE 9 is a view similar to FIG. 7 and illustrates another type of motor element.

In Fig. 1 der Zeichnungen bezeichnet die Ziffer 10 ein erfindungsgemäßes schlauchartiges Motorelement nach einer Ausführungsart. Das Element hat die Form eines Schlauches 12,In Fig. 1 of the drawings, numeral 10 denotes an inventive one hose-like motor element according to one embodiment. The element is in the form of a tube 12,

]5 der aus Elastomer oder einem anderen verformbaren Material gebildet wird. Der Schlauch ist mit einer Vielzahl von Balgquerschnitten verschen, die durchgehend mit der Ziffer 14 bezeichnet werden. Alternativ können der Schlauch und die Bälge aus dünnem Metall gebildet sein. Je nach dem Verwendungszweck des Schlauches 10 (wird später beschrieben) kann dieser verformbar und elastisch oder nur verformbar ohne elastische Eigenschaften sein. Die Balgelemente können ent-,.' * lang der Längsachse des Schlauches 10 .verlaufen, oder aber .,sie können eine Spirale bilden. Man sieht, daß, wenn die] 5 formed from elastomer or some other deformable material will. The hose is given away with a large number of bellows cross-sections, which are continuously identified with the number 14 are designated. Alternatively, the hose and bellows can be formed from thin metal. Depending on the intended use of the hose 10 (will be described later) this can be deformable and elastic or only deformable without be elastic properties. The bellows elements can be. ' * run along the longitudinal axis of the tube 10, or else ., they can form a spiral. You can see that when the

25.' Schlauchenden geschlossen sind, um so ein geschlossenes Volumen zu bilden, eine Erhöhung des Flüssigkeit-sdrucks im Inneren eine Verlängerung des balgartigen Teils des Schlauches bewirken wird. Eine Veränderung des Durchmessers des weichen Teils oder des Balgteils ist ohne Bedeutung.25. ' Hose ends are closed so as to form a closed volume, an increase in the fluid pressure in the Inside will cause an extension of the bellows-like part of the hose. A change in the diameter of the soft Part or the bellows part is irrelevant.

In Fig. 2 bezeichnet die Ziffer 16 eine zweite Ausführungsart des erfindungsgemäßen schlauchförmigen Flüssigkeitsmotors, der wiederum durch einen Schlauch 12 mit durchgehend dünnen Wänden gebildet wird. Der dehnbare Balgteil 14 hat die gleiche Konstruktion wie in Fig. 1 gezeigt, aber hierIn Fig. 2, the number 16 denotes a second embodiment of the tubular liquid motor according to the invention, which in turn through a hose 12 with thin walls is formed. The expandable bellows part 14 has the same construction as shown in Fig. 1, but here

" CRiGiNAL INSPECTED"CRiGiNAL INSPECTED

hat er die Form einer Spirale. Die definierte spiralförmige Nut ist mit einem Federelement 18 versehen, wie z.B. einer Stahlfeder. Im Betrieb resultiert eine Erhöhung des Flüssigkeitsdruck es im Inneren des Schlauches 12 wiederum eine Vcrlängerung des Schlauches durch Dehnung der Bälge 14 bewirken. Bei Nachlassen des Flüssigkeitsdruckes wird die Feder 18 aufgrund ihrer natürlichen Federkraft den Schlauch 12 in seine ursprüngliche oder konstante Länge zurückdrücken.it has the shape of a spiral. The defined spiral Groove is provided with a spring element 18 such as a steel spring. An increase in the fluid pressure results during operation it in turn cause a lengthening of the hose in the interior of the hose 12 by stretching the bellows 14. When the fluid pressure drops, the spring will 18 the hose 12 due to its natural spring force Push back to its original or constant length.

In Fig. 3 .der Zeichnungen bezeichnet die Ziffer 24 den äußeren Gesichtsteil eines simulierten menschlichen Schädels oder des Kopfes einer Puppe, der aus Plastik, Holz, hartem Harzmaterial od.dgl. gebildet wird. Die Ziffer 22 bezeichnet ein die Gesichtshaut simulierendes Material, welches eine verformbare Schicht aus Elastomer wie z.B. Methylpolysiloxan, natürlicher oder synthetischer Kautschuk wie z.B. Ethylen/ Propylen, Copolymere, SBR (Butadien/Styrolcopolymer) Polyisobutylen, Polybutadien, nitrilhaltige Kautschuke (Butadiene/ Acrylnitrilcopolymere) od.dgl. Diese Elastomere, die sich sowohl durch die Eigenschaft einer wesentlichen Elastizität oder Federkraft als auch durch die Fähigkeit ausweisen, verformt oder verzerrt zu werden, ohne daß sie sich wesentlich strecken sind gut bekannt (US-Patente 2.492,129 an Spring; 2.457.688 an Krieble; 3.454.676 an Busse; 3.467.620 an Orr und 3.836.511 .25 an O'Farrell). Alternativ kann das die Gesichtshaut simulierende Material 22 aus einer Substanz bestehen, die nur vorform bar ist, d.h, eine, die verformbar ist, die jedoch wenig oder gar keine Federkraft oder Elastizität aufweist. Solche Materialien sind gut bekannt und umfassen z.B. Polyvinyl Chlorid Polyethylen, Polypropylen, Polyamide, wie Nylon 6,6 und Polycs wie Polyethylenterephthalat. Die Schicht 2 2 und das Substrat 24 umfa.ssen eine Vielzahl von schlauchförmigen Motorelemcntcn, die durchgehend mit den Ziffern 10, 16 bezeichnet werden, d.h. es wird entweder das Motorelement aus Fig. 1 oder das aus Fig. 2 verwendet. Wenn das Material 22 elastisch ist, kann so-In Fig. 3 of the drawings, the numeral 24 denotes the outer one Facial part of a simulated human skull or head of a doll made of plastic, wood, hard resin material or the like. is formed. Numeral 22 denotes a facial skin simulating material, which is a deformable Layer made of elastomer such as methylpolysiloxane, natural or synthetic rubber such as ethylene / Propylene, copolymers, SBR (butadiene / styrene copolymer) polyisobutylene, Polybutadiene, nitrile-containing rubbers (butadienes / acrylonitrile copolymers) or the like. These elastomers that are both by the property of a substantial elasticity or spring force as well as by the ability to show deformed or becoming distorted without stretching significantly are well known (U.S. Patents 2,492,129 to Spring; 2,457,688 to Krieble; 3,454,676 to buses; 3,467,620 to Orr and 3,836,511,25 to O'Farrell). Alternatively, it can simulate the skin of the face Material 22 consist of a substance which is only preformable, i.e. one which is deformable but which is little or has no spring force or elasticity at all. Such materials are well known and include, for example, polyvinyl chloride Polyethylene, polypropylene, polyamides such as nylon 6,6 and polycs such as polyethylene terephthalate. The layer 22 and the substrate 24 comprise a plurality of tubular motor elements, which are continuously designated by the numerals 10, 16, i.e. either the motor element from Fig. 1 or the one from Fig. 2 is used. If the material 22 is elastic, so-

