G - Physics – 05 – B
Patent
G - Physics
05
B
G05B 19/10 (2006.01) A61B 19/00 (2006.01) B25J 9/16 (2006.01) G05B 19/18 (2006.01) G05B 19/42 (2006.01) G06F 3/033 (2006.01) G06G 7/48 (2006.01) G09B 23/28 (2006.01)
Patent
CA 2272379
An apparatus (14) and method for interfacing the motion of a user-manipulable object (12) with a computer system includes a user object (12) physically contacted or grasped by a user. A 3-D spatial mechanism is coupled to the user object (12), such as a stylus (35) or a medical instrument, and provides three degrees of freedom to the user object (12). Three grounded actuators (54) provide forces in the three degrees of freedom. Two of the degrees of freedom are a planar workspace provided by a closed loop linkage of members, and the third degree of freedom is rotation of the planar workspace provided by a rotatable carriage (34). Capstan drive mechanisms transmit forces between actuators and the user object and include drums coupled to the carriage (34), pulleys coupled to grounded actuators (54), and flexible cables transmitting force between the pulleys and the drums. The flexibility of the cable allows the drums to rotate with the carriage (34) while the pulleys and actuators (54) remain fixed to ground. The interface also may include a floating gimbal mechanism (32) coupling the linkage (30) to the user object (12). The floating gimbal mechanism (32) includes rotatably coupled gimbal members (32) that provide three degrees of freedom to the user object (12) and capstan mechanisms coupled between sensors and the gimbal members (32) for providing enhanced sensor resolution.
Cette invention concerne un appareil (14) et un procédé permettant d'assurer l'interface de mouvement entre un objet (12) manipulable par un utilisateur et un système informatique, lesquels font appel à un objet (12) qui entre en contact physique avec l'utilisateur ou qui est saisi par ce dernier. Un mécanisme spatial en trois dimensions est couplé à l'objet (12), tel qu'un stylet (35) ou un instrument médical, et confère à ce dernier trois degrés de liberté. Trois dispositifs d'actionnement (54) fixés au sol vont exercer des forces dans les trois degrés de liberté. Deux de ces degrés de liberté représentent un espace de travail plan grâce à la liaison en boucle asservie des éléments, tandis que le troisième degré représente la rotation de l'espace de travail grâce à un chariot rotatif (34). Des mécanismes d'entraînement à cabestans, qui transmettent les forces entre les dispositifs d'actionnement et l'objet, comprennent des tambours qui sont couplés au chariot (34), des poulies qui sont couplées aux dispositifs d'actionnement (54) fixés au sol, ainsi que des câbles flexibles qui transmettent les forces entre les poulies et les tambours. La flexibilité du câble permet aux tambours d'entrer en rotation avec le chariot (34), tandis que les poulies et les dispositifs d'actionnement (54) restent fixés au sol. L'interface peut également comprendre un mécanisme flottant à cardan (32) qui permet de coupler la liaison (30) à l'objet (12). Ce mécanisme flottant à cardan (32) comprend deux éléments de cardan couplés en rotation qui confèrent les trois degrés de liberté à l'objet, ainsi que des mécanismes à cabestans qui sont couplés entre les capteurs et les éléments du cardan (32) afin d'obtenir une meilleure résolution de détection.
Levin Mike D.
Martin Kenneth M.
Rosenberg Louis B.
Immersion Corporation
Smart & Biggar
LandOfFree
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Profile ID: LFCA-PAI-O-1996628