WO2020053332A1 - Device and method for calibrating at least one input device, and program product - Google Patents

Device and method for calibrating at least one input device, and program product Download PDF

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WO2020053332A1
WO2020053332A1 PCT/EP2019/074346 EP2019074346W WO2020053332A1 WO 2020053332 A1 WO2020053332 A1 WO 2020053332A1 EP 2019074346 W EP2019074346 W EP 2019074346W WO 2020053332 A1 WO2020053332 A1 WO 2020053332A1
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WO
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user
input device
gripping
glove
grip element
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/074346
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French (fr)
Inventor
Maximilian Maier
Maxime Chalon
Original Assignee
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/014Hand-worn input/output arrangements, e.g. data gloves

Definitions

  • the invention relates to a device for calibrating at least one glove-like input device to a user, the device having a computing device and at least one glove-like input device connected to the computing device in a signal-conducting manner.
  • the invention relates to a method for calibrating at least one glove-like input device to a user using such a device.
  • the invention also relates to a program product which comprises program code sections with which such a method can be carried out if the
  • Program product is executed on a computing device of such a device.
  • Signal generators can generate tactile signals, the signals of which are perceptible to the surgeon and from there directly and intuitively for movement of the instrument can be used in a predetermined position, position and / or orientation of the instrument.
  • the surgeon carries out a defined sequence of movements and / or movement patterns with the instrument, from which correction values for the signal calculation are derived.
  • the navigation device is calibrated to the individual characteristics of an individual surgeon.
  • Document DE 10 2013 007 820 A1 discloses a method for entering data into a communication device and / or into a readable memory, in which at least one key function is fictitiously assigned to the finger surfaces and the thumb position when touched for detecting and recognizing the respective key function the respective finger surface with the
  • Thumb tip is recorded and stored so that each time a finger surface is touched by the thumb tip, a signal is generated by evaluation electronics for the thumb position sensed in the process, which corresponds to the button function of the respective finger area and this signal is fed to at least one communication device or a readable memory.
  • Document DE 10 2013 007 820 A1 mentions that software for realizing correction and calibration functions is considerably more complex than basic software, because of improper handling, slipping of the sensor carrier or unsharp contact positions
  • the invention has for its object to improve the above-mentioned device structurally and / or functionally.
  • the invention is also based on the object of improving a method mentioned at the outset.
  • the object is achieved with a device with the features of claim 1.
  • the object is achieved with a method with the features of claim 6.
  • the object is achieved with a program product with the features of claim 1
  • the input device can be used to input information to the computing device.
  • the input device can be used to enter information into a program.
  • the input device can be used to control a virtual or real control object.
  • the control object can be a representation of a
  • the input device can be used for navigation and / or orientation in a virtual space.
  • the control object can be a robot, such as
  • a glove-like input device can be an input device that completely or partially covers a hand.
  • the input device can be arranged on one hand.
  • the input device can be designed like a cuff.
  • the input device can be designed like a glove.
  • the input device can also be used as a
  • the calibration can serve to adapt a program.
  • the calibration can serve to adapt a standardized program to individual characteristics of a user and / or to an individual usage situation.
  • Individual characteristics of a user can include dimensions and / or
  • An individual usage situation can take into account a specific arrangement of the input device on one hand.
  • An individual use situation can take specific movements of a hand into account.
  • An individual use situation can have a maximum position and / or a minimum position of a movement of a hand consider.
  • the signal-conducting connection between the computer and the at least one input device can be wired or wireless.
  • the computing device can be a computer or an electrical one
  • Control device A program can be executable with the aid of the computing device.
  • the device can have a single grip element.
  • the device can have several grip elements.
  • the grip elements can be the same or different. At least one can be made from several grip elements
  • Handle element can be selected for calibration.
  • the at least one grip element can have gripping sections for a single predetermined gripping position.
  • the at least one grip element can have gripping sections for a plurality of predefined gripping positions.
  • the handle positions can be different.
  • the gripping sections can be adapted to at least one hand of a user.
  • the gripping sections can be geometrically complementary to a hand contour.
  • the at least one grip element can have gripping sections for fingers and / or palm.
  • the at least one grip element can
  • the at least one grip element can be produced on the basis of an impression or a scan of a hand of a user.
  • the at least one grip element can be made of a plastic and / or natural material.
  • the at least one grip element can be made of cardboard.
  • the device can have at least one signaling means for signal transmission to the user.
  • the at least one signaling means can be an optical, acoustic and / or tactile signaling means.
  • the at least one signaling means can be an electro-optical converter, such as a display or illuminant
  • electro-acoustic transducer such as loudspeaker or buzzer, or a
  • electro-tactile transducer such as vibrator or thermocouple.