wohl das Motorelement 10 als auch das Motorclcment 16 verwendet werden. Es ist notwendig·, daß entweder das die Haut simulierende Material 22 oder.das Motorelement eine Federkraft aufweisen, um in eine normale oder konstante PoSition bei Absinken des Flüssigkeitsdruckes in den Motorelemcnten zurückzugehen. Werden die nicht elastischen Motorelemente 10;gewählt, so muß die Folie 2 2 elastisch sein. Sind die Motorelemente 10 elastisch, so muß die Folie 22 nur verformbar sein. Werden die Motorelemente 16 ge-probably the motor element 10 as well as the motor element 16 are used will. It is necessary that either the skin simulating material 22 or the motor element have a spring force have to move into a normal or constant position when the fluid pressure in the motor elements drops to go back. If the non-elastic motor elements 10 are selected, the film 2 2 must be elastic be. If the motor elements 10 are elastic, the film 22 only needs to be deformable. If the motor elements 16 are

TQ wählt, dann muß die Schicht 22 nur verformbar sein, obwohl sie auch elastisch sein kann. Bei Betrachten der Fig. 3 wird der Beschauer feststellen, daß ein Verzerren der die Haut simulierenden Schicht 22 für die Simulierung von Gesichtsausdrücken durch eine Änderung des Flüssigkeitsdruckes in vorgewählten Untergruppen der schlauchförmigen Motorelemente erreicht werden kann. Ein konstanter Druck, der vorzugsweise über, dem atmosphärischen Druck liegt, ist innerhlab der Motorelemente 10,16 so beschaffen, daß die Motorelemente ι normalerweise in ihrem konstanten Zustand verlängert werden, :If TQ selects, then layer 22 need only be deformable, though it can also be elastic. Upon viewing Figure 3, the observer will find that there is distortion of the skin simulating layer 22 for simulating facial expressions by changing the fluid pressure in preselected subsets of the tubular motor elements can be achieved. A constant pressure, preferably above atmospheric pressure is within Motor elements 10.16 such that the motor elements ι are normally extended in their constant state:

d.h, e,in festgelegter Gesichtsausdruck des Mannequins. Veränderungen des Druckes um diesen konstanten Wert herum resul- : tieren entweder in einem Zusammenziehen und nachfolgendem i Ausbeulen der Schicht 2 2 in unmittelbarer Nähe der betroffe- ! nen besonderen Untergruppe von Motorelementen, oder sie re- j sultieren in eiern entsprechenden Strecken der Schicht 22. | Um so in der in Fig.. 3 gezeigten Ausführungsart e^inen Ge- j sichtsausdruck oder eine Gefühlsbewegung am Kopf einer Puppe ; entsprechend der Erfindung zu simulieren, ist es notwendig, wahlweise den Druck in einigen der schlauchförmigen Motorelemente 10,16 um ihren konstanten Wert herum zu simulieren, um so entweder ein Ausbeulen oder ein Strecken in der anschließenden die Haut simulierenden Schicht 22 zu veranlassen. i.e., in the specified facial expression of the mannequin. Changes of the pressure around this constant value result either in a contraction and a subsequent i Bulging of layer 2 2 in the immediate vicinity of the affected! A special subgroup of engine elements, or they result in corresponding stretches of layer 22. | So in the embodiment shown in FIG visual expression or an emotional movement on the head of a doll; According to the invention, it is necessary to selectively simulate the pressure in some of the tubular motor elements 10.16 around its constant value to simulate either bulging or stretching in the subsequent the skin simulating layer 22 to cause.

Die schlauchförmigen Motorelemente 10,16 aus Fig. 3 könnenThe tubular motor elements 10, 16 from FIG. 3 can

ebenfalls in ergänze'ndcm Nuten--auf-eier-·Fläche 24 des Puppenkopfes angeordnet sein, wie in Fig. 3 a gezeigt. Der Mittel- ^; · teil eines bestimmten -schlauchförmigen Motors für beide· Fig. 3 und 3 a ist am Substrat 24 befestigt; z.B. durch einen Kleber, während die Oberteile aller oder ausgewählter Balgelemente 14 z.B. durch einen Kleber an der unteren Fläche der Folie 22 befestigt sind.also be arranged in additional grooves - on-egg- · surface 24 of the doll's head, as shown in Fig. 3a. The middle ^; · Part of a specific tubular motor for both · FIGS. 3 and 3 a is attached to the substrate 24; for example by an adhesive, while the upper parts of all or selected bellows elements 14 are fastened to the lower surface of the film 22, for example by an adhesive.

Die Art der Verbindung der Sprache (Bewegung der Lippen, Stirn- ■\q runzeln, Lächeln usw.) aus einem elektrischen oder anderen Sprechgerät im Kopf.24 des Mannequins mit Druckunterschieden spezifischer Untergruppen der Motorelemente 10,16, um eine zeitabhängige Übereinstimmung zwischen der Bewegung von Teilen der die Gesichtshaut simulierenden Folie 22 ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung. Eine solche Übereinstimmung kann durch Routineversuche erreicht werden. Die Größe der Abweichung von dem konstanten Druck wird zur Erzielung des gewünschten Aus druckes um eine Menge variiert, die vom Material der simulierten Haut als auch von der Anzahl und Anordnung der Motorelemente abhängt.The type of connection of the language (movement of the lips, forehead ■ \ q frown, grin, etc.) specific of an electrical or other communication apparatus in Kopf.24 the mannequin with pressure differences subgroups of the motor elements 10,16 to a time dependent correlation between the Movement of parts of the facial skin simulating sheet 22 does not form part of the present invention. Such a match can be achieved through routine experimentation. The size of the deviation from the constant pressure is varied to achieve the desired pressure from an amount that depends on the material of the simulated skin and on the number and arrangement of the motor elements.

