DE102005011432A1 - Data glove for virtual-reality-system, has reference body comprising hand reference points identified as reference points by infrared camera, and retaining unit retaining person`s finger tip and comprising finger reference points - Google Patents

Data glove for virtual-reality-system, has reference body comprising hand reference points identified as reference points by infrared camera, and retaining unit retaining person`s finger tip and comprising finger reference points Download PDF

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Abstract

The glove has a reference body comprising spatially separated hand reference points identified (210 -214) as reference points by a camera. A retaining unit designed as a rigid body retains a finger tip or a part of fingers of a test person. The unit has finger reference points (25 - 27) identified as reference points by the camera. The glove is designed such that the reference body is arranged on the back of the hand of the person. An independent claim is also included for a method for manufacturing a motor vehicle or a component of the vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft einen Datenhandschuh.The The invention relates to a data glove.

Derarige Datenhandschuhe sind z.B. in Verbindung mit virtuellen Techniken einsetzbar, die insbesondere im Produkt-Entstehungs-Prozess in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen können. Neben der reinen Visualisierung in CAx-Systemen und der Visualisierung unter Echtzeit-Bedingungen in Virtual-Reality-Systemen (VR) oder Augmented-Reality-Systemen (AR) umfasst dies auch so genannte interaktive und immersive Anwendungen. Solche Anwendungen können zum Beispiel eingesetzt werden, um Ergonomie-Untersuchungen und virtuelle Montagen durchzuführen.secure such Data gloves are e.g. in conjunction with virtual techniques can be used, in particular in the product development process in the automotive industry can be used. Next pure visualization in CAx systems and visualization under real-time conditions in virtual reality systems (VR) or Augmented reality systems (AR) also includes this so-called interactive and immersive applications. Such applications can be used, for example to carry out ergonomic examinations and virtual montages.

Da der Mensch bei interaktiven und immersiven Anwendungen unmittelbares Element im gesamten Regelkreis ist, unterliegen diese Applikationen strengeren Echtzeit-Bedingungen. Um diesen Regelkreis stabil zu gestalten, sollte die Bildrate (neue Informationen) mindestens etwa 10 Bilder/s betragen, möglichst jedoch 20 bis 25 Bilder/s. Neben den stringenten Echtzeitbedingungen ist es für eine erfolgreiche Durchführung solcher Aufgaben wünschenswert, möglichst intuitiv agieren zu können. Dazu können Schnittstellen in Hardware und Software vorgesehen werden, die diesen Anspruch erfüllen können. Zu den Hardware-Schnittstellen gehören z.B. Displays, Datenhandschuhe zum Greifen und für die Gestik, Kraftfeedback bzw. ganz allgemein haptisches Feedback. Datenhandschuhe sind u. a. aus der WO 02/37466 A1 und der JP 082856627 A bekannt. Derartige Datenhandschuhe sind insbesondere von handschuhartigen Eingabevorrichtungen zu unterscheiden, wie sie z.B. die US 2003/0006962 A1 und die US 2004/0012574 A1 offenbaren. Datenhandschuhe für vorgenannte Anwendungen können z.B. von Virtual Technologies bezogen werden. Diese Datenhandschuhe werden auch mit zusätzlichen haptischen Feedbacks ausgestattet („Force Feedback", Fa. Virtual Technologies). Entweder sind diese mechanisch (z.B. mit Seilzügen) oder pneumatisch (mit Luftkissen) ausgestattet. Bei der Seilzug-Lösung entstehen auch Kräfte größerer Art, die die Finger zurückziehen können.Since humans are an immediate element in the entire control loop for interactive and immersive applications, these applications are subject to stricter real-time conditions. To make this loop stable, the frame rate (new information) should be at least about 10 fps, but preferably 20 to 25 fps. In addition to the stringent real-time conditions, it is desirable for successful completion of such tasks to be as intuitive as possible. For this purpose, interfaces in hardware and software can be provided which can fulfill this requirement. The hardware interfaces include, for example, displays, data gloves for grasping and gestures, force feedback and generally haptic feedback. Data gloves are inter alia from WO 02/37466 A1 and the JP 082856627 A known. Such data gloves are to be distinguished in particular from glove-type input devices, as disclosed, for example, US 2003/0006962 A1 and US 2004/0012574 A1. Data gloves for the aforementioned applications can be obtained, for example, from Virtual Technologies. These data gloves are also equipped with additional haptic feedbacks ("Force Feedback", Virtual Technologies), either mechanically (eg with wire rope hoists) or pneumatically (with air cushions) equipped with the rope hoist solution also larger forces, the the fingers can withdraw.

Es ist Aufgabe der Erfindung, virtuelle interaktive oder immersive Anwendungen, insbesondere für den Produkt-Entstehungs-Prozess, in der Automobilindustrie zu verbessern bzw. einen verbesserten Herstellungsprozess für ein Kraftfahrzeug anzugeben.It The object of the invention is virtual interactive or immersive Applications, especially for the product development process to improve in the automotive industry or to provide an improved manufacturing process for a motor vehicle.