  • the method can be used to calibrate a single glove-like input device.
  • the method can be used to calibrate two glove-like input devices at the same time.
  • the signals of the at least one input device detected in the predetermined gripping position can be made available to the computing device.
  • Calibration data can be provided taking into account the signals recorded in the predetermined gripping position.
  • the calibration can be carried out taking into account the calibration data.
  • Calibration data can be provided using an artificial neural network.
  • the signals of the at least one input device detected in the predetermined gripping position can be stored.
  • the user can be signaled which input device (s) are to be created.
  • the user can be signaled which grip element (s) is / are to be gripped.
  • the user can be signaled in which / -n
  • Grip position (s) must be gripped.
  • the user can be signaled when a grip element can be released and / or a grip position can be released and / or a calibration has been completed.
  • A can be used for signaling
  • Representation of at least one input device, at least one grip element and / or at least one grip position are displayed.
  • a representation of at least one grip element can be displayed and at least one grip position, for example in color, can be highlighted.
  • the program product can be software.
  • the program product can be stored on a physical storage medium.
  • the storage medium can be a data carrier.
  • the storage medium can be computer-readable.
  • the program product can be present as a signal.
  • An artificial neural network can be represented using the program product.
  • the invention thus results in, among other things, a method for simplified calibration of a Data glove. It can be used to transfer the movements of a human hand to a robot, for example during a teleoperation, or as an input device for virtual reality and motion capture
  • the data glove In order to achieve the most realistic possible relationship between a movement of a person, for example, and that of an animation, the data glove should be compared beforehand, since otherwise the movement, for example of an animated hand, does not match the real movements of the person.
  • the present invention enables a data glove to be compared with the movements of the user in a simple but efficient manner, so as to increase the accuracy of an input.
  • a special form can be made available to the user so that the data glove can be compared.
  • This shape can have several types of handles that force the user to certain
  • Carry out hand movements for example spreading the fingers, full movement of the thumb, closing the hand etc.
  • This form can, for example, represent the negative of a hand and also consist of cardboard.
  • a computer algorithm may be able to directly assign the movements of humans recorded by sensors. In a computer program, this can initially
  • the shape can be displayed in the program and the required handle can be pre-selected, for example by lighting up.
  • the user can now touch the shape or the handle at the position previously selected by the computer.
  • the computer records all the sensor data available to it and assigns it to the movements. By repeating the same and different handles several times, an optimal result can be achieved within a very short time with little effort.
  • Optional features of the invention are referred to in particular by "can”. Accordingly, there is one embodiment of the invention that has the respective feature or features.
  • the invention improves a correlation between movements of a user and an object controlled thereby. Work accuracy can be increased. A reality experience can be improved. An offset between a user's movements and an object controlled thereby can be reduced or avoided.
  • Fig. 2 is a gripping element gripped in a second predetermined gripping position
  • FIG. 1 shows a grip element 100 with hand-adapted gripping sections, such as 102, 104, 106, 108, 110, 112, for two predetermined different gripping positions.
  • the gripping sections 102, 104, 106, 108, 110, 1 12 are geometrically complementary to the contours of the fingers and palms.
  • the grip element 100 is used to calibrate a data glove 114 for a user.
  • the user puts on the data glove 114, connects it to a computer in a signaling manner and starts one Calibration software.
  • the display indicates to the user in which gripping position the gripping element 100 is to be gripped. 1 shows gripping of the grip element 100 in a first predetermined gripping position. 2 shows gripping of the grip element 100 in a second predetermined gripping position. Signals of the
  • Data glove 1 14 recorded and made available to the computer. As shown in Fig. 3, taking into account those specified in the
  • Signals 1 16 detected at gripping positions are determined and made available with the aid of an artificial neural network 118 calibration data 120. Taking the calibration data 120 into account, a calibration is carried out by using a standardized one with the calibration data 120
  • Program is adapted to individual dimensions and / or proportions of a hand of the user and / or to an individual use situation.

