WO2013141746A1 - Information input device - polyjoystick for hypermanoeuver control - Google Patents

Information input device - polyjoystick for hypermanoeuver control Download PDF

Info

Publication number
WO2013141746A1
WO2013141746A1 PCT/RU2012/000448 RU2012000448W WO2013141746A1 WO 2013141746 A1 WO2013141746 A1 WO 2013141746A1 RU 2012000448 W RU2012000448 W RU 2012000448W WO 2013141746 A1 WO2013141746 A1 WO 2013141746A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control
operator
joystick
mini
hand
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/000448
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Тензосенсор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Тензосенсор" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Тензосенсор"
Publication of WO2013141746A1 publication Critical patent/WO2013141746A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0338Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of limited linear or angular displacement of an operating part of the device from a neutral position, e.g. isotonic or isometric joysticks
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05GCONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • 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
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to information input devices for a PC. The device comprises two control sticks for the left and right hands which are mirror images of one another and have functions which are set by an operator by means of programming depending on whether the operator is left-handed or right-handed. A shaped ledge emerges from each control stick, and at least one minijoystick is mounted on said shaped ledge. The functions of the minijoysticks arranged on the control sticks are set by the operator by means of programming. The control sticks can be connected to a control object immovably or are mounted on separate bases. The advantage of the device consists in the possibility of use for control using the three most developed fingers on both hands simultaneously. The device significantly expedites the generation of control commands and reduces the weight of the control systems.

Description

Устройство ввода информации - полиджойстик для гиперманевренного управления  Information input device - poly-joystick for hyper-maneuverable control
Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для ввода информации в ЭВМ. Устройство может быть использовано в скоростных летательных или космических аппаратах, а также в транспортных средствах, хотя бы временно подвергающихся воздействию сильных вибраций и перегрузок, для управления этими аппаратами или средствами, а также для высокоточного наведения управляемого оружия, в том числе размещенного на этих аппаратах. The invention relates to computing, in particular to devices for entering information into a computer. The device can be used in high-speed aircraft or spacecraft, as well as in vehicles that are at least temporarily exposed to strong vibrations and overloads, to control these devices or means, as well as for high-precision guidance of guided weapons, including those placed on these devices.
Предшествующий уровень техники State of the art
Известен способ ввода информации в ЭВМ с использованием клавиатуры и джойстика, при котором задействованы дисплей и блок управления. Нажимая на клавиши клавиатуры или на джойстик, оператор инициирует передачу соответствующих электронных кодов на блок управления. Получая электронные коды, блок управления генерирует соответствующие управляющие команды.  A known method of entering information into a computer using a keyboard and joystick, which involves a display and a control unit. By pressing the keys of the keyboard or the joystick, the operator initiates the transfer of the corresponding electronic codes to the control unit. Receiving electronic codes, the control unit generates the corresponding control commands.
Известен патент США US7170420 «Эргономичный пульт дистанционного управления телевидения» для передачи управляющих сигналов на телевизор, видеомагнитофон или DVD. На пульте (ручке управления) расположено множество переключателей для управления телевизором одной рукой, позволяющих управлять громкостью звука телевизора, отключением звука, переключением каналов (вверх и вниз). Ручка управления может быть запрограммирована пользователем. Микропроцессор программирует телевизионные каналы и позволяет включать их указательным пальцем.  Known US patent US7170420 "Ergonomic remote control television" for transmitting control signals to a TV, VCR or DVD. On the remote control (control knob) there are many switches for controlling the TV with one hand, allowing you to control the sound volume of the TV, mute, switch channels (up and down). The control knob can be programmed by the user. The microprocessor programs the television channels and allows you to turn them on with your index finger.
Известен патент США US 7379052 «Наручные устройства управления компьютером», по которому устройство крепится к руке ремнем или другими способами, а управление осуществляется через трекбол, джойстик, сенсорную панель или другое устройство, которыми можно управлять посредством большого пальца пользователя в сочетании с одним или несколькими переключателями, нажимаемыми кончиками пальцев, что обеспечивает функциональную эквивалентность компьютерной мыши или трекбола. Known US patent US 7379052 "Wrist computer control devices", in which the device is attached to the hand with a belt or other methods, and control is via a trackball, joystick, touchpad or other device that can be controlled by the user's thumb in combination with one or multiple switches pressed by the fingertips, which ensures the functional equivalence of a computer mouse or trackball.
Недостатком аналогов является функциональная неравномерность нагрузки на пальцы, поскольку практически все функции пульта выполняются большим пальцем руки, а остальные пальцы руки бездействуют. Это снижает эффективность и скорость управления.  The disadvantage of analogues is the functional unevenness of the load on the fingers, since almost all the functions of the remote control are performed by the thumb, and the rest of the fingers are inactive. This reduces the efficiency and speed of control.