In Fig. 4 der Zeichnungen ist eine andere Konstruktion gezeigt, in der ebenfalls die Motorelemente 10 oder 16 verwendet werden können. In Fig. 4 sind die Motorelemcntc vollkommen in einer relativ dicken verformbaren Schicht 26 eingebettet, die aus einem verformbaren Plastik o.der Elastomer besteht, wie sie oben in Verbindung mit der Folie 22 definiert wurden. In gleicher Weise wie bei der Folie 22 ist die Außenfläche der Schicht texturiert und bemalt, um eine menschliche Haut zu simulieren.- Wie in der Ausführungsart in Fig. 3 müssen, wenn das Substrat 26 nur verformbar und nicht elastisch ist, wieder die elastischen schlauchartigen Motorelemente 16 verwendet werden. Wenn andererseits die Schicht 26 sowohl elastisch als auch verformbar ist, so kann entweder ein nicht elastisches Motorelemcnt oder das Motor-In Figure 4 of the drawings there is shown another construction in which the motor elements 10 or 16 are also used can be. In FIG. 4, the motor elements are entirely in a relatively thick deformable layer 26 embedded, made of a deformable plastic or elastomer exists as defined above in connection with the film 22. In the same way as with the film 22 is the outer surface of the layer textured and painted to simulate a human skin.- As in the execution mode in Fig. 3, if the substrate 26 is only deformable and not elastic, the elastic tube-like again Motor elements 16 are used. On the other hand, if layer 26 is both resilient and deformable, then so can either a non-elastic motor element or the motor

clement 16 verwendet werden. Der Betrieb ist ähnlich wie dem, der mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde. Die einzelnen Balgabschnitte 14 .werden z. B. durch einen Kleber mit ihren äußeren Rändern an der Innenseite von kreisförmigen Passagen befestigt, die innerhalb der Schicht 26 verlaufen. Alternativ kann die Schicht 26 um die schlauchartigen Motorelemente verschweißt werden.clement 16 can be used. The operation is similar to that which was described with reference to FIG. 3. The single ones Bellows sections 14. Are z. B. by an adhesive with their outer edges on the inside of circular passages attached, which run within the layer 26. Alternatively, the layer 26 can be around the hose-like engine elements be welded.

Wenn die schlauchartigen Motorelemente in den Figuren 3 oder 4 nicht elastisch sind, so müssen entweder die elastische Haut (Fig. 33 oder die elastische Schicht (Fig. 4) in Verbindung mit den Schäuchen gebracht werden, wenn die Schläuche auf den Zustand konstanten Druckes bedrückt werden..If the hose-like motor elements in FIGS. 3 or 4 are not elastic, either the elastic skin (Fig. 33 or the elastic layer (Fig. 4) in connection with the hoses when the hoses are pressed to the state of constant pressure ..

In Fig. 5 der Zeichnungen ist eine Anordnung der schlauchartigen Motorelemente in Untergruppen 30 dargestellt. Im allgemeinen sind die Motorelemente 10 und 16 parallel und weitgehend in einer Ebene angeordnet, oder folgen zumindestens dem Profil des Substrats 24, aus dem der Kopf der Puppe geformt ist. Obwohl insgesamt drei Untergruppen dargestellt sind, versteht sich, daß diese Untergruppen 30 in jeder beliebigen Zahl vorhanden sein können. Die Länge der Balgelemente auf verschiedenen schlauchartigen Motorelementen 10, 16, welche die Untergruppen 30 bilden, wird variiert, so daß für jede dieser Untergruppen ein oder mehrere ausgewählte Motorelemente betätigt werden können (der Druck wird entweder erhöht oder verringert), um so verschiedene maximale Motorhub längen in dieser besonderen Untergruppe zu erreichen. Die Untergruppen 30 können mit der Konstruktion aus Fig. 3 oder der Konstruktions aus Fig. 4 verwendet werden.In Fig. 5 of the drawings, an arrangement of the hose-like motor elements in sub-groups 30 is shown. in the In general, the motor elements 10 and 16 are arranged in parallel and largely in one plane, or at least follow them the profile of the substrate 24 from which the doll's head is formed. Although a total of three subgroups are shown, it is understood that these subgroups 30 can be present in any number. The length of the bellows elements different hose-like motor elements 10, 16, which form the sub-groups 30, is varied, so that for each of these sub-groups, one or more selected motor elements can be operated (the pressure is either increased or reduced) so as to achieve different maximum engine stroke lengths in this particular subgroup. The subgroups 30 can be used with the construction of FIG. 3 or the construction of FIG. 4.

In Fig.· 6 bezeichnet die Ziffer 32 eine Untergruppe, die der Untergruppe 30 ähnlich ist, ausgenommen daß hier die schlauchartigen Motorelemente 10, 16 in Bündeln angeordnet sind und jedes Teil der Untergruppe einen Balgteil unter-In Fig. 6, numeral 32 denotes a subgroup which the subgroup 30 is similar, except that here the hose-like motor elements 10, 16 are arranged in bundles and each part of the subgroup is subdivided into a bellows

schiedlicher Länge aufweist. Wieder können eine oder mehrere ' ■ ... Untergruppen 32, die über dem Substrat 2 4 angeordnet sind, durch Veränderung des darin befindlichen Druckes betätigt werden. Bei Betrachten der Fig. 5 und 6 und bei einem Vergleich mit den Fig. 3 und 4 stellt man fest, daß die Untergruppen 30, 32 die Stelle von jedem der dargestellten einzelnen Motorelemente einnehmen können. Die Wahl, ob man im allgemeinen flache Untergruppen 30 oder relativ dicke Untergruppen 32 oder wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt einzelne Elemente nimmt, von der Länge der individuellen Motorelemfcntc sowie den verschiedenen gewünschten Gesichtsausdrücken eines Mannequins abhängt, so wie von der Größe des Kopfes des Mannequins. Sie hängt ebenfalls von der Anordnung des Motorelementes im Gesicht des Mannequins ab. Z.B. kann der Lippcnmuskel orbicirculares oris durch eine gebündelte Gruppe 32 simuliert werden, während der Nasenmuskel dilatator naris anterior durch eine flache Gruppe 30 simuliert werden kann.of different lengths. Again can be one or more '■ ... sub-groups 32, which are arranged above the substrate 2 4, actuated by changing the pressure therein will. Looking at FIGS. 5 and 6 and comparing them with FIGS. 3 and 4, it is found that the subgroups 30, 32 can take the place of each of the individual motor elements shown. The choice of whether to use the generally flat subsets 30 or relatively thick subsets 32, or individual as shown in Figs Elements takes, from the length of the individual motorelemfcntc as well as the various facial expressions desired by a mannequin, such as the size of the head of the Mannequins. It also depends on the arrangement of the motor element in the face of the mannequin. E.g. the lip muscle orbicirculares oris can be simulated by a bundled group 32, while the nasal muscle dilatator naris anterior can be simulated by a flat group 30.