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Abstract

The invention relates to a device for calibrating at least one glove-like input device (114) with a user, the device having a computing device and at least one glove-like input device (114) connected to the computing device in a signal-conducting manner, the device comprising at least one least one gripping element (100) having gripping portions adapted to the hand for at least one predetermined gripping position. The invention further relates to a method for calibrating at least one glove-like input device (114) with a user with the aid of such a device, in which method the user grips at least one gripping element (100) in a predetermined gripping position with at least one applied glove-like input device (114), signals from the at least one input device (114) in the predetermined gripping position, and a calibration being carried out taking account of the detected signals. The invention further relates to a program product comprising the program code sections by means of which such a method can be carried out when the program product is executed on a computing device of such a device.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Kalibrieren wenigstens eines Eingabegeräts sowie Programmprodukt  Device and method for calibrating at least one input device and program product
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren wenigstens eines handschuhartigen Eingabegeräts auf einen Benutzer, die Vorrichtung aufweisend eine Recheneinrichtung und wenigstens einen mit der Recheneinrichtung signalleitend verbundenes handschuhartiges Eingabegerät. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kalibrieren wenigstens eines handschuhartigen Eingabegeräts auf einen Benutzer mithilfe einer derartigen Vorrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Programmprodukt, das Programmcodeabschnitte umfasst, mit denen ein derartiges Verfahren durchführbar ist, wenn das The invention relates to a device for calibrating at least one glove-like input device to a user, the device having a computing device and at least one glove-like input device connected to the computing device in a signal-conducting manner. In addition, the invention relates to a method for calibrating at least one glove-like input device to a user using such a device. The invention also relates to a program product which comprises program code sections with which such a method can be carried out if the
Programmprodukt auf einer Recheneinrichtung einer derartigen Vorrichtung ausgeführt wird. Program product is executed on a computing device of such a device.
Aus dem Dokument DE 10 2006 045 100 A1 ist eine Navigationseinrichtung bekannt für ein Werkzeug, insbesondere ein medizinisches Instrument, welche mittels einer Steuereinrichtung die von einem Positionsmessgerät From document DE 10 2006 045 100 A1, a navigation device for a tool, in particular a medical instrument, is known, which by means of a control device is used by a position measuring device
aufgenommenen Koordinaten eines Operateurs und/oder des Instruments und/oder eines Körpers in eine Anweisung für den Operateur, der das Instrument manuell führt, umrechnet und Signalgeber ansteuert, die dem Operateur die erforderliche Bewegung des Instruments signalisieren, bei der mittels der Coordinates recorded by an operator and / or the instrument and / or a body in an instruction for the operator, who guides the instrument manually, converts and controls signal transmitters which signal the required movement of the instrument to the operator, by means of which
Signalgeber taktile Signale erzeugbar sind, deren Signale für den Operateur wahrnehmbar sind und von diesem unmittelbar und intuitiv für eine Bewegung des Instruments in eine vorbestimmte Position, Lage und/oder Orientierung des Instruments nutzbar ist. Dem Dokument DE 10 2006 045 100 A1 zufolge ist es günstig, wenn vor dem Gebrauch der Navigationseinrichtung der Operateur eine festgelegte Abfolge von Bewegungen und/oder Bewegungsmustern mit dem Instrument durchführt, aus denen Korrekturwerte für die Signalberechnung abgeleitet werden. Hierdurch wird die Navigationseinrichtung auf die individuellen Besonderheiten eines einzelnen Operateurs kalibriert. Signal generators can generate tactile signals, the signals of which are perceptible to the surgeon and from there directly and intuitively for movement of the instrument can be used in a predetermined position, position and / or orientation of the instrument. According to document DE 10 2006 045 100 A1, it is expedient if, before using the navigation device, the surgeon carries out a defined sequence of movements and / or movement patterns with the instrument, from which correction values for the signal calculation are derived. As a result, the navigation device is calibrated to the individual characteristics of an individual surgeon.
Aus dem Dokument DE 10 2013 007 820 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Eingabe von Daten in eine Kommunikationseinrichtung und/oder in einen auslesbaren Speicher, bei dem Fingerflächen mindestens eine Tastenfunktion fiktiv zugeordnet wird und zur Erfassung und Wiedererkennung der jeweiligen Tastenfunktion die Daumenstellung bei der Berührung der jeweiligen Fingerfläche mit der Document DE 10 2013 007 820 A1 discloses a method for entering data into a communication device and / or into a readable memory, in which at least one key function is fictitiously assigned to the finger surfaces and the thumb position when touched for detecting and recognizing the respective key function the respective finger surface with the