Известно устройство по патенту РФ .024048 в виде двухслойных перчаток, между слоями которых монтируются контактные датчики, а также соединяющие их провода. Устройство предназначено для ввода в ЭВМ информации о положении рук водителя на ободе рулевого колеса. Вспомогательное средство в форме перчатки применяется с целью фиксации датчиков касания на внутренней поверхности кисти руки водителя.  A device according to the patent of the Russian Federation .024048 is known in the form of two-layer gloves, between the layers of which contact sensors are mounted, as well as the wires connecting them. The device is designed to enter into the computer information about the position of the driver’s hands on the steering wheel rim. An auxiliary tool in the form of a glove is used to fix touch sensors on the inner surface of the driver’s hand.
Недостатком этого устройства является его избыточность. Несмотря на то, что в нем все пальцы руки могли бы быть функционально нагружены равномерно, такое устройство кроме управляющих сигналов передает множество помех, которые возникают при естественном движении пальцев оператора. Отличить, где сигнал управления, а где ошибка, в таких устройствах достаточно сложно.  The disadvantage of this device is its redundancy. Despite the fact that in it all the fingers of the hand could be functionally loaded uniformly, such a device, in addition to control signals, transmits a lot of interference that occurs during the natural movement of the fingers of the operator. It is quite difficult to distinguish where the control signal is and where the error is in such devices.
Наиболее близким является решение, изложенное в патенте РФ The closest is the solution set forth in the patent of the Russian Federation
Ν°2333527 «Устройство ввода информации в ЭВМ - противоперегрузочный полиджойстик». Ν ° 2333527 "A computer data input device - anti-boot poly-joystick."
Согласно этому патенту, устройство содержит внешнюю оболочку, охватывающую кисть руки, внутри которой расположена внутренняя оболочка, имеющая форму кисти руки, а между оболочками напротив поверхности фаланг пальцев расположены чувствительные элементы.  According to this patent, the device contains an outer shell covering the hand, inside which is located an inner shell having the shape of a hand, and between the shells opposite the surface of the phalanx of the fingers are sensitive elements.
На нижней внутренней поверхности внешней оболочки напротив нижних поверхностей конечных фаланг пальцев руки расположены управляющие датчики, соединенные чувствительными элементами в этих местах с эластичной внутренней оболочкой устройства. В качестве управляющих датчиков используются двухкоординатные или однокоординатные джойстики или кнопки, либо различные комбинации разных джойстиков и кнопок. On the lower inner surface of the outer shell opposite the lower surfaces of the final phalanges of the fingers of the hand are located control sensors connected by sensitive elements in these places to the elastic inner shell of the device. As control sensors, two-axis or single-axis joysticks or buttons are used, or various combinations different joysticks and buttons.
В данном устройстве внешняя оболочка неподвижно соединена или с прочным элементом корпуса средства, в котором ведется ввод информации в ЭВМ, например, транспортного средства или управляемого объекта, или с гиростабилизированной поверхностью, в зоне удобной досягаемости оператора.  In this device, the outer shell is fixedly connected either with a strong element of the body of the tool, in which information is input into a computer, for example, a vehicle or a controlled object, or with a gyro-stabilized surface, in the zone of convenient reach of the operator.
Недостатком этого устройства является высокий уровень помех и неудобство пользования, так как руки быстро устают, постоянно находясь в положении, показанном на рисунках к описанию патента.  The disadvantage of this device is the high level of interference and inconvenience of use, as the hands quickly get tired, constantly being in the position shown in the figures to the description of the patent.
Известны также устройства ввода информации в бортовые ЭВМ, содержащие две ручки управления в виде двух джойстиков. Такие системы управления используются в кабинах крупных самолетов или космических аппаратов, управляемых двумя пилотами (космонавтами, астронавтами).  Also known are devices for inputting information into onboard computers containing two control knobs in the form of two joysticks. Such control systems are used in the cockpits of large aircraft or spacecraft controlled by two pilots (astronauts, astronauts).
В них у кресла каждого пилота установлено по одной ручке управления в виде джойстика, средняя часть которого имеет форму, адаптированную для охвата кистью руки, а в верхней части каждого джойстика установлен, как правило, один двухкоординатный миниджойстик и другие средства управления, например многопозиционные переключатели, а также средства индикации в виде светодиодов или ламп. Ручки управления в виде джойстиков, на которых установлено больше одного двухкоординатного миниджойстика, неизвестны.  Each pilot’s seat has one control stick in the form of a joystick, the middle part of which has a shape adapted to be covered by the hand, and at the top of each joystick there is usually one two-axis mini-joystick and other controls, for example multi-position switches, as well as indicators in the form of LEDs or lamps. The control sticks in the form of joysticks on which more than one two-axis mini-joystick is installed are unknown.
Недостатком таких решений является сложность управления аппаратом, совершающим маневры с высокими перегрузками.  The disadvantage of such solutions is the difficulty of controlling the apparatus, performing maneuvers with high overloads.