Vorgenannte Aufgabe wird durch einen Datenhandschuh mit einem Referenzkörper gelöst, der zumindest zwei räumlich getrennte mittels einer, insbesondere als Infrarotkamera ausgestalteten, Kamera als Referenzpunkte identifizierbare Handreferenzpunkte umfasst, wobei der Datenhandschuh zumindest ein Aufnahmeelement zur Aufnahme einer Fingerspitze eines Probanden oder eines Teils eines Fingers des Probanden umfasst, und wobei das Aufnahmeelement zumindest einen mittels der Kamera oder einer weiteren, insbesondere als Infrarotkamera ausgestalteten, Kamera als Referenzpunkt identifizierbaren Fingeneferenzpunkt umfasst. Ein Datenhandschuh im Sinne der Erfindung ist nicht auf einen Handschuh im engen Sinne beschränkt. Vielmehr soll ein Datenhandschuh im Sinne der Erfindung auch Vorrichtungen einbeziehen, die lediglich einen Teil einer menschlichen Hand abdecken.The aforementioned Task is solved by a data glove with a reference body, at least two spatially separated by means of a, in particular designed as an infrared camera, Includes reference reference points identifiable hand reference points, wherein the data glove at least one receiving element for receiving a fingertip of a subject or part of a finger of the subject, and wherein the receiving element at least one by means of the camera or another, in particular designed as an infrared camera, Camera as a reference point identifiable finger reference point includes. A data glove according to the invention is not on a glove limited in the narrow sense. Rather, a data glove in the context of the invention, devices involve only part of a human hand.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Fingerreferenzpunkt ein Leuchtmittel, insbesondere eine LED.In Advantageous embodiment of the invention comprises the finger reference point a lighting means, in particular an LED.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Referenzkörper zumindest vier, insbesondere fünf, räumlich getrennte Handreferenzpunkte.In Further advantageous embodiment of the invention comprises the reference body at least four, especially five, spatial separate hand reference points.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Datenhandschuh derart ausgestaltet, dass der Referenzkörper (bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Datenhandschuhs) auf einem Handrücken des Probanden angeordnet ist.In Furthermore, an advantageous embodiment of the invention is the data glove designed such that the reference body (when used as intended of the data glove) on a back of the subject is.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Datenhandschuh einen, vorteilhafterweise mit dem Aufnahmeelement verbundenen, Aktor zur Erzeugung einer haptischen Rückkopplung.In Further advantageous embodiment of the invention comprises the Data glove one, advantageously with the receiving element connected, actuator for generating a haptic feedback.

Kraft-Feedback-Vorrichtungen die der haptischen Rückkopplung dienen können sind z.B. aus folgenden Literaturstellen bekannt:

  • – Bergamasco, M.: The GLAD-IN-ART Project, Virtual Reality, Anwendungen und Trends in Forschung und Praxis, IPA/IAO Forum, Springer Verlag, Berlin, S. 251–258, 1993
  • – Bergamasco, M.: Theoretical Study and Experiments on Internal and External Force Replication, IEEE Workshop on Force Display on Virtual Environments and its Application to robotic Teleoperation, IEEE, New York, 1993
  • – Burdea, C.G.: Force and Touch Feedback for Virtual Reality, ISBN 0-471-02141-5, John Wiley & Sons, New York, 1996
  • – Frank-Lothar Krause, Trac Tang, Ulrich Ahle (Hrsg.), Abschlußbericht Leitprojekt Integrierte Virtuelle Produktentstehung, hier Teilprojekt 4.2, Entwicklung und Test eines Kraftffedback-Systems für die virtuellen Umgebungen, S. 125 ff., bmb+f, PT Forschungszentrum Karlsruhe, Juni 2002.
Force feedback devices which can serve the haptic feedback are known, for example, from the following references:
  • Bergamasco, M .: The GLAD-IN-ART Project, Virtual Reality, Applications and Trends in Research and Practice, IPA / IAO Forum, Springer Verlag, Berlin, pp. 251-258, 1993
  • Bergamasco, M .: Theoretical Study and Experiments on Internal and External Force Replication, IEEE Workshop on Force Display on Virtual Environments and its Application to Robotic Teleoperation, IEEE, New York, 1993
  • - Burdea, CG: Force and Touch Feedback for Virtual Reality, ISBN 0-471-02141-5, John Wiley & Sons, New York, 1996
  • - Frank-Lothar Krause, Trac Tang, Ulrich Ahle (ed.), Final Report Lead Project Integrated Virtual Product Development, here Subproject 4.2, Development and Test of a Force Feedback System for Virtual Environments, p. 125 ff., Bmb + f, PT For Karlsruhe Research Center, June 2002.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Aktor eine Aktorschicht, deren Volumen mittels einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stromes veränderbar ist. Die Aktorschicht ist dabei vorteilhafterweise innerhalb eines zylinderartigen Elementes zur Aufnahme der Fingerspitze des Probanden oder eines Teil eines Fingers des Probanden, innerhalb des Aufnahmeelementes, wobei das Aufnahmeelement als starrer Körper oder zum Teil als starrer Körper ausgestaltet ist, oder innerhalb eines als starrer Körper ausgestalteten Teils des Aufnahmeelementes angeordnet. Dabei wird ein Teil eines Fingers des Probanden oder einer Fingerspitze bzw. eine Fingerspitze des Probanden (bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Datenhandschuhs) von der Aktorschicht ganz oder teilweise umschlossen.In Further advantageous embodiment of the invention comprises the Aktor an actuator layer whose volume by means of an electric Voltage or an electric current is changeable. The actuator layer is advantageously within a cylinder-like element for recording the fingertip of the subject or a part of a Fingers of the subject, within the receiving element, the Pickup element as a rigid body or partly as a rigid body is designed, or within a designed as a rigid body Part of the receiving element arranged. This is part of a Fingers of the subject or a fingertip or fingertip of the subject (if the data glove is used as intended) completely or partially enclosed by the actuator layer.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Aktor eine Wicklung, deren Länge mittels einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stromes veränderbar ist. Dabei wird ein Teil eines Fingers des Probanden oder einer Fingerspitze bzw. eine Fingerspitze des Probanden (bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Datenhandschuhs) von der Wicklung umschlossen.In Further advantageous embodiment of the invention comprises the Actuator a winding whose length by means of an electrical voltage or an electric current variable is. This is part of a finger of the subject or a Fingertip or fingertip of the subject (when used as intended of the data glove) enclosed by the winding.

Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Virtual-Reality-System, insbesondere durch ein Virtual-Reality-System mit einem eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassenden Datenhandschuh, gelöst, wobei das Virtual-Reality-System zumindest eine, insbesondere als Infrarotkamera ausgestaltete, Kamera und ein Aufnahmeelement zur Aufnahme einer Fingerspitze eines Probanden oder eines Teils eines Fingers des Probanden umfasst, und wobei das Aufnahmeelement zumindest einen mittels der Kamera oder einer weiteren, insbesondere als Infrarotkamera ausgestalteten, Kamera als Referenzpunkt identifizierbaren Fingerreferenzpunkt umfasst. Ein Virtual-Reality-System in diesem Sinne soll nicht nur Virtual-Reality-Systeme im engen Sinne sondern z.B. auch Augmented-Reality-Systeme umfassen.The aforementioned The task is also performed by a virtual reality system, in particular through a virtual reality system with one or more of the foregoing Features comprehensive data glove, solved using the virtual reality system at least one, in particular designed as an infrared camera, camera and a receiving element for receiving a fingertip of a subject or part of a finger of the subject, and wherein the receiving element at least one by means of the camera or a further, in particular designed as an infrared camera, camera as a reference point identifiable finger reference point includes. A virtual reality system in this sense is not just meant to be virtual reality systems narrow sense but e.g. also include augmented reality systems.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Virtual-Reality-System zumindest vier, insbesondere als Infrarotkameras ausgestaltete, Kameras zur Identifizierung des Fingerreferenzpunktes.In Advantageous embodiment of the invention includes the virtual reality system at least four, in particular designed as infrared cameras, Cameras for identifying the finger reference point.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Virtual-Reality-System ein Auswertesystem zur Ermittlung der (räumlichen) Position zumindest eines Fingers des Probanden oder zumindest einer Fingerspitze des Probanden in Abhängigkeit eines Ausgangssignals der Kamera, in Abhängigkeit eines Ausgangssignals zumindest einer der zumindest vier Kameras oder in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der zumindest vier Kameras.In Further advantageous embodiment of the invention includes Virtual reality system an evaluation system for the determination of (spatial) Position of at least one finger of the subject or at least one Fingertip of the subject as a function of an output signal the camera, depending an output signal of at least one of the at least four cameras or depending on Output signals of the at least four cameras.

Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Herstellen eines Kraftfahrzeuges oder eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug gelöst, wobei das Kraftfahrzeug oder das Bauteil entworfen wird, wobei ein Virtual-Reality-Modell des Kraftfahrzeuges oder des Bauteils erzeugt wird, wobei das Virtual-Reality-Modell des Kraftfahrzeuges oder des Bauteils durch zumindest einen Probanden unter Verwendung eines eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassenden Datenhandschuhs oder eines eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassenden Virtual-Reality-Systems getestet wird, und wobei in Abhängigkeit dieses Tests das Kraftfahrzeug oder das Bauteil implementiert oder erneut entworfen wird.The aforementioned The object is also achieved by a method for producing a motor vehicle or a component for a motor vehicle solved, wherein the motor vehicle or the component is designed, wherein a Virtual reality model of the motor vehicle or component generated is, the virtual reality model of the motor vehicle or of the component by at least one subject using a one or more of the aforementioned features comprehensive data glove or one comprising one or more of the foregoing features Virtual Reality system is tested, and being dependent this test implements the motor vehicle or component or is redesigned.

Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.motor vehicle in the context of the invention is in particular an individual on the road usable land vehicle. Motor vehicles in the context of the invention especially not on land vehicles with internal combustion engine limited.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:Further Advantages and details will become apparent from the following description of exemplary embodiments. Showing:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Virtual-Reality-Systems, 1 an embodiment of a virtual reality system,

2 ein Ausführungsbeispiel eines Datenhandschuhs, 2 an embodiment of a data glove,

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Datenhandschuhs, 3 another embodiment of a data glove,

4 ein Ausführungsbeispiel eines Aufnahmeelementes zur Aufnahme einer Fingerspitze eines Probanden oder eines Teil eines Fingers des Probanden mit einem Aktor zur Erzeugung einer haptischen Rückkopplung, 4 An embodiment of a receiving element for receiving a fingertip of a subject or a part of a finger of the subject with an actuator for generating a haptic feedback,

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aufnahmeelementes mit einem Aktor zur Erzeugung einer haptischen Rückkopplung und 5 a further embodiment of a receiving element with an actuator for generating a haptic feedback and

6 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Kraftfahrzeuges oder eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug. 6 An embodiment of a method for producing a motor vehicle or a component for a motor vehicle.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Virtual-Reality-Systems 1. Das Virtual-Reality-System 1 umfasst zumindest vier, insbesondere als Infrarotkameras ausgestaltete, Kameras 10, 11, 12, 13 zur optischen Aufnahme eines Bildes von einem Probanden 3 in einer Versuchsanordnung 2 wie z.B. einer mit Monitoren ausgestatteten Sitzkiste. Das Virtual-Reality-System 1 umfasst zudem ein Auswertesystem 15 zur Ermittlung der (räumlichen) Position des Probanden 3 bzw. zumindest eines Fingers des Probanden 3 oder zumindest einer Fingerspitze des Probanden 3 in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der zumindest vier Kameras 10, 11, 12, 13. Zudem ist mittels des Auswertesystems 15 z. B. ein virtuelles Bild eines Kraftfahrzeuges und des Probanden 3 in einer räumlichen Zuordnung zu dem Kraftfahrzeug darstellbar. Geeignete Kameras und Auswertesysteme können z.B. von der A.R.T. advanced realtime tracking GmbH, Weilheim (www.ar-tracking.de) bezogen werden. 1 shows an embodiment of a virtual reality system 1 , The virtual reality system 1 includes at least four, in particular designed as infrared cameras, cameras 10 . 11 . 12 . 13 for optically capturing an image of a subject 3 in a test arrangement 2 such as a seat box equipped with monitors. The virtu al-reality system 1 also includes an evaluation system 15 to determine the (spatial) position of the subject 3 or at least one finger of the subject 3 or at least a fingertip of the subject 3 depending on output signals of the at least four cameras 10 . 11 . 12 . 13 , In addition, by means of the evaluation system 15 z. B. a virtual image of a motor vehicle and the subject 3 displayed in a spatial association with the motor vehicle. Suitable cameras and evaluation systems can be obtained, for example, from ART advanced realtime tracking GmbH, Weilheim (www.ar-tracking.de).