Daumenkuppe erfasst und gespeichert wird, sodass bei jeder erneuten Berührung einer Fingerfläche mit der Daumenkuppe durch eine Auswerteelektronik für die dabei sensorisch erfasste Daumenstellung ein Signal generiert wird, dass der Tastenfunktion der jeweiligen Fingerfläche entspricht und dieses Signal mindestens einer Kommunikationseinrichtung oder einem auslesbaren Speicher zugeleitet wird. Das Dokument DE 10 2013 007 820 A1 erwähnt, dass eine Software zur Realisierung von Korrektur- und Kalibrierungsfunktionen wesentlich komplexer als eine Basissoftware ist, da durch unsachgemäße Handhabung, Verrutschen des Sensorträgers oder unscharfe Berührungspositionen Thumb tip is recorded and stored so that each time a finger surface is touched by the thumb tip, a signal is generated by evaluation electronics for the thumb position sensed in the process, which corresponds to the button function of the respective finger area and this signal is fed to at least one communication device or a readable memory. Document DE 10 2013 007 820 A1 mentions that software for realizing correction and calibration functions is considerably more complex than basic software, because of improper handling, slipping of the sensor carrier or unsharp contact positions
Mehrdeutigkeiten entstehen können, bei welchen nur über eine intelligente Software der richtige Wert ermittelt werden kann. Als Instrumentarium hierfür werden Relativwerterfassungen bezogen auf benachbarte Punkte und auf Ambiguities can arise in which the correct value can only be determined using intelligent software. As an instrument for this, relative value recordings are related to neighboring points and
Mittelwerte genannt, wodurch sich die Berührungsbereiche einengen lassen. Als weitere Maßnahmen werden Korrelationsbildungen mit gespeicherten Mustern, durch welche sich personenspezifische Eingabecharakteristika erkennen und in die Auswertung einbeziehen lassen, sowie Plausibilitätsprüfungen erwähnt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Called average values, whereby the contact areas can be narrowed. As further measures, correlation formation with stored patterns by means of which person-specific input characteristics can be recognized and included in the evaluation, as well as plausibility checks are mentioned. The invention has for its object to improve the above-mentioned device structurally and / or functionally. The invention is also based on the object of improving a method mentioned at the outset.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Programmprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1. Vorteilhafte Ausführungen und The object is achieved with a device with the features of claim 1. In addition, the object is achieved with a method with the features of claim 6. In addition, the object is achieved with a program product with the features of claim 1
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Further training is the subject of the subclaims.
Das Eingabegerät kann zur Eingabe von Informationen an die Recheneinrichtung dienen. Das Eingabegerät kann zur Eingabe von Informationen an ein Programm dienen. Das Eingabegerät kann zum Kontrollieren eines virtuellen oder realen Kontrollobjekts dienen. Das Ko ntroll Objekt kann eine Repräsentation eines The input device can be used to input information to the computing device. The input device can be used to enter information into a program. The input device can be used to control a virtual or real control object. The control object can be a representation of a
Benutzers sein. Das Eingabegerät kann zur Navigation und/oder Orientierung in einem virtuellen Raum dienen. Das Kontrollobjekt kann ein Roboter, wie Be user. The input device can be used for navigation and / or orientation in a virtual space. The control object can be a robot, such as
Industrieroboter oder Medizinroboter, sein. Industrial robots or medical robots.
Ein handschuhartiges Eingabegerät kann ein Eingabegerät sein, das eine Hand ganz oder teilweise bedeckt. Das Eingabegerät kann an einer Hand anordenbar sein. Das Eingabegerät kann manschettenartig ausgeführt sein. Das Eingabegerät kann handschuhartig ausgeführt sein. Das Eingabegerät kann auch als A glove-like input device can be an input device that completely or partially covers a hand. The input device can be arranged on one hand. The input device can be designed like a cuff. The input device can be designed like a glove. The input device can also be used as a
Datenhandschuh bezeichnet werden. Data glove are called.
Das Kalibrieren kann dazu dienen, ein Programm anzupassen. Das Kalibrieren kann dazu dienen, ein standardisiertes Programm an individuelle Merkmale eines Benutzers und/oder an eine individuelle Benutzungssituation anzupassen. The calibration can serve to adapt a program. The calibration can serve to adapt a standardized program to individual characteristics of a user and / or to an individual usage situation.
Individuelle Merkmale eines Benutzers können Abmessungen und/oder Individual characteristics of a user can include dimensions and / or
Maßverhältnisse einer Hand sein. Eine individuelle Benutzungssituation kann eine konkret vorliegende Anordnung des Eingabegeräts an einer Hand berücksichtigen. Eine individuelle Benutzungssituation kann konkret vorzunehmende Bewegungen einer Hand berücksichtigen. Eine individuelle Benutzungssituation kann eine Maximalposition und/oder eine Minimalposition einer Bewegung einer Hand berücksichtigen. Die signalleitende Verbindung zwischen dem Computer und dem wenigstens einen Eingabegerät kann kabelgebunden oder kabellos sein. Proportions of a hand. An individual usage situation can take into account a specific arrangement of the input device on one hand. An individual use situation can take specific movements of a hand into account. An individual use situation can have a maximum position and / or a minimum position of a movement of a hand consider. The signal-conducting connection between the computer and the at least one input device can be wired or wireless.
Die Recheneinrichtung kann ein Computer oder eine elektrische The computing device can be a computer or an electrical one
Kontrolleinrichtung sein. Mithilfe der Recheneinrichtung kann ein Programm ausführbar sein. Control device. A program can be executable with the aid of the computing device.