В патенте РФ 2333527 «Устройство ввода информации в ЭВМ - противоперегрузочный полиджойстик» на рисунках показаны два симметричных устройства для левой и правой руки, содержащие по пять миниджойстиков. Однако они не имеют формы ручек управления. Это приводит к появлению высокого уровня помех от случайного перемещения пальцев и является недостатком устройства.  In the patent of the Russian Federation 2333527 "Computer input device - anti-boot poly-joystick" the figures show two symmetrical devices for the left and right hands, containing five mini-joysticks. However, they do not have the shape of control knobs. This leads to a high level of interference from accidental movement of the fingers and is a disadvantage of the device.
Раскрытие сущности Disclosure of Entity
Технический результат, получаемый от предлагаемого изобретения, заключается в создании устройства, позволяющего быстро и легко формировать команды управления для гиперманевренных скоростных летательных и космических аппаратов, как в условиях действия сильных вибраций и перегрузок, так и при дистанционном управлении. The technical result obtained from the invention, consists in creating a device that allows you to quickly and easily form control commands for hyper-maneuverable high-speed aircraft and spacecraft, both under conditions of strong vibrations and overloads, and with remote control.
При этом термин «сверхманевренность» определяется как Moreover, the term "over-maneuverability" is defined as
«способность некоторых самолётов сохранять устойчивость и управляемость на закритических углах атаки с высокими перегрузками...», либо раскрывается как «чрезвычайно высокая маневренность, особенно по боковым ускорениям, выдержать которые пилот не может». "The ability of some aircraft to maintain stability and controllability at supercritical angles of attack with high overloads ...", or disclosed as "extremely high maneuverability, especially in lateral accelerations, which the pilot cannot withstand."
В описании данного изобретения термин «гиперманевренность» применяется именно в таком понимании.  In the description of the present invention, the term "hypermaneuverability" is used in that sense.
Управлять аппаратом, совершающим маневры с высокими перегрузками, с помощью ручек управления в виде джойстиков становится очень сложно. Даже если производится управление беспилотным летательным аппаратом, время перемещения ручки управления из одного крайнего положения в другое должно составлять десятые доли секунды.  It becomes very difficult to control the device performing maneuvers with high overloads with the help of control sticks in the form of joysticks. Even if an unmanned aerial vehicle is controlled, the time required to move the control handle from one extreme position to another should be tenths of a second.
Практика показывает, что скоростные маневры, требующие многократно и быстро произвести полный ход ручки управления в виде джойстика, очень трудно осуществлять даже в условиях, когда на пилота не действует перегрузка. У обычного джойстика слишком большой полный ход - при переводе из одного крайнего положения в другое он равен примерно 150 мм. При скорости руки в 2 м/с время каждого перехода составит td = 0,15 / 2,0 = 0,075 с. Practice shows that high-speed maneuvers, requiring repeatedly and quickly to complete the full course of the control stick in the form of a joystick, is very difficult to carry out even in conditions when the pilot is not overloaded. The usual joystick has too much full stroke - when moving from one extreme position to another, it is approximately 150 mm. With a hand speed of 2 m / s, the time of each transition will be t d = 0.15 / 2.0 = 0.075 s.
А осуществить многократные перемещения ручки управления из одного крайнего положения в другое при маневрах в условиях действия большой перегрузки чрезвычайно сложно. Полноценное управление в таких условиях становится невозможным.  And to carry out multiple movements of the control handle from one extreme position to another when maneuvering under conditions of large overload is extremely difficult. Full management in such conditions becomes impossible.
Указанный технический результат достигается за счет применения миниджойстиков с малым ходом управляющих рукояток, расположенных на ручке управления.  The specified technical result is achieved through the use of mini-joysticks with a small stroke of the control handles located on the control handle.
Основные отличия описываемого изобретения заключаются в следующем. Отличия по п.1 формулы The main differences of the described invention are as follows. The differences according to claim 1 of the formula
1.1 Каждая ручка управления выполнена в виде фигуры, от верхней части которой отходит в сторону или огибает ручку управления фигурная полка. На фигурной полке ручки управления установлено не менее одного миниджойстика.  1.1 Each control handle is made in the form of a figure, from the upper part of which moves to the side or goes around the control handle of a figured shelf. At least one mini-joystick is installed on the curly shelf of the control handle.
Во всех известных реализациях джойстиков миниджойстики устанавливались в верхней части ручки управления и приводились в действие большим пальцем руки. В предлагаемом варианте миниджойстики дополнительно расположены на фигурной полке в области досягаемости подушечки первой фаланги среднего или указательного пальцев руки пилота, охватывающей ручку управления. Это позволяет дополнительно включить в процесс управления указательный или средний палец, что расширяет маневренные возможности системы управления.  In all known joystick implementations, mini-joysticks are mounted on the top of the control handle and are actuated by the thumb. In the proposed embodiment, the mini-joysticks are additionally located on the curly shelf in the reach of the pillows of the first phalanx of the middle or index finger of the pilot’s hand, covering the control handle. This allows you to further include the index or middle finger in the control process, which expands the maneuverability of the control system.