Motorelemente der allgemeinen Art, wie sie in dieser Erfindung verwendet werden, sind bereits bekannt. Z. B. beschreibt das US-Patent 1.561.065 aus dem Jahre 1924, daß an Eggleston vergeben wurde, ein dehnbares und zusammenklappbares Element, das eine Balgkonstruktion mit einer Feder enthält. Außer- -üem zeigt das US-Patent 1.744.241 aus dem Jahre 1930, das an Pierel vergeben wurde, einen verformbaren Schlauch mit einer spiralförmigen Riffelung, die mit einer Spiralfeder versehen ist. Weiterhin zeigt das US-Patent 4.241.740 aus dem Jahre 1980, das an Brown vergeben wurde, ein zusammenziehbares Element der gleichen allgemeinen Art. Jedoch zeigt keine dieser Konstruktionen des Standes der Technik die Verwendung eines solchen schlauchartigen Elementes wie ein Motorelement für die Simulierung oder Imitation von Gesichtsmuskeln, vorgesehen in Verbindung mit einer die Haut simulierenden Schicht oder Folie und dem Kopf eines Mannequins.Engine elements of the general type used in this invention are previously known. E.g. describes U.S. Patent 1,561,065 issued to Eggleston in 1924, a stretchable and collapsible element, which includes a bellows structure with a spring. In addition, U.S. Patent 1,744,241, issued in 1930, shows was awarded to Pierel, a deformable hose with a spiral corrugation, which with a spiral spring is provided. Furthermore, U.S. Patent 4,241,740, issued in 1980 to Brown, shows a contractible Element of the same general kind. However, none of these prior art constructions show the Using such a tubular element as a motor element for simulating or imitating facial muscles, provided in conjunction with a skin simulating layer or sheet and the head of a Mannequins.

V-f W W IV-f W W I

Außerdem ist die Verwendung von Bälgen in belebten menschlichen Puppen bereits bekannt. Im US-Patent 2.047.377, das im Jahre 1936 an Liwschutz vergeben wurde, sowie das US-Patent 2.O6S.473, das im Jahre 1936 dem gleichen Erfinder zugeteilt wurde, werden Bälge an den Verbindungsstellen von gelenkigen Gliedern verwendet, um diese Glieder zu bewegen. Eine Druckveränderung in den Bälgen bewirkt ihre Zusammenziehung oder Ausdehnung mit einer entsprechenden Bewegung der Glieder. Liwschutz zieht solche Bälge auch für die Bewegung von Teilen des Gesichts der Puppe in Betracht, wie z.B. der Unterkiefer, die Lippen und die Augen. Außerdem verwendet Liwschutz eine Sprechmaschine, die an die Puppe angeschlossen ist. Obwohl oberflächlich ähnlich der vorliegenden Erfindung im Sinne, daß in beiden Bälge verwendet werden, ist der von Liwschutz verwendete Balg nur eine Art eines Flüssigkeitsmotors für die Durchführung von Bewegungen der Glieder, des Kinns, der Augen usw. einer bclebten Figur. Diese Bälge werden nicht dazu verwendet, durch Verziehen die Bildung von Falten, Ausdehnen oder Ausbeulen od.dgl. der Gesichtshaut einer belebten Puppe zu simulieren.In addition, the use of bellows in animate human dolls is already known. In U.S. Patent 2,047,377 issued in 1936 was granted to Liwschutz, as well as the US patent 2.O6S.473, which in 1936 the same inventor was assigned, bellows are used at the junctions of articulated members to move those members. A change in pressure in the bellows causes them to contract or expand with a corresponding movement the limbs. Liwschutz also pulls such bellows for movement parts of the doll's face such as the lower jaw, lips, and eyes. aside from that Liwschutz uses a talking machine that is connected to the doll. Although superficially similar to the present one Invention in the sense that bellows are used in both, the bellows used by Liwschutz is only a type of fluid motor for performing movements of the limbs, chin, eyes, etc. one glued figure. These bellows are not used to distort, wrinkle, expand, or bulge or the like. simulate the skin of an animated doll's face.

Bei Verwendung sieht man, daß der Innenteil jeden schlauchartigen Motorelementes Teil eines geschlossenen Fluidkreises ist, vorzugsweise Luft. Es können pneumatische Ventile verwendet werden, um den Luftdruck in den verschiedenen schlauchartigen Motoren um ihren konstanten Wert«.herumzumodulie.ren. Obwohl sie parallel zueinander angeordnet gezeigt sind, versteht sich, daß die schlauchartigen Motore winklig zueinander in verschiedenen Ebenen oder Schichten angeord-In use it can be seen that the inner part of each hose-like motor element is part of a closed fluid circuit is, preferably air. Pneumatic valves can be used to control the air pressure in the various hose-like motors to modulate their constant value. Although shown arranged parallel to one another, it should be understood that the tubular motors are angular arranged in different levels or layers to one another

net sein können. - '*can be net. - '*

Die bis hier hin beschriebene Erfindung bezieht sich auf die Simulierung von Hautbewegungen wie Faltenbildung, Strecken usw. auf der simulierten Haut eines belebten Mannequins. . So ist es entsprechend der Erfindung mit einem KopfsubstratThe invention described up to this point relates to the simulation of skin movements such as wrinkling, stretching etc. on the simulated skin of an animated mannequin. . So it is according to the invention with a head substrate

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24, das einem ersten--TndiA^idiR^m ähne-l-ii:, eine Vielzahl von Gesichtsausdrücken zu simulieren, und zwar im allgemeinen, solche., wie sie .in Verbindung und entsprechend der Stimme der Puppe auftreten. Wird gewünscht, ein zweites menschliches Wesen abzubilden, das unterschiedliche Gesichtszüge aufweist, so müßte normalerweise ein zweites Kopfsubstrat 24 verwendet werden, das eine unterschiedliche Gesichtsbasis oder Gesichtsform aufweist. Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist jedoch die IQ Verwendung eines zweiten oder anderen verformbaren Substrates als das Substrat 26, um andere Gesichter, mit unterschiedlichen Gesichtszügen abzubilden, nicht immer notwendig. 24, the one first - TndiA ^ idiR ^ m ähne-l-ii:, to simulate a variety of facial expressions, and in general, those as they appear in connection with and corresponding to the voice of the doll. If it is desired to image a second human being who has different facial features, a second head substrate 24 would normally have to be used which has a different face base or face shape. According to a further aspect of the present invention, however, the IQ use of a second or different deformable substrate as the substrate 26 in order to image other faces with different facial features is not always necessary.