Die Vorrichtung kann ein einziges Griffelement aufweisen. Die Vorrichtung kann mehrere Griffelemente aufweisen. Die Griffelemente können gleich oder unterschiedlich sein. Aus mehreren Griffelementen kann wenigstens ein The device can have a single grip element. The device can have several grip elements. The grip elements can be the same or different. At least one can be made from several grip elements
Griffelement zum Kalibrieren auswählbar sein. Das wenigstens eine Griffelement kann Greifabschnitte für eine einzige vorgegebene Greifposition aufweisen. Das wenigstens eine Griffelement kann Greifabschnitte für mehrere vorgegebene Greifpositionen aufweisen. Die Griffpositionen können unterschiedlich sein. Handle element can be selected for calibration. The at least one grip element can have gripping sections for a single predetermined gripping position. The at least one grip element can have gripping sections for a plurality of predefined gripping positions. The handle positions can be different.
Die Greifabschnitte können an wenigstens eine Hand eines Benutzers angepasst sein. Die Greifabschnitte können geometrisch komplementär zu einer Handkontur ausgeführt sein. Das wenigstens eine Griffelement kann Greifabschnitte für Finger und/oder Handfläche aufweisen. Das wenigstens eine Griffelement kann The gripping sections can be adapted to at least one hand of a user. The gripping sections can be geometrically complementary to a hand contour. The at least one grip element can have gripping sections for fingers and / or palm. The at least one grip element can
Greifabschnitte für eine rechte Hand und/oder für eine linke Hand aufweist. Has gripping sections for a right hand and / or for a left hand.
Das wenigstens eine Griffelement kann auf Basis eines Abdrucks oder Scans einer Hand eines Benutzers hergestellt sein. Das wenigstens eine Griffelement kann aus einem Kunststoff und/oder Naturstoff hergestellt sein. Das wenigstens eine Griffelement kann aus Karton hergestellt sein. The at least one grip element can be produced on the basis of an impression or a scan of a hand of a user. The at least one grip element can be made of a plastic and / or natural material. The at least one grip element can be made of cardboard.
Die Vorrichtung kann wenigstens ein Signalmittel zur Signalübermittlung an den Benutzer aufweist. Das wenigstens eine Signalmittel kann ein optischen, akustisches und/oder taktiles Signalmittel sein. Das wenigstens eine Signalmittel kann ein elektrooptischer Wandler, wie Display oder Leuchtmittel, ein The device can have at least one signaling means for signal transmission to the user. The at least one signaling means can be an optical, acoustic and / or tactile signaling means. The at least one signaling means can be an electro-optical converter, such as a display or illuminant
elektroakustischer Wandler, wie Lautsprecher oder Summer, oder ein electro-acoustic transducer, such as loudspeaker or buzzer, or a
elektrotaktiler Wandler, wie Vibrator oder Thermoelement, sein. Das Verfahren kann dazu dienen, ein einziges handschuhartiges Eingabegerät zu kalibrieren. Das Verfahren kann dazu dienen, zwei handschuhartige Eingabegeräte gleichzeitig zu kalibrieren. electro-tactile transducer, such as vibrator or thermocouple. The method can be used to calibrate a single glove-like input device. The method can be used to calibrate two glove-like input devices at the same time.
Die in der vorgegebene Greifposition erfassten Signale des wenigstens einen Eingabegeräts können der Recheneinrichtung zur Verfügung gestellt werden.The signals of the at least one input device detected in the predetermined gripping position can be made available to the computing device.
Unter Berücksichtigung der in der vorgegebene Greifposition erfassten Signale können Kalibrierungsdaten bereitgestelit werden. Die Kalibrierung kann unter Berücksichtigung der Kalibrierungsdaten durch geführt werden. Die Calibration data can be provided taking into account the signals recorded in the predetermined gripping position. The calibration can be carried out taking into account the calibration data. The
Kalibrierungsdaten können mithilfe eines künstlichen neuronalen Netzwerks bereitgestelit werden. Calibration data can be provided using an artificial neural network.
Die in der vorgegebene Greifposition erfassten Signale des wenigstens einen Eingabegeräts können gespeichert werden. The signals of the at least one input device detected in the predetermined gripping position can be stored.