1.2. В нижней части места отхода фигурной полки от средней части ручки управления установлен, по крайней мере, еще один миниджойстик.  1.2. At least one more mini-joystick is installed in the lower part of the place where the curly shelf departs from the middle part of the control handle.
Во всех известных реализациях джойстиков в верхней части ручки управления в зоне досягаемости указательного пальца размещались различные курки для управления оружием или кнопки. Установка в этой области миниджойстика позволяет расширить функциональность системы за счет более полного использования возможностей указательного пальца. Используя миниджойстик, можно формировать более сложные и функциональные сигналы управления. Например, при использовании миниджойстика вместо курка, можно подавать не только сигналы типа «0» и «1», но и сигналы, дифференцированные по направлению. Система понимает, что произведено нажатие вниз, влево или право. Это позволяет формировать более сложные сигналы управления. В известных системах управления такого нет.  In all known implementations of the joysticks, various triggers for controlling weapons or buttons were placed at the top of the control handle in the reach of the index finger. The installation in this area of the mini-joystick allows you to expand the functionality of the system due to a more complete use of the capabilities of the index finger. Using the mini-joystick, it is possible to form more complex and functional control signals. For example, when using the mini-joystick instead of the trigger, you can send not only signals of the “0” and “1” type, but also signals differentiated in direction. The system understands that it is pressed down, left, or right. This allows the formation of more complex control signals. In known control systems, this is not.
Отличия по п.2 формулы  Differences in claim 2 of the formula
2. Устройство содержит ручку управления для левой руки и ручку управления для правой руки, которые являются зеркальными копиями друг друга, а их функции разделяются на «основную» и «вспомогательную» в зависимости от того, является ли оператор левшой, либо правшой, и устанавливаются оператором программным путем. 2. The device comprises a control knob for the left hand and a control knob for the right hand, which are mirror copies of each other, and their functions are divided into “main” and “auxiliary” depending on whether the operator is left-handed or right-handed, and are set by the operator programmatically.
2.1. В известных системах управления, например, самолетами, как правило, используется по одному джойстику на пилота. При этом джойстики установлены либо посередине, либо справа от пилота, и не дифференцированы для управления левой или правой рукой. От этого ухудшается функциональность устройства.  2.1. In known control systems, for example, airplanes, as a rule, one joystick is used per pilot. In this case, the joysticks are installed either in the middle or to the right of the pilot, and are not differentiated to control the left or right hand. This affects the functionality of the device.
В предлагаемом решении на одного пилота установлены по две ручки управления, что позволяет полностью задействовать возможности обеих рук по управлению аппаратом. Зеркальность создает максимальные удобства для пилота, так как ручки управления адаптированы к анатомическим особенностям каждой руки.  In the proposed solution, two control knobs are installed on one pilot, which allows you to fully use the capabilities of both hands to control the device. Mirroring creates maximum comfort for the pilot, as the control knobs are adapted to the anatomical features of each hand.
В патенте N°2333527 также показаны две симметричные части полиджойстика. Хотя в формуле и описании этого патента ничего не сказано о функциональном смысле симметричности полиджойстика, наличие двух симметричных частей может считаться зеркальностью конструкции, а значит, в какой-то степени может считаться известным решением.  Patent No. 2333527 also shows two symmetrical parts of the joystick. Although the formula and description of this patent do not say anything about the functional sense of the symmetry of the joystick, the presence of two symmetrical parts can be considered a mirror image of the structure, and therefore, to some extent, can be considered a well-known solution.
Однако, в рамках ограничительной части заявленной формулы, по которой «устройство ввода информации, содержащее не менее двух ручек управления, ... средняя часть которых имеет форму, адаптированную для охвата кистью руки» это отличие является новым, так как у аналога вообще отсутствуют ручки управления, охватываемые кистями рук, что порождает множество помех, являющих его ключевыми недостатками.  However, in the framework of the restrictive part of the claimed formula, according to which "an information input device containing at least two control knobs, ... the middle part of which has a shape adapted to be covered by the hand", this difference is new, since the analogue does not have handles at all controls covered by the hands, which causes a lot of interference, which are its key shortcomings.
2.2. Пилот, в зависимости от своих анатомических особенностей, сам выбирает, какая ручка у него будет «основная», а какая «вспомогательная», в зависимости от того, является он левшой, либо правшой. В зависимости от выбора оператора функции ручек устанавливаются программным путем. Это позволяет максимально адаптировать систему управления к особенностям пилота и повышает маневренность аппарата в целом.  2.2. The pilot, depending on his anatomical features, chooses which handle he will have “primary” and which “auxiliary”, depending on whether he is left-handed or right-handed. Depending on the choice of the operator, the functions of the handles are set programmatically. This allows you to adapt the control system to the characteristics of the pilot and increases the maneuverability of the device as a whole.
3. Функции миниджойстиков, расположенных на ручках управления, устанавливаются оператором программным путем, что может считаться дополняющим и новым.  3. The functions of the mini-joysticks located on the control sticks are set by the operator programmatically, which can be considered complementary and new.