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Datenhandschuhs 40 für eine Hand 4 des Probanden 3. Der Datenhandschuh 40 umfasst einen Referenzkörper 21, der fünf räumlich durch Stäbe 215, 216, 217 und 218 getrennte mittels der Kameras 10, 11, 12, 13 als Referenzpunkte identifizierbare Handreferenzpunkte 210, 211, 212, 213 und 214 aufweist. Der Referenzkörper 21 ist auf einem Funk-IC 20 des Datenhandschuhs 40 zum Aufbau einer drahtlosen – in 1 mit Bezugszeichen 5 bezeichneten – Kommunikationsverbindung zwischen dem Auswertesystem 15 und dem Funk-IC 20 angeordnet. Der Datenhandschuh 40 ist derart ausgestaltet, dass der Referenzkörper 21 (bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Datenhandschuhs 40) auf einem Handrücken des Probanden 3 angeordnet ist. Dazu kann der Datenhandschuh 40 ein Befestigungsband 37 zur Befestigung des Funk-ICs 20 auf dem Handrücken des Probanden 3 aufweisen. 2 shows an embodiment of a data glove 40 for a hand 4 of the subject 3 , The data glove 40 includes a reference body 21 , the five spatially by bars 215 . 216 . 217 and 218 separated by means of the cameras 10 . 11 . 12 . 13 Hand reference points identifiable as reference points 210 . 211 . 212 . 213 and 214 having. The reference body 21 is on a radio IC 20 of the data glove 40 to build a wireless - in 1 with reference number 5 designated - communication link between the evaluation system 15 and the radio IC 20 arranged. The data glove 40 is designed such that the reference body 21 (if the data glove is used as intended 40 ) on the back of the person's hand 3 is arranged. This can be the data glove 40 a fastening tape 37 for mounting the radio IC 20 on the back of the subject 3 exhibit.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 umfasst der Datenhandschuh 40 für den Daumen, den Zeigefinder und den Mittelfinger der Hand 4 des Probanden 3 je ein – unter Bezugnahme auf 4 und 5 näher erläutertes – Aufnahmeelement 22, 23, 24 je mit einem mittels der Kameras 10, 11, 12, 13 als Referenzpunkt identifizierbaren, eine LED umfassenden oder als LED ausgestalteten Fingerreferenzpunkt 25, 26, 27. Die LEDs werden dabei über mit Bezugszeichen 30, 31 und 32 bezeichnete Zuleitungen von dem Funk-IC 20 mit elektrischer Energie versorgt. Der Funk-IC 20 wiederum kann drahtlos mit elektrischer Energie versorgt werden, kann einen nicht dargestellte Energiespeicher umfassen und/oder kann – wie in 3 dargestellt – über eine Zuleitung 36 mittels eines externen, von dem Probanden 3 tragbaren Energiespeicher 35 mit elektrischer Energie versorgt werden.In the embodiment according to 2 includes the data glove 40 for the thumb, the index finger and the middle finger of the hand 4 of the subject 3 one each - with reference to 4 and 5 closer explained - receiving element 22 . 23 . 24 each with one by means of the cameras 10 . 11 . 12 . 13 as a reference point identifiable, a LED comprehensive or designed as an LED finger reference point 25 . 26 . 27 , The LEDs are over with reference numerals 30 . 31 and 32 designated leads from the radio IC 20 supplied with electrical energy. The radio IC 20 in turn can be supplied with electrical energy wirelessly, may include an energy storage, not shown, and / or may - as in 3 shown - via a supply line 36 by means of an external, by the subject 3 portable energy storage 35 be supplied with electrical energy.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines – im wesentlichem dem Datenhandschuh 40 entsprechenden – Datenhandschuhs 41, wobei gleiche Bezugszeichen wie in 2 gleiche oder gleichartige Elemente bezeichnen. Während die Aufnahmeelemente 22, 23, 24 des Datenhandschuhs 40 separat ausgestaltet, d. h. nicht miteinander und nur mittels der Zuleitungen 30, 31 und 32 mit dem Funk-IC 20 verbunden, und einzeln auf den Daumen, den Zeigefinder bzw. den Mittelfinger der Hand 4 des Probanden 3 steckbar sind und während der Datenhandschuh 40 das Befestigungsband 37 zur Befestigung des Funk-ICs 20 auf dem Handrücken des Probanden 3 umfasst, sind bei dem Datenhandschuh 41 die Aufnahmeelemente 22, 23, 24 und der Funk-IC 20 in einem aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Handschuh integriert. Dabei ist zumindest der Referenzkörper 21 (sowie ggf. der Funk-IC 20) an der Außenseite des Handschuhs angeordnet. Der Handschuh kann z.B. als schwarzer Lederhandschuh ausgestaltet sein. 3 shows a further embodiment of a - essentially the data glove 40 corresponding - data glove 41 , wherein the same reference numerals as in 2 designate identical or similar elements. While the recording elements 22 . 23 . 24 of the data glove 40 configured separately, ie not with each other and only by means of the supply lines 30 . 31 and 32 with the radio IC 20 connected, and individually on the thumb, the index finger or the middle finger of the hand 4 of the subject 3 are pluggable and while the data glove 40 the fastening tape 37 for mounting the radio IC 20 on the back of the subject 3 are included in the data glove 41 the receiving elements 22 . 23 . 24 and the radio IC 20 integrated in a glove, not shown for reasons of clarity. At least the reference body is 21 (and possibly the wireless IC 20 ) are arranged on the outside of the glove. The glove can be configured, for example, as a black leather glove.