Dem Benutzer kann signalisiert werden, welche/-r Eingabegerät/-e anzulegen ist/sind. Dem Benutzer kann signalisiert werden, welche/-s Griffelement/-e zu greifen ist/sind. Dem Benutzer kann signalisiert werden, in welcher/-n The user can be signaled which input device (s) are to be created. The user can be signaled which grip element (s) is / are to be gripped. The user can be signaled in which / -n
Griffposition/-en zu greifen ist. Dem Benutzer kann signalisiert werden, wenn ein Griffelement losgelassen und/oder eine Griffposition aufgelöst werden kann und/oder eine Kalibrierung abgeschlossen ist. Zum Signalisieren kann eine Grip position (s) must be gripped. The user can be signaled when a grip element can be released and / or a grip position can be released and / or a calibration has been completed. A can be used for signaling
Repräsentation wenigstens eines Eingabegeräts, wenigstens eines Griffelements und/oder wenigstens einer Griffposition angezeigt werden. Insbesondere kann eine Repräsentation wenigstens eines Griffelements angezeigt und wenigstens eine Griffposition, beispielsweise farblich, hervorgehoben werden. Representation of at least one input device, at least one grip element and / or at least one grip position are displayed. In particular, a representation of at least one grip element can be displayed and at least one grip position, for example in color, can be highlighted.
Das Programmprodukt kann eine Software sein. Das Programmprodukt kann auf einem physischen Speichermedium gespeichert sein. Das Speichermedium kann ein Datenträger sein. Das Speichermedium kann computerlesbar sein. Das Programmprodukt kann als Signal vorliegen. Mithilfe des Programmprodukts kann ein künstliches neuronales Netzwerk darstellbar sein. The program product can be software. The program product can be stored on a physical storage medium. The storage medium can be a data carrier. The storage medium can be computer-readable. The program product can be present as a signal. An artificial neural network can be represented using the program product.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Verfahren zur vereinfachten Kalibration eines Datenhandschuhs. Der kann dazu verwendet werden, Bewegungen eine menschlichen Hand zum Beispiel bei einer Teleoperation auf einen Roboter zu übertragen oder als Eingabegerät für Virtual-Reality und Motion Capture In summary and in other words, the invention thus results in, among other things, a method for simplified calibration of a Data glove. It can be used to transfer the movements of a human hand to a robot, for example during a teleoperation, or as an input device for virtual reality and motion capture
Anwendungen. Applications.
Um eine möglichst reales Verhältnis von einer Bewegung eines Menschen beispielsweise zu der einer Animation zu erreichen, sollte der Datenhandschuh zuvor abgeglichen werden, da sonst die Bewegung beispielsweise von einer animierten Hand nicht mit den realen Bewegungen des Menschen übereinstimmt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es auf einfache aber dennoch effiziente Weise einen Datenhandschuh mit den Bewegungen des Benutzers abzugleichen, um so eine Genauigkeit einer Eingabe zu erhöhen. In order to achieve the most realistic possible relationship between a movement of a person, for example, and that of an animation, the data glove should be compared beforehand, since otherwise the movement, for example of an animated hand, does not match the real movements of the person. The present invention enables a data glove to be compared with the movements of the user in a simple but efficient manner, so as to increase the accuracy of an input.
Damit der Datenhandschuh abgeglichen werden kann, kann dem Benutzer eine spezielle Form zur Verfügung gestellt werden. Diese Form kann mehrere Arten von Griffen aufweisen, welche den Benutzer dazu forcieren, bestimmte A special form can be made available to the user so that the data glove can be compared. This shape can have several types of handles that force the user to certain
Handbewegungen durchzuführen, beispielsweise Spreizen der Finger, volle Bewegung des Daumens, schließen der Hand etc. Diese Form kann zum Beispiel das Negativ einer Hand darstellen und auch aus Karton bestehen. Durch die vorher durch die Form vorgegebenen Griffe kann es einem Computer Algorithmus ermöglicht sein, die durch Sensoren aufgenommenen Bewegungen des Menschen direkt zuzuordnen. Dabei kann in einem Computerprogramm zunächst das Carry out hand movements, for example spreading the fingers, full movement of the thumb, closing the hand etc. This form can, for example, represent the negative of a hand and also consist of cardboard. By means of the handles predefined by the shape, a computer algorithm may be able to directly assign the movements of humans recorded by sensors. In a computer program, this can initially
Kalibrierverfahren gestartet werden. In dem Programm kann die Form dargestellt und der benötigte Griff zum Beispiel durch ein aufleuchten vorselektiert werden. Der Benutzer kann nun die Form beziehungsweise den Griff an der zuvor vom Computer selektierten Position anfassen. Dabei zeichnet der Computer alle ihm zur Verfügung stehenden Sensordaten auf und ordnet sie den Bewegungen zu. Durch mehrmaliges Wiederholen von gleichen sowie verschiedenen Griffen kann hierbei ein optimales Ergebnis innerhalb von kürzester Zeit mit geringem Aufwand erzielt werden. Mit„kann" sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Dem zufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist. Calibration procedures are started. The shape can be displayed in the program and the required handle can be pre-selected, for example by lighting up. The user can now touch the shape or the handle at the position previously selected by the computer. The computer records all the sensor data available to it and assigns it to the movements. By repeating the same and different handles several times, an optimal result can be achieved within a very short time with little effort. Optional features of the invention are referred to in particular by "can". Accordingly, there is one embodiment of the invention that has the respective feature or features.