4. Ручки управления соединены с объектом управления неподвижно или с возможностью регулировки их положения. 4. The control knobs are connected to the control object motionlessly or with the ability to adjust their position.
Во всех известных устройствах ручки управления подвижны и должны отклоняться для управления аппаратом. В предложенном устройстве все управление аппаратом осуществляется миниджойстиками, расположенными на ручках управления, поэтому необходимость в подвижности ручек управления отпадает, и они используются как разгрузочные ручки, за которые пилот может держаться при действии на него перегрузок и снимающие нагрузку с рук. Для управления гиперманевренными аппаратами в условиях непосредственного пилотирования и действия перегрузок ручки управления могут быть прочно соединены с объектом управления с возможностью регулировки их расположения перед полетом. При этом пилот имеет возможность, держась за ручки, снимать перегрузки, действующие на его тело и руки, сосредотачиваясь на управлении пальцами.  In all known devices, the control knobs are movable and must be tilted to control the apparatus. In the proposed device, all control of the device is carried out by mini-joysticks located on the control knobs, so there is no need for mobility of control knobs, and they are used as unloading handles, for which the pilot can hold under the influence of overloads and remove the load from the hands. To control hypermaneuverable devices in the conditions of direct piloting and the action of overloads, the control sticks can be firmly connected to the control object with the possibility of adjusting their location before the flight. In this case, the pilot has the ability, holding hands, to remove the overload acting on his body and hands, focusing on the management of the fingers.
5. Ручки управления установлены неподвижно на общем или на раздельных основаниях, имеющих возможность свободного перемещения. Такой вариант устройства удобно применять при управлении беспилотными летательными аппаратами с земли. Для условий дистанционного управления и компьютерных игр ручки управления могут быть установлены на общем или на раздельных основаниях, имеющих возможность свободного перемещения по рабочему столу оператора.  5. The control knobs are mounted motionless on a common or on separate bases, with the possibility of free movement. This version of the device is convenient to use when controlling unmanned aerial vehicles from the ground. For conditions of remote control and computer games, the control knobs can be installed on a common or on separate bases, with the ability to freely move around the operator’s desktop.
Описание фигур чертежей Description of the figures of the drawings
Предлагаемое изобретение поясняется фигурами 1 - 10.  The invention is illustrated by figures 1 to 10.
на Фиг.1 - ручка управления для левой руки (вид слева) figure 1 - control knob for the left hand (left view)
на Фиг.2 - ручка управления для левой руки (вид спереди) figure 2 - control knob for the left hand (front view)
на Фиг.З - ручка управления для правой руки (вид спереди) on Fig.Z - control knob for the right hand (front view)
на Фиг.4 - ручка управления для правой руки (вид справа) figure 4 - control knob for the right hand (right view)
на Фиг.5 - вариант управления при помощи большого, указательного и среднего пальцев figure 5 is a control option using the thumb, index and middle fingers
на Фиг.6 - вариант управления при помощи большого и указательного пальцев figure 6 - control option using the thumb and forefinger
на Фиг.7 - левая ручка управления, соединенная с объектом управления на Фиг.8 - правая ручка управления, соединенная с объектом управления на Фиг.9 - левая ручка управления, установленная на отдельном основании на Фиг.10 - правая ручка управления, установленная на отдельном основании figure 7 - left control knob connected to the control object in Fig.8 - the right control knob connected to the control object in Fig.9 - the left control knob mounted on a separate base; Fig.10 - the right control knob mounted on a separate base
На фигурах 1 - 10 цифрами обозначены:  In figures 1 to 10, the numbers indicate:
1 - ручка управления  1 - control knob
2 - средняя часть ручки управления  2 - the middle part of the control knob
3 - миниджойстик  3 - mini joystick
4 - фигурная полка  4 - figured shelf
5 - место отхода фигурной полки  5 - place of departure of the figured shelf
6 - ручка управления для левой руки  6 - control knob for the left hand
7 - ручка управления для правой руки  7 - control knob for the right hand
8 - объект управления (корпус летательного аппарата) общее или раздельное основание ручки управления  8 - control object (aircraft body) common or separate base of the control handle
9 - общее или раздельное основание ручки управления  9 - common or separate base of the control handle
Принцип осуществления Principle of implementation
Варианты выполнения устройства, показанные на рисунках, состоят из двух ручек управления 1. Средняя часть ручек управления 2 имеет форму, адаптированную для охвата кистью руки. В верхней части ручек управления установлены два миниджойстика 3.  The embodiments of the device shown in the figures consist of two control knobs 1. The middle part of the control knobs 2 has a shape adapted to be covered by a hand. At the top of the control knobs two mini-joysticks 3 are installed.