4 zeigt am Beispiel eines Querschnittes des Aufnahmeelementes 22 ein Ausführungsbeispiel zur vorteilhaften Ausgestaltung der Aufnahmeelemente 22, 23 bzw. 24. Das Aufnahmeelement 22 umfasst eine LED 250 zur Beleuchtung des Fingerreferenzpunktes 25. In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Datenhandschuh 40 bzw. 41 einen mit dem Aufnahmeelement 22 verbundenen Aktor zur Erzeugung einer haptischen Rückkopplung umfasst. Zur Implementierung eines derartigen Aktors umfasst das Aufnahmeelement 22 in vorteilhafter Ausgestaltung einen zylinderartigen starren Körper 50 (Fingerhut) zur Aufnahme der Fingerspitze des Mittelfingers des Probanden 3, wobei innerhalb des zylinderartigen starren Körpers 50 eine Aktorschicht 51 angeordnet ist, deren Volumen mittels einer über die Zuleitung 30 übertragbaren elektrischen Spannung oder eines über die Zuleitung 30 übertragbaren elektrischen Stromes veränderbar ist. Die Aktorschicht 51 ist dabei derart an der Innenseite 52 des zylinderartigen starren Körpers 50 angeordnet, dass die Fingerspitze des Mittelfingers des Probanden 3 (bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Datenhandschuhs 40 bzw. 41) ganz oder teilweise von der Aktorschicht 51 umschlossen wird. 4 shows the example of a cross section of the receiving element 22 An embodiment of the advantageous embodiment of the receiving elements 22 . 23 respectively. 24 , The receiving element 22 includes an LED 250 for illumination of the finger reference point 25 , In an advantageous embodiment, it is provided that the data glove 40 respectively. 41 one with the receiving element 22 connected actuator for generating a haptic feedback includes. To implement such an actuator, the receiving element comprises 22 in an advantageous embodiment, a cylinder-like rigid body 50 (Thimble) for receiving the fingertip of the middle finger of the subject 3 , wherein within the cylinder-like rigid body 50 an actuator layer 51 is arranged, whose volume by means of a via the supply line 30 transferable electrical voltage or one over the supply line 30 transferable electric current is changeable. The actuator layer 51 is so on the inside 52 of the cylinder-like rigid body 50 arranged that the fingertip of the middle finger of the subject 3 (if the data glove is used as intended 40 respectively. 41 ) completely or partially from the actuator layer 51 is enclosed.

Die Aktorschicht 51 ist in vorteilhafter Ausgestaltung eine ein, insbesondere nicht-ionisches, dielektrisches Elastomer aufweisende Schicht bzw. umfasst eine derartige Schicht. Als dielektrische Elastomere können dabei z.B. in dem Artikel „Actuation response of polyacrylate dielectric elastomers" von Kofod, Guggi, Kornbluh, Roy D., Pelrine, Ron, Sommer-Larsen, Peter, Proc. SPIE Vol. 4329, S. 141–147 offenbarte Materialien verwendet werden. Besonders gut geeignete Elastomere sind z.B. aus dem unter der Internetadresse robots.mit.edu/publications/PDF/188.pdf veröffentlichten Artikel "Hyper-Redundant Robot Manipulators Actuated by Optimized Binary Dielectric Polymers" von Andreas Winger, Matthew Lichter, Steven Dubowsky, Moustapha Hafez, Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology bekannt. Weitere verwendbare Elastomere (EAP) sind z.B. in der DE 101 51 556 A1 , US 2002/0054060 A1, US 2002/0130673 A1 und der US 6 586 859 B2 offenbart. Die Aktorschicht 51 kann ggf. auch als Titan-Zink-Legierung oder über als magnetisch ansteuerbare sogenannte „Gedächtnis"-Legierung ausgestaltet sein.The actuator layer 51 In an advantageous embodiment, it is a layer comprising, in particular, non-ionic, dielectric elastomer, or comprises such a layer. Dielectric elastomers can be found, for example, in the article "Actuation Response of polyacrylate dielectric elastomers" by Kofod, Guggi, Kornbluh, Roy D., Pelrine, Ron, Sommer-Larsen, Peter, Proc. SPIE Vol. 4329, pp. 141-147 Particularly suitable elastomers are, for example, from the article "Hyper-Redundant Robot Manipulators Actuated by Optimized Binary Dielectric Polymers" published under the Internet address robots.mit.edu/publications/PDF/188.pdf by Matthew Winger , Steven Dubowsky, Moustapha Hafez, Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology.Other useful elastomers (EAP) are, for example, in the DE 101 51 556 A1 , US 2002/0054060 A1, US 2002/0130673 A1 and the US Pat. No. 6,586,859 B2 disclosed. The actuator layer 51 If appropriate, it can also be designed as a titanium-zinc alloy or as a magnetically controllable so-called "memory" alloy.