Mit der Erfindung wird eine Korrelation zwischen Bewegungen eines Benutzers und einem damit kontrollierten Objekt verbessert. Eine Arbeitsgenauigkeit kann erhöht werden. Ein Realitätseriebnis kann verbessert werden. Ein Versatz zwischen einer Bewegungen eines Benutzers und einem damit kontrollierten Objekt kann reduziert oder vermieden werden. The invention improves a correlation between movements of a user and an object controlled thereby. Work accuracy can be increased. A reality experience can be improved. An offset between a user's movements and an object controlled thereby can be reduced or avoided.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to figures. This description gives rise to more
Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen Features and benefits. Specific features of these embodiments may represent general features of the invention. With other characteristics
verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Associated features of these exemplary embodiments can also be individual
Merkmale der Erfindung darstellen. Represent features of the invention.
Es zeigen schematisch und beispielhaft: They show schematically and by way of example:
Fig. 1 ein in einer ersten vorgegebenen Greifposition gegriffenes Griffelement, 1 shows a gripping element gripped in a first predetermined gripping position,
Fig. 2 ein in einer zweiten vorgegebenen Greifposition gegriffenes Griffelement und Fig. 2 is a gripping element gripped in a second predetermined gripping position and
Fig. 3 ein Bereitstellen von Kalibrierungsdaten mithilfe eines künstlichen 3 shows the provision of calibration data using an artificial one
neuronalen Netzwerks  neural network
Fig. 1 zeigt ein Griffelement 100 mit handangepassten Greifabschnitten, wie 102, 104, 106, 108, 110, 1 12, für zwei vorgegebene unterschiedliche Greifpositionen. Die Greifabschnitte 102, 104, 106, 108, 110, 1 12 sind geometrisch komplementär zu Finger- und Handflächenkonturen ausgeführt. Das Griffelement 100 dient zum Kalibrieren eines Datenhandschuhs 1 14 auf einen Benutzer. 1 shows a grip element 100 with hand-adapted gripping sections, such as 102, 104, 106, 108, 110, 112, for two predetermined different gripping positions. The gripping sections 102, 104, 106, 108, 110, 1 12 are geometrically complementary to the contours of the fingers and palms. The grip element 100 is used to calibrate a data glove 114 for a user.
Zum Kalibrieren des Datenhandschuhs 1 14 legt der Benutzer den Datenhandschuh 114 an, verbindet ihn signalieitend mit einem Computer und startet eine Kalibrierungssoftware. Über ein Display wird dem Benutzer signalisiert, in welcher Greifposition das Griffelement 100 zu greifen ist. Fig. 1 zeigt ein Greifen des Griffelements 100 in einer ersten vorgegebenen Greifposition. Fig. 2 zeigt ein Greifen des Griffelements 100 in einer zweiten vorgegebenen Greifposition. In den vorgegebenen Greifpositionen werden jeweils Signale des To calibrate the data glove 114, the user puts on the data glove 114, connects it to a computer in a signaling manner and starts one Calibration software. The display indicates to the user in which gripping position the gripping element 100 is to be gripped. 1 shows gripping of the grip element 100 in a first predetermined gripping position. 2 shows gripping of the grip element 100 in a second predetermined gripping position. Signals of the
Datenhandschuhs 1 14 erfasst und dem Computer zur Verfügung gestellt. Wie in Fig. 3 gezeigt, werden unter Berücksichtigung der in den vorgegebenen  Data glove 1 14 recorded and made available to the computer. As shown in Fig. 3, taking into account those specified in the
Greifpositionen erfassten Signale 1 16 mithilfe eines künstlichen neuronalen Netzwerks 118 Kalibrierungsdaten 120 ermittelt und bereitgestellt. Unter Berücksichtigung der Kalibrierungsdaten 120 wird eine Kalibrierung durchgeführt, indem mit den Kalibrierungsdaten 120 ein standardisiertes Signals 1 16 detected at gripping positions are determined and made available with the aid of an artificial neural network 118 calibration data 120. Taking the calibration data 120 into account, a calibration is carried out by using a standardized one with the calibration data 120
Programm an individuelle Abmessungen und/oder Maßverhältnisse einer Hand des Benutzers und/oder an eine individuelle Benutzungssituation angepasst wird. Program is adapted to individual dimensions and / or proportions of a hand of the user and / or to an individual use situation.
