DE4442443A1

DE4442443A1 - Geräteanordnung zur Übertragung menschlicher Bewegung

Info

Publication number: DE4442443A1
Application number: DE19944442443
Authority: DE
Inventors: Vassilios Dikeoulias
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-03
Filing date: 1994-12-03
Publication date: 1996-06-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Geräteanordnung zur Übertragung menschlicher Bewegung bestehend aus zwei Geräten, welche über nachrichtentechnische Einrichtungen zusammenschaltbar sind wobei das eine Gerät (G1) einem Menschen zugeordnet ist und mindestens ein Meßgerät (MG) zur Erfassung mindestens einer Bewegung bzw. Position des Menschen bzw. eines seiner Körper teile enthält und das andere Gerät (G2) mindestens eine Bewe gungseinheit (BE) zur Wiedergabe der mindestens einen Bewe gung bzw. Position enthält (Fig. 1).

Die für die Funktionsfähigkeit notwendige, nach dem Meßgerät geschaltete Sendeeinheit im Gerät (G1) und die vor der Bewe gungseinheit geschaltete Empfangseinheit im Gerät (G2) sind zur Vereinfachung der Abbildung nicht dargestellt.

Das durch die Bewegungseinheit bewegte Objekt kann beliebig ausgeführt sein, insbesondere jedoch dem Körperteil des Men schen entsprechen, dessen Bewegung durch das Meßgerät gemes sen wird.

Die vorgegebene Geräteanordnung soll die Bewegung eines Men schen übertragen insbesondere für den Fall, daß der Mensch eine Bewegung ausführen möchte ohne selbst vor Ort anwesend zu sein. Dies ist insbesondere gegeben zur Durchführung von Arbeiten an gefährlichen Orten (z. B. aufgrund von Radioakti vität), sterilen Orten oder entfernten Orten.

Solche Geräteanordnungen sind als Telemanipulatoren bekannt. Bei den existierenden Anordnungen geschieht die Erfassung der Bewegung des Menschen bzw. eines seiner Körperteile unmittel bar am Menschen z. B. durch Positionsmeßaufnehmer, welche stets an einen Bezugsort angebracht den Abstand zwischen diesem Bezugsort und dem Menschen bzw. eines seiner Körper teile messen. Dies kann zu einer Behinderung bzw. Irritation des Menschen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diese Behinderung bzw. Irritation zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gerät (G1) als mindestens ein Meßgerät für die Positions- bzw. Bewegungserfassung mindestens eine Kamera (K) zur Erfassung des Bildes des Menschen bzw. seiner Körperteile und ein daran angeschlossenes Bildverarbeitungssystem (BV) zur Identifika tion und Lagebestimmung des Menschen bzw. seiner Körperteile enthält (Fig. 2).

Die Bewegung wird somit nicht zeitkontinuierlich erfaßt, son dern zeitdiskret durch Abtastung des von der Kamera geliefer ten Bildes in einen digitalen Speicher.

Bei Bewegungen in einer Ebene genügt eine Kamera, welche im einfachsten Fall senkrecht zu dieser Ebene gerichtet ist. Das von ihr aufgenommenen Bild wird auf die eher interessie renden Merkmale reduziert z. B. durch Analyse des max. Grau wertgradienten auf ein Konturbild. Der Vergleich dieses Kon turbildes mit abgespeicherten Modellen der entsprechenden Körperteile des Menschen (Erkennungsmodellen) führt zur Iden tifikation dieser Körperteile und damit zu deren Lagebestim mung.

Zur Verringerung des Aufwandes für die Bildverarbeitung (ge ringerer Rechenaufwand, schnellerer Rechenvorgang) kann eine Markierung der interessierenden Körperteile des Menschen mit einfachen z. B. starren, nicht drehsymmetrischen, 2-dimensiona len Mustern, deren sichere Identifikation schneller und ein facher geschehen kann, erfolgen. Diese Muster können z. B. geometrische Strukturen, Zeichencodes oder Farbcodes sein (Fig. 4).

Ein bestehendes System für die Identifikation und Lagebestim mung von technischen Teilen ist z. B. das System ORIS der Fir ma ISRA Systemtechnik GmbH, Darmstadt Deutschland.

Neben dem Vergleich des Konturbildes mit Erkennungsmodellen kann zur Identifikation auch der Vergleich zwischen dem aktu ellen Konturbild und dem jeweils vorher ermittelten Kontur bild geschehen.

Bei Bewegungen im Raum müssen zwei oder mehr Kameras zur Er fassung der Lage und Ausrichtung der interessierenden Körper teile eingesetzt werden. Für die Reduzierung der einzelnen Bilder auf die interessierenden Merkmale werden auch hier z. B. durch Grauwertbildverarbeitung die einzelnen Konturbil der erzeugt. Die Verarbeitung dieser Konturbilder führt an hand 3-dimensionalen Erkennungsmodellen zur Identifikation und zur Bestimmung der Lage und Ausrichtung der interessie renden Körperteile.

Zur Verringerung des Aufwandes für die Bildverarbeitung kann auch hier eine Markierung der interessierenden Körperteile des Menschen mit einfachen z. B. starren, nicht drehsymmetri schen, 2- oder 3-dimensionalen Mustern, deren sichere Identi fikation schneller und einfacher geschehen kann, erfolgen. Bei Einsatz von Farbcodemustern wird die Reduzierung der Bil der auf die interessierende Merkmale durch elektronische Farbfilter geschehen.

Die Berücksichtigung der Verarbeitungsdaten aus den jeweils vorhergehenden Abtastintervallen bei der Bildverarbeitung erlaubt dort den Einsatz schnellerer Algorithmen.

Eine Besonderheit der Geräteanordnung entsprechend Fig. 1 ist der Fall, wenn beide Geräte gleichartig sind so, daß beide Geräte sowohl mindestens ein Meßgerät (MG) als auch mindes tens eine Bewegungseinheit (BE) beinhalten und damit eine Bewegungsübertragung in beide Richtungen geschehen kann (Fig. 3). Auch in diesem Fall einschließlich aller in der Pa tentanmeldung DE 37 05 262.4 beschriebenen Varianten ist die Realisierung der oben beschriebenen Systeme zumindest in ei nem der beiden Geräte möglich.

Claims

1. Geräteanordnung zur Übertragung menschlicher Bewegung be stehend aus zwei Geräten, welche über nachrichtentechnische Einrichtungen zusammenschaltbar sind wobei das eine Gerät (G1) einem Menschen zugeordnet ist und mindestens ein Meß gerät (MG) zur Erfassung mindestens einer Bewegung bzw. Position des Menschen bzw. eines seiner Körperteile enthält und das andere Gerät (G2) mindestens eine Bewegungseinheit (BE) zur Wiedergabe der mindestens einen Bewegung bzw. Po sition enthält dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (G1) als mindestens ein Meßgerät (MG) für die Positions- bzw. Be wegungserfassung mindestens eine Kamera (K) zur Erfassung des Bildes des Menschen bzw. seiner Körperteile und ein daran angeschlossenes Bildverarbeitungssystem (BV) zur Identifikation und Lagebestimmung des Menschen bzw. seiner Körperteile enthält.

2. Geräteanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß beide Geräte gleichartig sind so, daß beide Geräte sowohl mindestens ein Meßgerät (MG) als auch mindestens eine Bewe gungseinheit (BE) beinhalten und damit eine Bewegungsüber tragung in beide Richtungen geschehen kann.