5 zeigt am Beispiel eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Querschnittes des Aufnahmeelementes 22 eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Aufnahmeelemente 22, 23 bzw. 24, wobei gleiche Bezugszeichen wie in 4 gleiche oder gleichartige Elemente bezeichnen. Zur Implementierung eines vorgenannten Aktors umfasst das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel des Aufnahmeelementes 22 in vorteilhafter Ausgestaltung einen an der Papillenseite (des Fingers) geschlitzten Fingerhut 61, der in einem starren Körper 60 angeordnet sein kann. Um den geschlitzten Fingerhut 61 herum ist eine Wicklung 62, d.h. ein als Spule bzw. Coil gewickelter Draht, derart angeordnet, dass die Fingerspitze des Mittelfingers des Probanden 3 (bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Datenhandschuhs 40 bzw. 41) ganz oder teilweise von der Wicklung 62 umschlossen wird. Die Wicklung 62 ist derart (z.B. als Titan-Zink-Legierung) ausgestaltet, dass ihre Länge mittels einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stromes veränderbar ist. Die Wicklung 62 ist derart um den geschlitzten Fingerhut 61 gewickelt, dass bei einem Zusammenziehen der Wicklung 62 der Fingerhut 61 auf die Papille des entsprechenden Fingers wirkt und die andere Seite (zum Fingernagel hin) eine Kraft aufnimmt. 5 shows the example of another embodiment of a cross section of the receiving element 22 a further advantageous embodiment of the receiving elements 22 . 23 respectively. 24 , wherein the same reference numerals as in 4 designate identical or similar elements. To implement an aforementioned actuator, the in 5 illustrated embodiment of the receiving element 22 in an advantageous embodiment, a thimble slit on the papilla side (of the finger) 61 who is in a rigid body 60 can be arranged. To the slotted thimble 61 there is a winding around 62 ie a wire wound as a coil or coil, arranged such that the fingertip of the middle finger of the subject 3 (if the data glove is used as intended 40 respectively. 41 ) completely or partially from the winding 62 is enclosed. The winding 62 is designed (eg as a titanium-zinc alloy) such that its length is variable by means of an electrical voltage or an electric current. The winding 62 is so around the slotted thimble 61 wrapped that when contraction of the winding 62 the thimble 61 on the papilla of the corresponding finger acts and the other side (to the fingernail) receives a force.

Mittels des Auswertesystems 15 kann aus den Ausgangssignalen der Kameras 10, 11, 12, 13 durch Auswertung der Handreferenzpunkte 210, 211, 212, 213, 214 die Position der Hand 4 sowie deren Haltung (Drehrichtung) ermittelt werden. Ausgehend von der Position und der Haltung der Hand 4 kann das Auswertesystem 15 aus den Ausgangssignalen der Kameras 10, 11, 12, 13 durch Auswertung der Fingerreferenzpunkte 25, 26, 27 die Position der Fingerspitzen von Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger der Hand 4 ermitteln. Die Position der Fingerspitzen von Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger der Hand 4 können mittels des Auswertesystems 15 räumlich einem virtuellen Kraftfahrzeug oder einem Bauteil eines virtuellen Kraftfahrzeuges zugeordnet werden.By means of the evaluation system 15 can be from the output signals of the cameras 10 . 11 . 12 . 13 by evaluation of the hand reference points 210 . 211 . 212 . 213 . 214 the position of the hand 4 and their attitude (direction of rotation) are determined. Based on the position and posture of the hand 4 can the evaluation system 15 from the output signals of the cameras 10 . 11 . 12 . 13 by evaluation of the finger reference points 25 . 26 . 27 the position of the fingertips of the thumb, forefinger and middle finger of the hand 4 determine. The position of the fingertips of the thumb, forefinger and middle finger of the hand 4 can by means of the evaluation system 15 spatially assigned to a virtual motor vehicle or a component of a virtual motor vehicle.

Kommt es zu einer Berührung einer der Fingerspitzen von Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger der Hand 4 mit dem virtuellen Kraftfahrzeug oder dem Bauteil des virtuellen Kraftfahrzeuges, so kann diese Berührung durch eine unter Bezugnahme auf 4 bzw. 5 beschriebene haptische Rückkopplung für den Probanden simuliert werden. Dazu wird mittels der drahtlosen Kommunikationsverbindung 5 ein entsprechender Steuerbefehl von dem Auswertesystem 15 an den Funk-IC 20 übertragen, der wiederum eine elektrische Größe zur entsprechenden Anregung der Aktorschicht 51 bzw. der Wicklung 62 des entsprechenden Aufnahmeelementes 22, 23, 24 erzeugt. Zusätzlich können visuelle, akustische und evtl. olfaktorische Feedbacks vorgesehen werden.If there is a touch of one of the fingertips of the thumb, forefinger and middle finger of the hand 4 with the virtual motor vehicle or the component of the virtual motor vehicle, this contact can by a reference to 4 respectively. 5 described haptic feedback can be simulated for the subject. This is done by means of the wireless communication link 5 a corresponding control command from the evaluation system 15 to the radio IC 20 transferred, in turn, an electrical variable for the corresponding excitation of the actuator layer 51 or the winding 62 the corresponding receiving element 22 . 23 . 24 generated. In addition, visual, acoustic and possibly olfactory feedbacks can be provided.

7 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Kraftfahrzeuges oder eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug. Dabei wird das Kraftfahrzeug oder das Bauteil in einen Schritt 70 entworfen. Dem Schritt 70 folgt ein Schritt 71, in dem ein Virtual-Reality-Modell des Kraftfahrzeuges oder des Bauteils erzeugt wird. Dem Schritt 71 folgt ein Schritt 72 in dem das Virtual-Reality-Modell des Kraftfahrzeuges oder des Bauteils durch Probanden wie den Probanden 3 unter Verwendung des Virtual-Reality-Systems 1 bzw. des Datenhandschuhs 40 oder 41 gemäß dem unter Bezugnahme auf 1, 2, 3, 4 und 5 beschriebenen Verfahren getestet und bewertet wird. 7 shows a method of manufacturing a motor vehicle or a component for a motor vehicle. In this case, the motor vehicle or the component in one step 70 designed. The step 70 follows a step 71 in which a virtual reality model of the motor vehicle or the component is generated. The step 71 follows a step 72 in which the virtual reality model of the motor vehicle or the component by subjects such as the subjects 3 using the virtual reality system 1 or the data glove 40 or 41 according to with reference to 1 . 2 . 3 . 4 and 5 tested and evaluated.