Bezugszeichen Reference numerals
100 Griffelement 100 grip element
102 Greifabschnitt  102 gripping section
104 Greifabschnitt  104 gripping section
106 Greifabschnitt  106 gripping section
108 Greifabschnitt  108 gripping section
110 Greifabschnitt  110 gripping section
112 Greifabschnitt  112 gripping section
114 Eingabegerät, Datenhandschuh  114 input device, data glove
1 16 Signale  1 16 signals
1 18 Netzwerk  1 18 network
120 Kalibrierungsdaten  120 calibration data

Claims

Patentansprüche Claims
1. Vorrichtung zum Kalibrieren wenigstens eines handschuhartigen 1. Device for calibrating at least one glove-like
Eingabegeräts (114) auf einen Benutzer, die Vorrichtung aufweisend eine Recheneinrichtung und wenigstens ein mit der Recheneinrichtung  Input device (114) for a user, the device comprising a computing device and at least one with the computing device
signalieitend verbundenes handschuhartiges Eingabegerät (114), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens ein Griffelement (100) mit handangepassten Greifabschnitten (102, 104, 106, 108, 110, 1 12) für wenigstens eine vorgegebene Greifposition aufweist.  Signal-connected glove-like input device (114), characterized in that the device has at least one grip element (100) with hand-adapted gripping sections (102, 104, 106, 108, 110, 1 12) for at least one predetermined gripping position.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Device according to claim 1, characterized in that the
Greifabschnitte (102, 104, 106, 108, 110, 112) geometrisch komplementär zu einer Handkontur ausgeführt sind.  Gripping sections (102, 104, 106, 108, 110, 112) are geometrically complementary to a hand contour.
3. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Griffelement (100) Greifabschnitte (102, 104, 106, 108, 110, 1 12) für Finger und/oder Handfläche aufweist. 3. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one grip element (100) has gripping sections (102, 104, 106, 108, 110, 1 12) for fingers and / or palm.
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Griffelement (100) Greifabschnitte (102, 104, 106, 108, 110, 112) für eine rechte Hand und/oder für eine linke Hand aufweist 4. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one grip element (100) has gripping sections (102, 104, 106, 108, 110, 112) for a right hand and / or for a left hand
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens ein Signalmittel zur 5. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device for at least one signaling means
Signalübermittlung an den Benutzer aufweist.  Signal transmission to the user.
6. Verfahren zum Kalibrieren wenigstens eines handschuhartigen Eingabegeräts (114) auf einen Benutzer mithilfe einer Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Benutzer mit wenigstens einem angelegten handschuhartigen Eingabegerät (1 14) wenigstens ein Griffelement (100) in einer vorgegebene Greifposition greift, in der vorgegebene Greifposition Signale des wenigstens einen Eingabegeräts (114) erfasst werden und eine Kalibrierung unter Berücksichtigung der erfassten Signale (116) durchgeführt wird. 6. A method for calibrating at least one glove-like input device (114) to a user with the aid of a device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the user with at least one glove-like input device (114) has at least one grip element (100) in a predetermined one Gripping position, in the predetermined gripping position signals of the at least one input device (114) are detected and a calibration is carried out taking into account the detected signals (116).
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Benutzer signalisiert wird, welche/-r Eingabegerät/-e (1 14) anzulegen ist/sind. 7. The method according to claim 6, characterized in that the user is signaled which / -r input device (s) (1 14) is / are to be created.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch 8. The method according to at least one of claims 6 to 7, characterized
gekennzeichnet, dass dem Benutzer signalisiert wird, welche/-s Griffelement/-e (100) zu greifen ist/sind.  characterized in that the user is signaled which grip element (s) (100) is / are to be gripped.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch 9. The method according to at least one of claims 6 to 8, characterized
gekennzeichnet, dass dem Benutzer signalisiert wird, in welcher/-n  characterized that the user is signaled in which / -n
Griffposition/-en zu greifen ist.  Grip position (s) must be gripped.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch 10. The method according to at least one of claims 6 to 9, characterized
gekennzeichnet, dass dem Benutzer signalisiert wird, wenn ein Griffelement (100) losgelassen und/oder eine Griffposition aufgelöst werden kann und/oder eine Kalibrierung abgeschlossen ist.  characterized in that the user is signaled when a handle element (100) can be released and / or a handle position can be released and / or a calibration is complete.
1 1. Prag ramm produkt, das Programmcodeabschnitte umfasst, mit denen ein 1 1. Prague ram product, which includes program code sections with which a
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10 durchführbar ist, wenn das Programmprodukt auf einer Recheneinrichtung einer Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt wird.  Method according to at least one of claims 6 to 10 can be carried out if the program product is executed on a computing device of a device according to at least one of claims 1 to 5.
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