Entsprechend diesem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird eine erste Schicht aus Elastomer oder verformbaren Material wie z.B. 26 mit den entsprechenden schlauchartigen Motoren 10, 16 über die Oberfläche des Kopfsubstrates 24 gelegt und daran befestigt. Sobald das gesamte Gesicht des Mannequinkopfes 24 mit der ersten Schicht bedeckt ist, sieht man sofort, daß durch einen geeigneten Aufbau von Drücken in den verschiedenen schlauchartigen Motoren die gewünschten Basiseigenschaften des Gesichtes wie z.B. Dicke der Lippen, Abstand zwischen den Augenhöhlen, Höhe der Backenknochen usw. •'25 ~~ erreicht werden kann. Sobald diese verschiedenen Schlauchdrücke aufgebaut sind, werden.sie-nicht verändert und diese zeitlich .festgelegten Drücke in den schlauchartigen Motoren ergeben die Simulierung eines ersten menschlichen Wesens. Vorher wird eine zweite Folie oder Schicht aus Elastomer oder verformbaren Material (wiederum wie 26) über die erste Schicht oder Folie gelegt. Die zweite Schicht kann wie die erste Schicht in der bereits beschriebenen Art konstruiert sein. So wird beim Betrieb des belebten Mannequins, das ein erstes bestimmtes Individuum darstellt, die zweite oder äußere Schicht oder Folie wiederum in der oben be-In accordance with this additional aspect of the invention, a first layer of elastomer or deformable material is provided such as 26 placed over the surface of the head substrate 24 with the corresponding tubular motors 10, 16 and attached to it. As soon as the entire face of the mannequin head 24 is covered with the first layer, one can see immediately that by a suitable build-up of pressures in the various hose-like motors the desired basic properties of the face such as the thickness of the lips, the distance between the eye sockets, the height of the cheekbones, etc. • '25 ~~ can be reached. Once these different hose pressures are constructed, they-are-not changed and these Time-fixed pressures in the hose-like motors simulate a first human being. Before doing this, a second sheet or layer of elastomer or deformable material (again like 26) is placed over the first Layer or foil laid. Like the first layer, the second layer can be constructed in the manner already described be. Thus, in the operation of the animated mannequin, which represents a first specific individual, the second or outer layer or film in turn in the above

ORIGINAL INSPECTED
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schricbencn Art betrieben.Schricbencn kind of operated.

Es versteht sich von selbst, daß die zweite Folie oder Schicht auf die erste Folie vor der Erstellung der Basisproportionen des Gesichtes aufgelegt werden kann, die durch einen ersten Satz von konstanten Drücken in den schlaüchartigen Motoren der ersten Schicht aufgebaut werden. Sollte nun gewünscht werden, zu einem anderen Zeitpunkt ein zweites Individuum darzustellen, so ist es nur notwendig, bestimmte Drücke in den Schlauchelementen der ersten Schicht aufzubauen, und so die Basisproportionen des Gesichtes zu definieren, um ein zweites menschliches Wesen darzustellen und danach die zweite Schicht wie oben beschrieben zu betätigen. Man sieht, daß eine große Anzahl von Basisproportionen eines Gesichtes dadurch definiert werden kann, indem man konstante Drücke in den Schlauchmotoren der ersten Schicht aufbaut. So wird durch diesen zweiten Aspekt der Erfindung der Kopf des Mannequins mit einer ersten Schicht versehen, um die Basisproportionen des Gesichtes eines darzustellenden Individuums zu erzielen, während die zweite Schicht Gefühlsbewegungen und andere Gesichtsbewegungen simuliert, welche z.B. die Sprache des simulierten Individuums begleiten. So ist es zu verschiedenen Zeiten möglich, nur durch Veränderung des Make ups ...eines Mannequins, das entsprechend der Erfindung konstruiert ist, eine große Anzahl von Individuen darzustellen.It goes without saying that the second slide or layer should be applied to the first slide before establishing the basic proportions of the face can be applied by a first set of constant pressures in the hose-like motors the first layer. If it is now desired, a second individual at a different point in time it is only necessary to build up certain pressures in the hose elements of the first layer, and thus defining the basic proportions of the face to represent a second human being and then the second Activate shift as described above. One can see that a large number of basic proportions of a face are thereby can be defined by building constant pressures in the hose motors of the first layer. So will through this second aspect of the invention provided the head of the mannequin with a first layer to keep the basic proportions of the face of an individual to be represented, while the second layer is to achieve emotional movements and other facial movements simulated, which e.g. accompany the language of the simulated individual. So it is to different ones Times possible, just by changing the make-up ... of a mannequin constructed according to the invention is to represent a large number of individuals.

Die Verwendung einer ersten und zweiten Schicht ist in Fig. 7 mit Hilfe eines Mannequinskopfes 100 dargestellt. Eine erste Schicht 260 wird über den Kopf des Mannequins gelegt. Diese Schicht hat die gleiche Konstruktion wie die in Fig. 4 dargestellte Schicht 26. Alternativ kann sie ebenfalls die in den Fig. 3 oder 3 a gezeigte Konstruktion aufweisen. Eine zweite oder äußere Schicht 262 von ähnlicher Konstruktion wie die Schicht 260 wird auf die Schicht 260 aufgelegt. Die beiden Schichten könnenThe use of a first and second layer is shown in FIG. 7 with the aid of a mannequin head 100. A first layer 260 is placed over the head of the mannequin. This layer has the same construction as the layer 26 shown in Fig. 4. Alternatively, it can also have the construction shown in Fig. 3 or 3a exhibit. A second or outer layer 262 of similar construction to layer 260 is applied the layer 260 is applied. The two layers can

sich, wie gezeigt Berühren'"od~r si*c k-önnen durch eine verformbare Wand getrennt sein. Sie werden wie folgt betrieben.As shown, you can touch or sink through a deformable Wall be separated. They are operated as follows.

Die wichtigsten Gesichtsproportionen des zu simulierenden Individuums werden durch Betätigung der schlauchartigcn Motoren 10,12 der ersten Schicht festgelegt, wobei letztere der Schicht 26 aus Fig. 4 entspricht. Dies kann durch Routineversuche erfolgen, bis die gewünschten Gesichtsproportionen erreicht sind. Danach werden die Fluiddrückc iⁿ den verschiedenen schlauchartigen Motoren der ersten Schicht zeitlich konstant gehalten.The most important facial proportions of the individual to be simulated are determined by actuating the hose-like motors 10, 12 of the first layer, the latter corresponding to layer 26 from FIG. This can be done through routine experimentation until the desired facial proportions are achieved. Thereafter, the Fluiddrückc i ⁿ the various tubular motors of the first layer held constant in time.

Die zweite Schicht 262 wird nun wie vorher mit Bezug auf die Fig. 1 bis 6 beschrieben betätigt, d.h. so, als wenn die Schicht 262 über den Kopf eines Mannequins gelegt worden wäre, der festgelegte unveränderbare Gesichtsproportionen aufweist.The second layer 262 is now actuated as previously described with reference to Figures 1-6, i.e. as if the Layer 262 would have been placed over the head of a mannequin that established unchangeable facial proportions having.