Dem Schritt 72 folgt eine Abfrage 73, ob das auf diese Weise getestete Kraftfahrzeug oder Bauteil (aufgrund der Testergebnisse bzw. der Bewertung) implementiert werden soll. Soll das auf vorgenannte Weise getestete Kraftfahrzeug oder Bauteil implementiert werden, so folgt der Abfrage 73 ein Schritt 74, in dem das Kraftfahrzeug oder das Bauteil implementiert wird. Soll das auf vorgenannte Weise getestete Kraftfahrzeug oder Bauteil dagegen so nicht implementiert werden, so folgt der Abfrage 73 der Schritt 70, in dem das Kraftfahrzeug oder das Bauteil verändert entworfen wird.The step 72 follows a query 73 whether the vehicle or component tested in this way should be implemented (on the basis of the test results or the rating). If the motor vehicle or component tested in the aforementioned manner is to be implemented, the query follows 73 a step 74 in which the motor vehicle or the component is implemented. On the other hand, if the motor vehicle or component tested in the aforementioned manner is not to be implemented in this way, the query follows 73 the step 70 in which the motor vehicle or component is designed to be altered.

Das unter Bezugnahme auf 1, 2, 3, 4 und 5 beschriebene Virtual-Reality-System 1 kann unter entsprechender Abwandlung auch für andere Körperteile (Hand, Arm, Knie, Fuß, usw.) eingesetzt werden.With reference to 1 . 2 . 3 . 4 and 5 described virtual reality system 1 can be used with appropriate modification for other body parts (hand, arm, knee, foot, etc.).

Die Elemente in 1 sind unter Berücksichtigung von Einfachheit und Klarheit und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. So sind z.B. die Größenordnungen einiger Elemente übertrieben gegenüber anderen Elementen dargestellt, um das Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verbessern.The elements in 1 are drawn in the light of simplicity and clarity and not necessarily to scale. For example, the magnitudes of some elements are exaggerated over other elements to enhance understanding of the embodiments of the present invention.

11
Virtual-Reality-SystemVirtual Reality System
22
Versuchsanordnungexperimental arrangement
33
ProbandFamily
44
Handhand
55
drahtlose Kommunikationsverbindungwireless communication link
10, 11, 12, 1310 11, 12, 13
Kameracamera
1515
Auswertesystemevaluation system
2020
Funk-ICRF IC
2121
Referenzkörperreference body
22, 23, 2422 23, 24
Aufnahmeelementreceiving element
25, 26, 2725 26, 27
FingeneferenzpunktFingeneferenzpunkt
30, 31, 32, 3630 31, 32, 36
Zuleitungsupply
3535
Energiespeicherenergy storage
3737
Befestigungsbandfixing tape
40, 4140 41
DatenhandschuhData glove
50, 6050, 60
starrer Körperrigid body
5151
Aktorschichtactuator layer
5252
Innenseiteinside
6161
Fingerhutfoxglove
6262
Wicklungwinding
70, 71, 72, 7470 71, 72, 74
Schrittstep
7373
Abfragequery
210, 211, 212, 213, 214210 211, 212, 213, 214
HandreferenzpunktHand reference point
215, 216, 217, 218215 216, 217, 218
StabRod
250250
LEDLED

Claims (14)