Каждая ручка управления 1 выполнена в виде фигуры, от верхней части которой отходит в сторону или огибает ручку управления фигурная полка 4, на которой тоже установлено два миниджойстика 3.  Each control handle 1 is made in the form of a figure, from the upper part of which moves to the side or goes around the control handle of the figured shelf 4, on which two mini-joysticks 3 are also installed.
В нижней части места отхода фигурной полки 5 от средней части ручки управления 2 установлен еще один миниджойстик. Всего каждая ручка управления содержит 5 миниджойстиков.  In the lower part of the place of departure of the figured shelf 5 from the middle part of the control handle 2, there is another mini-joystick. In total, each control knob contains 5 mini-joysticks.
Устройство содержит ручку управления для левой руки 6 и ручку управления для правой руки 7, которые являются зеркальными копиями друг друга, а их функции разделяются на «основную» и «вспомогательную» в зависимости от того, является ли оператор левшой, либо правшой, и устанавливаются оператором программным путем. Функции миниджойстиков 3, расположенных на ручках управления 6 и 7, устанавливаются оператором программным путем. The device contains a control knob for the left hand 6 and a control knob for the right hand 7, which are mirror copies of each other, and their functions are divided into “main” and “auxiliary” depending on whether the operator is left-handed or right-handed, and installed operator software. Functions mini-joysticks 3 located on the control knobs 6 and 7 are set by the operator programmatically.
Могут быть два варианта выполнения устройства. В первом варианте There may be two embodiments of the device. In the first version
(фиг. 7, 8) ручки управления 6 и 7 соединены с объектом управления неподвижно или с возможностью регулировки их положения. Этот вариант предназначен для использования в летательных аппаратах, подвергающихся действию перегрузок. (Fig. 7, 8) control knobs 6 and 7 are connected to the control object motionlessly or with the possibility of adjusting their position. This option is intended for use in aircraft subject to overload.
Во втором варианте (фиг. 9, 10) ручки управления 6 и 7 установлены на общем или на раздельных основаниях, имеющих возможность свободного перемещения. Этот вариант предназначен для использования в комфортных условиях, в игровых симуляторах, дистанционного управления гиперманевренными беспилотными аппаратами в условиях, когда оператор не подвергается действию перегрузок. Устройство работает следующим образом. Перед сеансом управления, оператор выбирает, какая ручка у него будет «основная», а какая «вспомогательная», в зависимости от того, является ли он левшой либо правшой. В зависимости от выбора оператора функции ручек управления 6 и 7 устанавливаются программным путем. Это позволяет максимально адаптировать систему управления к особенностям пилота и повышает маневренность аппарата в целом.  In the second embodiment (Fig. 9, 10) the control knobs 6 and 7 are installed on a common or on separate bases, with the possibility of free movement. This option is intended for use in comfortable conditions, in game simulators, remote control of hyper-maneuverable drones in conditions when the operator is not exposed to overloads. The device operates as follows. Before a control session, the operator chooses which handle he will have “primary” and which “auxiliary”, depending on whether he is left-handed or right-handed. Depending on the choice of the operator, the functions of the control knobs 6 and 7 are set by software. This allows you to adapt the control system to the characteristics of the pilot and increases the maneuverability of the device as a whole.
Затем, в зависимости от вида выполняемых задач оператором программным путем по известным алгоритмам устанавливаются функции всех десяти миниджойстиков 3, расположенных на ручках управления 6 и 7. Обычно это функции управления разнообразными агрегатами и системами самолета, космического аппарата и т.п. После назначения функций оператор производит управление аппаратом.  Then, depending on the type of tasks performed by the operator, the functions of all ten mini-joysticks 3 located on the control knobs 6 and 7 are installed using the known algorithms in a programmatic way. Typically, these are functions for controlling various units and systems of an airplane, spacecraft, etc. After assigning functions, the operator controls the device.
Преимуществом устройства является возможность использования для управления трех ведущих и самых развитых пальцев каждой руки одновременно.  The advantage of the device is the ability to use to control the three leading and most developed fingers of each hand at the same time.
На фиг. 5 показано одновременное управление большим, указательным и средним пальцами, а ни фиг. 6 одновременное управление большим и указательным пальцами. In FIG. 5 shows the simultaneous control of the thumb, forefinger and middle finger, and not FIG. 6 simultaneous control of large and forefinger.
Возможность одновременного управления сразу тремя пальцами каждой руки позволяет осуществлять управление летательными аппаратами и космическими аппаратами по сложнейшим траекториям, что должно повысить шансы на победу в воздушном или космическом бою.  The ability to simultaneously control immediately with three fingers of each hand allows you to control aircraft and spacecraft along the most complex paths, which should increase the chances of winning an air or space battle.
Известно, что 70-80 % поверхности кабин летательных аппаратов и космических кораблей заполнено коммутационными элементами в виде кнопок, тумблеров и переключателей. Большая часть их продублирована и используется редко, но в аварийных ситуациях они представляют собой травмоопасные элементы.  It is known that 70-80% of the surface of aircraft and spacecraft cabins is filled with switching elements in the form of buttons, toggle switches and switches. Most of them are duplicated and rarely used, but in emergency situations they are traumatic elements.