Wird nun gewünscht, ein Individuum mit unterschiedlichen Gc-Sichtsproportionen zu simulieren, so werden die Drücke in den schlauchartigen Motoren 10,12 der .ersten Schicht 260 verändert, um (wiederum durch Routineversuche) die gewünschten Proportionen zu erreichen.If you now want an individual with different Gc view proportions To simulate, the pressures in the hose-like motors 10, 12 of the first layer 260 changed in order to achieve the desired proportions (again through routine tests).

25' Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, wurden die schlauchartigen Motoren 10, 12 in paralleler* Anordnung gezeigt. In der Praxis ist es vorzuziehen, sie in der Art der wirklichen Gesichtsmuskeln anzuordnen, wie z.B. in .Fig. 195 auf Seite 92 in Gray's Anatomy gezeigt wird, herausgegeben von Bounty Books, New York, copyright 1977, das hier als Referenz angegeben ist.In order to facilitate the understanding of the invention, the hose-like motors 10, 12 have been shown in a parallel * arrangement. In practice it is preferable to arrange them in the manner of the real facial muscles, as for example in .Fig. 195 shown on page 92 in Gray's Anatomy , edited by Bounty Books, New York, copyright 1977, which is incorporated herein by reference.

In Fig. 8 der Zeichnungen ist eine weitere Veränderung eines Motorelementes gezeigt, hier ebenfalls in Verbindung mit einer die Haut simulierenden Schicht. Die Ziffer 26 be-In Fig. 8 of the drawings, a further modification of a motor element is shown, here also in connection with a layer simulating the skin. Number 26 is

zeichnet wie oben eine Schicht aus Elastomermaterial, wobei diese Schicht auf einem Teil der Oberfläche 24 eines Mannequins aufgelegt ist. Die Ziffer 30 bezeichnet eine einer Vielzahl länglicher Federelemente in der Form von Spiralfedern. Zum Zwecke der Klarheit der Darstellung wurden nur zwei Spiralfedern gezeigt und die Enden dieser Spiralfedern erstrecken sich über eine Kante oder einem Abschnitt des Elastomers 26. Die Spiralfedern 30 werden aus einem elek-• trisch leitenden Material gebildet; wie z.B. Kupfer, und sind in das Elastomer 26 eingebettet. Die Ziffer 32 bezeichnet kleine Partikel eines ferromagnetischen Materials, wie z.B. weiches Eisen. _; draws a layer of elastomer material as above, this layer being placed on part of the surface 24 of a mannequin. Numeral 30 denotes one of a plurality of elongated spring elements in the form of spiral springs. For the sake of clarity of illustration, only two coil springs have been shown and the ends of these coil springs extend over an edge or portion of the elastomer 26. The coil springs 30 are formed from an electrically conductive material; such as copper, for example, and are embedded in the elastomer 26. The number 32 denotes small particles of a ferromagnetic material such as soft iron. _;

Nachstehend wird der Betrieb der Ausführungsart beschrieben, die in Fig. 8 dargestellt ist. Mittels nicht dargestellter geeigneter Verbindungen werden elektrische Ströme durch jede einzelne Spiralfeder 30 geleitet. Diese Federn können relativ schwach sein, da man die Elastizität aus dem Elastomer ableiten kann. Die relative Elastizität oder Federkraft zwischen dem Elastomer 26 und der Feder 30 kann für verschiedene Verwendungszwecke variiert werden. Um größre Elastizität zu erreichen, können Stahlfedern verwendet werden. Es ist bekannt, daß, wenn elektrischer Strom durch zwei parallele Drähte läuft, d.h. der Strom verläuft in jedem Draht in gleicher Richtung, dann'unterliegen diese Drähte einer Kraft, die dazu neigt, sie zueinander zu bewegen. Aufgrund dieses bekannten physikalischen Effektes wird der Leser leicht verstehen, daß nebeneinanderliegende Windungen jeder einzelnen Spiralfeder 30 einer Kraft unterliegt, die dazu neigt, s.ie bei Durchgang eines elektrischen Stroms durch die Spiralfedern zueinander zu bewegen. Um diesen bekannten elektromagnetischen Effekt zu verstärken, werden dem Elastomer 26 ferromagnetische Partikel 32 zugegeben, um die Stärke des magnetischen Feldes zu vergrößern, das sich bei Stromdurchgang durch die Spiralfedern 30 bildet. Die Technik, ferromagnetische Partikel in flexiblenThe following describes the operation of the embodiment which is shown in FIG. 8. By means of suitable connections, not shown, electrical currents are through each single spiral spring 30 directed. These springs can be relatively weak because you get the elasticity from the elastomer can derive. The relative elasticity or resilience between the elastomer 26 and the spring 30 can be used for various purposes can be varied. Steel springs can be used to achieve greater elasticity. It is known, that when electric current runs through two parallel wires, i.e. the current runs in the same direction in each wire, then these wires are subject to a force which tends to move them towards one another. Because of this well-known physical The reader will easily understand the effect that adjacent turns of each individual spiral spring 30 are one Subject to force that tends to see when passing a electric current through the spiral springs to move towards each other. To increase this well-known electromagnetic effect, ferromagnetic particles 32 are added to the elastomer 26 in order to increase the strength of the magnetic field, which is formed when current passes through the spiral springs 30. The technique of making ferromagnetic particles in flexible

Materialien zu verbinden, ist bekannt (US-Patent 4.110.230, vergeben an Molina, US-Patent 3.764,539, vergeben an Cochardt, US-Patent 2.719.009 und 3.428.603,vergeben an Kroencke). Ks zeigt sich nun, daß bei einem ausreichenden Stromdurchgang durch die Spiralfedern diese sich in der Länge zusammenziehen und daher die Schicht 26, in die sie eingebettet sind, verformen. Die normale oder konstante Stromstärke in diesen Spiralfedern kann so beschaffen sein, daß sich eine leichte Verkürzung der Spiralfedern in diesem Zustand ergibt, während eine Erhöhung der Stromstärke ein weiteres Zusammenziehen und ein weiteres entsprechendes Einschnüren des Elastomers 26 bewirkt. Eine Verringerung der Stromstärke ergibt dann ein relatives Strecken der Spiralfedern 30 mit anschließender Glättung oder Spannung des Elastomers an den Stellen, die in unmittelbarer Nachbarschaft der Spiralfedern liegen. Vorzugsweise werden die Spiralfedern 30 relativ nahe an der freiliegenden Oberfläche der die Haut simulierenden Schicht 26 angeordnet.Joining materials is known (US Patent 4,110,230, issued to Molina, U.S. Patent 3,764,539, issued to Cochardt, U.S. Patents 2,719,009 and 3,428,603 issued to Kroencke). Ks It now appears that if there is sufficient current passage through the spiral springs, they contract in length and therefore deform the layer 26 in which they are embedded. The normal or constant current These spiral springs can be designed in such a way that the spiral springs are slightly shortened in this state results, while an increase in the current strength a further contraction and a further corresponding constriction of the elastomer 26 causes. A reduction in the current intensity then results in a relative stretching of the coil springs 30 with subsequent smoothing or tensioning of the elastomer in the areas in the immediate vicinity of the Coil springs lie. Preferably, the coil springs 30 are relatively close to the exposed surface of the skin simulating layer 26 arranged.