Datenhandschuh (40, 41) mit einem Referenzkörper (21), der zumindest zwei räumlich getrennte mittels einer Kamera (10, 11, 12, 13) als Referenzpunkte identifizierbare Handreferenzpunkte (210, 211, 212, 213, 214) umfasst, wobei der Datenhandschuh (40, 41) zumindest ein Aufnahmeelement (22, 23, 24) zur Aufnahme einer Fingerspitze eines Probanden (3) oder eines Teils eines Fingers des Probanden (3) umfasst, und wobei das Aufnahmeelement (22, 23, 24) zumindest einen mittels der Kamera (10, 11, 12, 13) oder einer weiteren Kamera als Referenzpunkt identifizierbaren Fingerreferenzpunkt (25, 26, 27) umfasst.Data glove ( 40 . 41 ) with a reference body ( 21 ), which at least two spatially separated by means of a camera ( 10 . 11 . 12 . 13 ) reference points identifiable as reference points ( 210 . 211 . 212 . 213 . 214 ), the data glove ( 40 . 41 ) at least one receiving element ( 22 . 23 . 24 ) for receiving a fingertip of a subject ( 3 ) or part of a finger of the subject ( 3 ), and wherein the receiving element ( 22 . 23 . 24 ) at least one by means of the camera ( 10 . 11 . 12 . 13 ) or another camera as a reference point identifiable finger reference point ( 25 . 26 . 27 ). Datenhandschuh (40, 41) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fingerreferenzpunkt (25, 26, 27) ein Leuchtmittel (250) umfasst.Data glove ( 40 . 41 ) according to claim 1, characterized in that the finger reference point ( 25 . 26 . 27 ) a light source ( 250 ). Datenhandschuh (40, 41) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzkörper (21) zumindest vier, insbesondere fünf, räumlich getrennte Handreferenzpunkte (210, 211, 212, 213, 214) umfasst.Data glove ( 40 . 41 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the reference body ( 21 ) at least four, in particular five, spatially separated manual reference points ( 210 . 211 . 212 . 213 . 214 ). Datenhandschuh (40, 41) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenhandschuh (40, 41) derart ausgestaltet ist, dass der Referenzkörper (21) auf einem Handrücken des Probanden (3) angeordnet ist.Data glove ( 40 . 41 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the data glove ( 40 . 41 ) is configured such that the reference body ( 21 ) on the back of the person's hand ( 3 ) is arranged. Datenhandschuh (40, 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenhandschuh (40, 41) einen Aktor zur Erzeugung einer haptischen Rückkopplung umfasst.Data glove ( 40 . 41 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the data glove ( 40 . 41 ) comprises an actuator for generating a haptic feedback. Datenhandschuh (40, 41) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor mit dem Aufnahmeelement (22, 23, 24) verbunden ist.Data glove ( 40 . 41 ) according to claim 5, characterized in that the actuator with the receiving element ( 22 . 23 . 24 ) connected is. Datenhandschuh (40, 41) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor eine Aktorschicht (51) umfasst, deren Volumen mittels einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stromes veränderbar ist.Data glove ( 40 . 41 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the actuator has an actuator layer ( 51 ) whose volume is variable by means of an electrical voltage or an electric current. Datenhandschuh (40, 41) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorschicht (51) innerhalb eines zylinderartigen Elementes (50) zur Aufnahme der Fingerspitze des Probanden (3) oder eines Teils eines Fingers des Probanden (3) innerhalb des Aufnahmeelementes (22), wobei das Aufnahmeelement (22) als starrer Körper oder zum Teil als starrer Körper ausgestaltet ist, oder innerhalb eines als starrer Körper ausgestalteten Teils des Aufnahmeelementes (22) angeordnet ist.Data glove ( 40 . 41 ) according to claim 7, characterized in that the actuator layer ( 51 ) within a cylinder-like element ( 50 ) for receiving the fingertip of the subject ( 3 ) or part of a finger of the subject ( 3 ) within the receiving element ( 22 ), wherein the receiving element ( 22 ) is designed as a rigid body or partly as a rigid body, or within a designed as a rigid body portion of the receiving element ( 22 ) is arranged. Datenhandschuh (40, 41) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor eine Wicklung (62) umfasst, deren Länge mittels einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stromes veränderbar ist.Data glove ( 40 . 41 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the actuator is a winding ( 62 ) whose length is variable by means of an electrical voltage or an electric current. Datenhandschuh (40, 41) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor mehrere Wicklungen umfasst, mit deren Hilfe verschiedene Kollisionspunkte dargestellt werden können.Data glove ( 40 . 41 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the actuator comprises a plurality of windings, with the aid of various collision points can be represented. Virtual-Reality-System (1), insbesondere Virtual-Reality-System (1) mit einem Datenhandschuh (40, 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Virtual-Reality-System (1) zumindest eine Kamera (10, 11, 12, 13) und ein Aufnahmeelement (22, 23, 24) zur Aufnahme einer Fingerspitze eines Probanden (3) oder eines Teil eines Fingers des Probanden (3) umfasst, und wobei das Aufnahmeelement (22, 23, 24) zumindest einen mittels der Kamera (10, 11, 12, 13) oder einer weiteren Kamera als Referenzpunkt identifizierbaren Fingerreferenzpunkt (25, 26, 27) umfasst.Virtual reality system ( 1 ), in particular virtual reality system ( 1 ) with a data glove ( 40 . 41 ) according to one of the preceding claims, wherein the virtual reality system ( 1 ) at least one camera ( 10 . 11 . 12 . 13 ) and a receiving element ( 22 . 23 . 24 ) for receiving a fingertip of a subject ( 3 ) or part of a finger of the subject ( 3 ), and wherein the receiving element ( 22 . 23 . 24 ) at least one by means of the camera ( 10 . 11 . 12 . 13 ) or another camera as a reference point identifiable finger reference point ( 25 . 26 . 27 ). Virtual-Reality-System (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest vier Kameras (10, 11, 12, 13) zur Identifizierung des Fingerreferenzpunktes (25, 26, 27) umfasst.Virtual reality system ( 1 ) according to claim 10, characterized in that it has at least four cameras ( 10 . 11 . 12 . 13 ) for identifying the finger reference point ( 25 . 26 . 27 ). Virtual-Reality-System (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Auswertesystem (15) zur Ermittlung der Position zumindest eines Fingers des Probanden (3) oder zumindest einer Fingerspitze des Probanden (3) in Abhängigkeit eines Ausgangssignals der Kamera (10, 11, 12, 13), in Abhängigkeit eines Ausgangssignals zumindest einer der zumindest vier Kameras (10, 11, 12, 13) oder in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der zumindest vier Kameras (10, 11, 12, 13) umfasst.Virtual reality system ( 1 ) according to claim 10 or 11, characterized in that it is an evaluation system ( 15 ) for determining the position of at least one finger of the subject ( 3 ) or at least one fingertip of the subject ( 3 ) in dependence of an output signal of the camera ( 10 . 11 . 12 . 13 ), in response to an output signal of at least one of the at least four cameras ( 10 . 11 . 12 . 13 ) or in dependence on output signals of the at least four cameras ( 10 . 11 . 12 . 13 ). Verfahren zum Herstellen eines Kraftfahrzeuges oder eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug oder das Bauteil entworfen wird, wobei ein Virtual-Reality-Modell des Kraftfahrzeuges oder des Bauteils erzeugt wird, wobei das Virtual-Reality-Modell des Kraftfahrzeuges oder des Bauteils durch zumindest einen Probanden (3) unter Verwendung eines Datenhandschuhs (40, 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder eines Virtual-Reality-Systems (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12 getestet wird, und wobei in Abhängigkeit dieses Tests das Kraftfahrzeug oder das Bauteil implementiert oder erneut entworfen wird.A method of manufacturing a motor vehicle or a component for a motor vehicle, wherein the motor vehicle or the component is designed, wherein a virtual reality model of the motor vehicle or the component is generated, wherein the virtual Re ality model of the motor vehicle or component by at least one subject ( 3 ) using a data glove ( 40 . 41 ) according to one of claims 1 to 9 or a virtual reality system ( 1 ) according to any one of claims 10 to 12, and wherein depending on this test, the motor vehicle or component is implemented or redesigned.
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