Коммутационные элементы в кабине мешают размещению там подушек безопасности, которые могли бы спасти пилотов при аварийных посадках, снижают эргономичность систем управления, увеличивают их размеры и массу, усложняют управление в условиях дефицита времени, действия перегрузок и вибраций.  Switching elements in the cockpit interfere with the placement of airbags there that could save pilots during emergency landings, reduce the ergonomics of control systems, increase their size and weight, and complicate control in conditions of time pressure, overloads and vibrations.
Предложенное устройство ввода информации для гиперманевренных аппаратов при использовании многофункциональных или полиморфных переключателей поддерживает современную тенденцию виртуализации коммутационных элементов путем их отображения на дисплеях летательного аппарата. Чем больше кнопок, тумблеров и переключателей будут виртуальными, тем больше можно снизить вес систем управления.  The proposed information input device for hypermaneuverable devices using multifunctional or polymorphic switches supports the current trend of virtualization of switching elements by displaying them on aircraft displays. The more buttons, toggle switches and switches are virtual, the more you can reduce the weight of control systems.
Чистое время формирования управляющей команды без учета времени реакции пилота складывается из времени перемещения руки к органу управления tM и времени непосредственного действия на орган управления td, т. е. T = tM + fA The net time of formation of the control team without taking into account the reaction time of the pilot is the sum of the time the hand moves to the control element t M and the time of direct action on the control element t d , i.e., T = t M + f A
Эти параметры существенно зависят от конструкции органов управления и их размещения. Время перемещения зависит от скорости руки Круки, которая в среднем равна 2 м/с, и расстояния R, до г'-го органа управления, т. е. tM = Л,- / VvyKn. These parameters significantly depend on the design of the controls and their location. The travel time depends on the speed of Kruka’s hand, which is on average 2 m / s, and the distance R, to the r ' governing body, i.e. t M = Л, - / V vyKn .
Усредненное время доступа к органам управления истребителя при среднем расстоянии до них в 0,48 м составит 0,24 с.  The average access time to the fighter’s controls with an average distance of 0.48 m to them is 0.24 s.
В то же время, максимальное время доступа пальцев пилота к миниджоистикам предлагаемого устройства при среднем расстоянии до нихAt the same time, the maximum access time for the pilot’s fingers to minijoists of the proposed device with an average distance to them
36 мм будет равно 0,018 с. 36 mm will be equal to 0.018 s.
Следовательно, применение полиджойстиков позволяет сократить время доступа к органам управления более чем в 12 раз. Минимальное время совершения маневра, требующего произвести полный ход ручки управления на основе джойстика (примерно 150 мм) из одного крайнего положения в другое, составит td = 0,15 / 2 = 0,075 с. Consequently, the use of multi-joysticks can reduce the access time to the controls by more than 12 times. The minimum time to complete a maneuver requiring a full stroke of the control stick based on the joystick (approximately 150 mm) from one extreme position to another will be t d = 0.15 / 2 = 0.075 s.
В то же время полный ход ручки миниджойстика не превышает 10 мм, а значит, время действия при скорости перемещения пальца 2 м/с составит td = 0,01 / 2 = 0,005 с. Это примерно в 15 раз быстрее, чем при управлении обычным джойстиком. At the same time, the full stroke of the handle of the mini-joystick does not exceed 10 mm, which means that the action time at a finger speed of 2 m / s will be t d = 0.01 / 2 = 0.005 s. This is about 15 times faster than using a conventional joystick.
Предложение позволяет создавать системы ввода информации, пригодные для управления гиперманевренными летательными и космическими аппаратами, в том числе беспилотными, значительно ускоряет формирование управляющих команд и снижает вес систем управления. Предложение может найти военное применение для управления гиперманевренньши беспилотными летательными аппаратами.  The proposal allows the creation of information input systems suitable for controlling hyper-maneuverable aircraft and spacecraft, including unmanned ones, significantly speeds up the formation of control teams and reduces the weight of control systems. The proposal may find military application for controlling hypermaneuverable unmanned aerial vehicles.

Claims

Формула Formula
1. Устройство ввода информации в ЭВМ, содержащее не менее двух ручек управления, в верхней части которых установлен, по меньшей мере, один миниджойстик, а средняя часть имеет форму, адаптированную для охвата кистью руки, отличающееся тем, что каждая ручка управления выполнена в виде фигуры, от верхней части которой отходит в сторону или огибает ручку управления фигурная полка, на которой установлено не менее одного миниджойстика, а в нижней части места отхода фигурной полки от средней части ручки управления установлен, по крайней мере, еще один миниджойстик.  1. A computer data input device containing at least two control knobs, at least one mini-joystick is installed in the upper part, and the middle part has a shape adapted to be covered by a hand, characterized in that each control knob is made in the form at least one mini-joystick is mounted on the side or around the control handle, and at least one more Ying mini joystick.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит ручку управления для левой руки и ручку управления для правой руки, которые являются зеркальными копиями друг друга, а их функции разделяются на «основную» и «вспомогательную» в зависимости от того, является ли оператор левшой, либо правшой, и устанавливаются оператором программным путем.  2. The device according to claim 1, characterized in that it contains a control knob for the left hand and a control knob for the right hand, which are mirror copies of each other, and their functions are divided into "main" and "auxiliary" depending on whether the operator is left-handed or right-handed, and are set by the operator programmatically.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что функции миниджойстиков, расположенных на ручках управления, устанавливаются оператором программным путем.  3. The device according to claim 2, characterized in that the functions of the mini-joysticks located on the control sticks are set by the operator programmatically.