Der Leser ist nun in der Lage zu verstellen, daß Spiralfedern 30 in einer Art verwendet werden können, die analog zu der Verwendung der schlauchartigen Motorelemente 10, 16 der Ausführungsart in den Fig. 1 bis 6 ist. Dementsprechend wird ^- klar, daß Spiralfedern 30 nicht nur wie in Fig. 6 (entsprechend Fig. 4) dargestellt verwendet werden können, sondern auch in der in den Fig. 3, 5 und 6 dargestellten Art. Es zeigt sich ebenfalls, daß die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsart in der Weise verwendet werden kann, wie sie mit Bezug auf Fig. 7 gezeigt und beschrieben ist.The reader is now able to understand that coil springs 30 can be used in a manner analogous to that shown in FIG Use of the tubular motor elements 10, 16 of the embodiment in FIGS. 1-6. Accordingly, will ^ - it is clear that spiral springs 30 not only as in Fig. 6 (corresponding to 4) can be used, but also in the manner shown in FIGS. 3, 5 and 6. It will also be seen that the embodiment shown in FIG. 8 can be used in the manner in which it is used with 7 is shown and described.

Anstelle der spiralförmigen Schraubenclcmente können ebenfalls elastische Drähte verwendet werden, die ebenfalls in ein ferromagnetische Partikel enthaltenes Elastomer eingebettet werden können. Die Drähte werden so geformt, daß sie die Außerikontur des Gesichtes des Mannequins annehmen, wobeiInstead of the spiral-shaped screw elements, elastic wires can also be used, which are also in an elastomer containing ferromagnetic particles can be embedded. The wires are shaped so that they assume the outer contour of the face of the mannequin, whereby

; ^: ' *. ' Ί r ; ^: '*. ' Ί r O ο υ ο υ ι vj O ο υ ο υ ι vj

die Drähte parallel mindestens'über* einen Teil der Segmente angeordnet sind, wie z.B. in der Art eines Vogelkäfigs oder einer umzäunenden Maske. Der Durchgang von direktem Strom durch ausgewählte Paare oder Gruppen von Paaren, die durch Routineversuche festgelegt werden, ergibt ebenfalls die Simulierung von Gesichtsausdrücken. Im Sinne einer naturgetreueren Simulierung können zwei im rechten Winkel zueinander angeordnete Drahtgitter verwendet werden. Dies ist in Fig. 9 dargestellt, in der ein erstes Gitter von weitgehend parallelen Drähten 42 in der Elastomerschicht 26 eingebettet ist, in der ferromagnetische Partikel 36 enthalten sind. Ein zweites Drahtgitter 44 ist im rechten Winkel zu den Drähten des ersten Gitters angeordnet. Mittels nicht dargestellter geeigneter Verbindungen kann Strom die Drähte des ersten und zweiten Gitters entweder über die gesamte Länge oder nur über ausgewählte Teile durchlaufen. Da, wie in Fig. 8 dargestellt, die magnetischen Felder nebeneinander liegen, werden parallele Drahte zueinander bewegt und verformen so die anliegende Elastomerschicht.the wires parallel at least 'over * part of the segments arranged, such as in the manner of a bird cage or a fencing mask. The passage of direct current by selected pairs or groups of pairs, which are determined by routine experimentation, also gives the simulation of facial expressions. For a more lifelike simulation, two can be arranged at right angles to one another Wire mesh can be used. This is shown in Fig. 9, in which a first grid of largely parallel Wires 42 is embedded in the elastomer layer 26, in which ferromagnetic particles 36 are contained. A second wire mesh 44 is arranged at right angles to the wires of the first grid. By means of not shown more suitable Connections can power the wires of the first and second grids either over their entire length or only over selected ones Pass through parts. Since, as shown in FIG. 8, the magnetic fields are adjacent to one another, they become parallel Wires are moved towards each other and thus deform the adjacent elastomer layer.

ORIGINAL INSPECiORIGINAL INSPECi

Claims (15)

ι
G53781 ι
G53781 -1--1- Patentansprüche tClaims t Cl.) Gliederpuppe mit beweglichem Gesicht, mit dem Kopf einer natürlichen oder einer gedachten Person und mit Antriebselementen zum Verformen von auf wenigstens einem Teil des Kopfes angeordneter künstlicher Haut, um verschiedene Gesichtsausdrücke zu simulieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebselemente dehn- und zusammenziehbare Schläuche Cl.) Articulated manikin with a movable face, with the head of a natural or an imaginary person and with drive elements for deforming artificial skin arranged on at least one part of the head in order to simulate different facial expressions, characterized in that the drive elements are expandable and contractible tubes (10; 16) sind, deren Länge unter Einfluß eines in ihnen herrschenden Fluiddruckes durch Dehnen und Zusammemziehen veränderbar ist und die mit der künstlichen Haut (22) in Berührung stehen und an ihr eine erste Schicht (26; 260) bildend befestigt, von außen aber nicht sichtbar sind, wobei die Schläuche im wesentlichen parallel zueinander liegen und der Kontur der Haut folgen und wobei der Druck wahlweise in einzelnen Schläuchen zum Verändern der Gesichtszüge änderbar ist.(10; 16), the length of which is caused by expansion and contraction under the influence of a fluid pressure prevailing in them is changeable and which are in contact with the artificial skin (22) and a first on it Layer (26; 260) attached forming, but not visible from the outside, the tubes essentially lie parallel to each other and follow the contour of the skin and with the pressure optionally in individual Tubing for changing facial features is changeable. 2. Puppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß2. Doll according to claim 1, characterized in that die Schläuche (10; 16) elastisch sind und die Eigen-30 the hoses (10; 16) are elastic and the self-30 schaft haben, sich bei Nachlassen des sich in ihnen befindlichen Fluiddruckes auf eine normale Länge zusammenzuziehen. have the ability to contract to a normal length when the fluid pressure within them is released. 3. Puppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haut (22) elastisch ist und sich bei Anstieg des Fluiddruckes in einzelnen Schläuchen (10; 16) in3. Doll according to claim 1 or 2, characterized in that the skin (22) is elastic and increases when it rises of the fluid pressure in individual tubes (10; 16) in _B deren Bereichen in Richtung dieser Schläuche aus ihrer normalen Form dehnt, bei Nachlassen des Fluiddruckes in den Schläuchen aber in ihre normale Form zurückkehrt. _B stretches the areas in the direction of these hoses from their normal shape, but returns to their normal shape when the fluid pressure in the hoses is released. 4. Puppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haut (22) eine Folie ist und die Schläuche (10; 16) zwischen dem Substrat (24) des Kopfes (100) und der Haut angeordnet sind.4. Doll according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the skin (22) is a film and the tubes (10; 16) between the substrate (24) of the head (100) and the skin are arranged. 5. Puppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haut (22) dicker als der Durchmesser der Schläuche (10; 16) ist und die Schläuche mindestens teilweise in diese schichtförmige Haut eingebettet sind.5. Doll according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the skin (22) is thicker than the diameter of the tubes (10; 16) and the tubes at least partially in this layered skin are embedded. 6. Puppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß6. Doll according to claim 5, characterized in that die Schläuche (10; 16) vollkommen in die schichtförmige Haut (22) eingebettet sind.the tubes (10; 16) are completely embedded in the layered skin (22). 7. Puppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite folieiiartige Schicht (262) vorgesehen ist, die eine ähnliche Konstruktion aufweist wie die erste Schicht (260), wobei die erste Schicht dazu verwendet wird, eine erste Anzahl von Basisproportionen eines Gesichtes zu bilden, die einem7. Doll according to one of claims 1 to 6, characterized in that that a second sheet-like layer (262) is provided which has a similar construction as the first layer (260), wherein the first layer is used to have a first number of Basic proportions of a face to form that one ersten simulierten Individuum entsprechen, wobei die zweite Schicht dazu verwendet wird, Gesichtsausdrücke zu simulieren, so wie sie im Gespräch auftreten, undfirst simulated individual, the second layer being used to express facial expressions to simulate how they appear in a conversation, and wobei die erste Schicht zu einem späteren Zeitpunkt 5the first shift at a later date 5 dazu verwendet werden kann, eine zweite Anzahl von Basisproportionen eines Gesichtes zu bilden, die einem zweiten simulierten Individuum entsprechen.can be used to form a second set of basic proportions of a face, the correspond to a second simulated individual. 8. Puppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche (10; 16) als Antriebselemente in Längsrichtung dehnbare Bälge (14) aufweisen. 8. Doll according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the hoses (10; 16) have bellows (14) which can be stretched in the longitudinal direction as drive elements. 9. Puppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche (10; 16) mit als Druckmittel dienendem Gas gefüllt sind.9. Doll according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the hoses (10; 16) are filled with gas serving as a pressure medium. 10. Gliederpuppe mit beweglichem Gesicht, mit dem Kopf einer natürlichen oder einer gedachten Person und mit Antriebselementen zum Verformen von auf wenigstens10. Manikin with movable face, with the head of a natural or an imaginary person and with Drive elements for deforming from at least einem Teil des Kopfes angeordneter künstlicher Haut, 25artificial skin placed on part of the head, 25 um verschiedene Gesichtsausdrücke zu simulieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebselemente jeweils aus elektrisch leitfähigem Draht bestehende Schraubenfedern (34) sind, deren Länge sich bei Durchfluß eines Gleichstromes durch Erhöhung der Anziehungskraft zwischen benachbarten Schraubenwindungen verringert und die mit der künstlichen Haut in Berührung stehen und mit ihr eine erste Schicht (26; 260) bildend verbunden, von außen aberto simulate different facial expressions, characterized in that the Drive elements are each made of electrically conductive wire coil springs (34), the Length increases when a direct current flows through it by increasing the force of attraction between adjacent ones Reduced screw turns and that are in contact with the artificial skin and with her a first Layer (26; 260) connected to form, but from the outside nicht sichtbar sind, wobei die Schraubenfedern im wesentlichen parallel zueinander liegen und der Kontur der Haut folgen und wobei zum Verziehen derare not visible, the coil springs are substantially parallel to each other and the Following the contour of the skin and being used to warp the Gesichtszüge Gleichstrom an die einzelnen Schrauben-5 Facial features direct current to the individual screws-5 federn anzulegen ist.feathers is to be applied. 11. Puppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern (34) in die künstliche Haut eingebettet sind.11. Doll according to claim 10, characterized in that the coil springs (34) embedded in the artificial skin are. Yl* Puppe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schraubenfeder in Längsrichtung elastisch ist und in ihre normale Länge zurückkehrt, wenn kein Strom durch sie fließt. Yl * doll according to claim 10 or 11, characterized in that each helical spring is elastic in the longitudinal direction and returns to its normal length when no current flows through it. 13. Puppe nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch13. Doll according to one of claims 10 to 12, characterized 2Q gekennzeichnet, daß die künstliche Haut elastisch ist.2Q indicated that the artificial skin is elastic. 14. Gliederpuppe mit beweglichem Gesicht, mit dem Kopf einer natürlichen oder einer gedachten Person und mit14. Manikin with movable face, with the head of a natural or an imaginary person and with Antriebselementen zum Verformen von auf wenigstens 25Drive elements for deforming to at least 25 einem Teil des Kopfes angeordneter künstlicher Haut, um verschiedene Gesichtsausdrücke zu simulieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebselemente in eine die künstliche Haut bildendeartificial skin placed on part of the head to simulate various facial expressions, characterized in that the drive elements in a forming the artificial skin ³⁽⁾ elastomere Schicht (26) eingebettete elektrisch leitfähige, einzeln an eine Gleichstromquelle anzuschließende flexible Drähte (42; 44) sind, die jeweils wenigstens über Teile ihrer Länge parallel ^{3 ()} Elastomeric layer (26) are embedded, electrically conductive, flexible wires (42; 44) to be individually connected to a direct current source, each of which is parallel over at least part of its length fNSPECTEDfNSPECTED zueinander liegen und unter Einfluß des durchfließenden Gleichstroms rechtwinklig zu ihrer Längsachse angezogen werden und die insgesamt entsprechendlie to each other and under the influence of the flowing direct current at right angles to their longitudinal axis be tightened and the overall accordingly der Kontur des Gesichtes vorgesehen sind. 5the contour of the face are provided. 5 15. Puppe nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ferromagnetische Partikel (36) in der die künstliche Haut bildenden Schicht (26) verteilt sind, welche die wirksame magnetische Durchlässigkeit der künstlichen Haut vergrößern, um die Anziehungskraft zwischen benachbarten Drahtabschnitten (34; 42, 44) zu erhöhen, wenn durch diese elektrischer Strom fließt.15. Doll according to one of claims 10 to 14, characterized in that ferromagnetic particles (36) in the artificial skin-forming layer (26) are distributed, which the effective magnetic permeability the artificial skin enlarge to the force of attraction between adjacent wire sections (34; 42, 44) when electrical current flows through them. G/uhG / uh