4. Устройство по п.1 отличающееся тем, что ручки управления соединены с объектом управления неподвижно или с возможностью регулировки их положения.  4. The device according to claim 1, characterized in that the control knobs are connected to the control object motionlessly or with the possibility of adjusting their position.
5. Устройство по п.1 отличающееся тем, что ручки управления установлены на общем или на раздельных основаниях, имеющих возможность свободного перемещения.  5. The device according to claim 1, characterized in that the control knobs are mounted on a common or separate basis, with the possibility of free movement.
PCT/RU2012/000448 2012-03-19 2012-06-08 Information input device - polyjoystick for hypermanoeuver control WO2013141746A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012110549 2012-03-19
RU2012110549/08A RU2497177C1 (en) 2012-03-19 2012-03-19 Information input device/poly-joystick for hyper-manoeuvre control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013141746A1 true WO2013141746A1 (en) 2013-09-26

Family

ID=49223066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000448 WO2013141746A1 (en) 2012-03-19 2012-06-08 Information input device - polyjoystick for hypermanoeuver control

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2497177C1 (en)
WO (1) WO2013141746A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722651C1 (en) * 2019-12-06 2020-06-02 Александр Викторович Атаманов Device for control of manned aircrafts of vertical take-off and landing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060012574A1 (en) * 2000-01-20 2006-01-19 Oliver Kauk Data entry device
US7170420B2 (en) * 2003-11-13 2007-01-30 James Phifer Ergonomic television remote control
US20090090208A1 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Caterpillar Inc. Joystick offset controls
US20110282519A1 (en) * 2009-01-20 2011-11-17 Husqvarna Ab Control system for a remote control work machine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69623903T2 (en) * 1995-05-10 2003-05-15 Nintendo Co Ltd ACTUATING DEVICE WITH ANALOG STICK COVER

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060012574A1 (en) * 2000-01-20 2006-01-19 Oliver Kauk Data entry device
US7170420B2 (en) * 2003-11-13 2007-01-30 James Phifer Ergonomic television remote control
US20090090208A1 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Caterpillar Inc. Joystick offset controls
US20110282519A1 (en) * 2009-01-20 2011-11-17 Husqvarna Ab Control system for a remote control work machine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2497177C1 (en) 2013-10-27
RU2012110549A (en) 2013-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2638049C2 (en) Grip of control unit side arm
US9567065B2 (en) Vehicle armrest
US10004981B2 (en) Input method and apparatus
US10664002B2 (en) Multi-degrees-of-freedom hand held controller
US9999833B2 (en) Hand-held controllers with capacitive touch sensors for virtual-reality systems
CA2835499C (en) Controller
WO2004010370A2 (en) Hand-held computer interactive device
US6184867B1 (en) Input for three dimensional navigation using two joysticks
US9715328B2 (en) Mission system adapted for use in a strongly disturbed environment perturbed by movements of the carrier
WO2013141746A1 (en) Information input device - polyjoystick for hypermanoeuver control
US8740665B1 (en) Portable cockpit yoke assembly for mounting on a radio controlled transmitter used with a model airplane
Garcia et al. HandiFly: towards interactions to support drone pilots with disabilities
KR102651923B1 (en) Aircraft control system and associated aircraft
US3271532A (en) Three-axis finger tip controller for switches
US9084490B2 (en) Man-machine interface with pointer means and an armrest, and a vehicle
RU2356793C1 (en) Aircraft steering column
EP2308752A1 (en) Cockpit handgrip and armrest with at least one control operable by the ocupant whilst resting his forearm on the armrest.
Kim et al. Intuitive Drone Control using Motion Matching between a Controller and a Drone
WO2011042746A1 (en) Vehicle armrest
EP3670334B1 (en) Hand-operable man-machine interface for aircraft, drone remote control systems, flight simulators, spacecraft and the like
Chua et al. Interactive methods of tele-operating a single unmanned ground vehicle on a small screen interface
RU2722651C1 (en) Device for control of manned aircrafts of vertical take-off and landing
KR102619427B1 (en) Game Controller Apparatus to Improve Accessibility for Disabled People
CA2716888C (en) Vehicle armrest with controls
WO2022230394A1 (en) Input assisting device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12872245

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12872245

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1