DE19836805A1

DE19836805A1 - System in form of data glove for scanning human hand movement and entering this in computer and glove is made of stitched flexible material so that it matches human hand back

Info

Publication number: DE19836805A1
Application number: DE1998136805
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Daum; Thomas Guenther; Joern Husert; Patrick Scherr
Original assignee: Daum GmbH
Current assignee: Daum GmbH
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 2000-02-17

Abstract

The data glove (12) is made of stitched flexible material, matching shape of human hand, with hand back side made of top and a bottom material with sensor layer between. All sensors are arranged in a conductive rubber matrix so their positions do not alter. Sensor electrodes have two ends stripped of insulation lying opposite, which lie at a determined distance from each other inside the rubber. Independent claims are included for the sensor material, movement detector, method to measure hand movement and method to measure body movement.

Description

Die Erfindung betrifft einen Datenhandschuh nach Anspruch 1.The invention relates to a data glove according to claim 1.

Mit einem Datenhandschuh können die Bewegungen der Finger und des Daumens detektiert werden. Datenhandschuhe können für die Steuerung von Robotern, insbesondere von Robotern im medizinischen Bereich, sowie für die Steuerung von Computerspielen und zur Bewegungsaufnahme genutzt werden. Bewegungsaufnahme heißt, daß z. B. in der Unterhaltungsindustrie eine Handbewegung vom Computer erfaßt wird, diese aufgezeichnete Bewegung an eine Trickhand übertragen wird, um die Bewegungen der Trickhand so real wie möglich werden zu lassen.The movements of the fingers and thumb can be detected with a data glove become. Data gloves can be used to control robots, especially robots in the medical field, as well as for the control of computer games and for movement recording be used. Movement recording means that z. B. in the entertainment industry Hand movement is detected by the computer, this recorded movement to a trick hand is transmitted to make the movements of the trick hand as real as possible.

Datenhandschuhe wurden auf unterschiedliche Art und Weise entwickelt, so z. B. mit mechanischen Bowdenzügen oder Gestängen, die an die Fingerglieder des Handschuhs angebracht wurden, um die Bewegung aufzunehmen.Data gloves have been developed in different ways. B. with mechanical Bowden cables or rods attached to the glove's limbs to record the movement.

Heutige Datenhandschuhe haben die folgenden Probleme. Erstens sind sie mechanisch instabil, d. h. die die Fingerbewegungen aufnehmenden Sensoren ändern ihre örtliche Position während der Fingerbewegung. Zweitens sind heutige Datenhandschuhe oft schwerfällig bedienbar, da deren die Fingerbewegung aufnehmenden Sensoren die Hand- und Fingerbewegungen mechanisch behindern. Auch das Gewicht des Handschuhs behindert die Bewegung. Heutige Datenhandschuhe sind außerdem schwierig herzustellen, da ihre Sensoren meist kompliziert und in keinem industriellen Standardverfahren erstellbar sind. Herkömmliche Datenhandschuhe sind zudem für den Benutzer unpraktisch, da sie oft aus schwerem Gummi hergestellt sind, so daß sich selbst bei kurzzeitigem Tragen im Handschuh Schweiß bildet. Der Handschuh und die Sensoren sind oft zu schwer, so daß die Hand des Nutzers schnell ermüdet und schon nach wenigen Minuten eine Pause eingelegt werden muß. Aus diesen Gründen sind herkömmliche Datenhandschuhe nicht geeignet für Anwendungen über eine längere Zeit.Today's data gloves have the following problems. First, they are mechanically unstable, i.e. H. the sensors that record finger movements change their local position during the Finger movement. Second, today's data gloves are often cumbersome to use, because of that Sensors that record finger movement mechanically move the hand and fingers hinder. The weight of the glove also hinders movement. Today's data gloves are also difficult to manufacture because their sensors are usually complicated and none standard industrial processes can be created. Conventional data gloves are also for impractical to the user, since they are often made of heavy rubber, so that themselves brief wear in the glove forms sweat. The glove and the sensors are often closed heavy, so that the user's hand quickly tires and a pause after only a few minutes must be inserted. For these reasons, conventional data gloves are not suitable for Long-term applications.

Die Erfindung hat das Ziel, einen Datenhandschuh zu schaffen, der alle Fingerbewegungen der menschlichen Hand detektieren kann. Alle Fingerbewegungen heißt: das Beugen und Strecken der Fingerphalanxen, das Spreizen der einzelnen Finger zueinander und das Rotieren des Daumens. Zudem soll ein Datenhandschuh geschaffen werden, der industriell einfach herstellbar ist, reproduzierbare Ergebnisse liefern kann und leicht zu tragen ist. The invention aims to provide a data glove that can handle all finger movements can detect human hand. All finger movements means: bending and stretching the Finger phalanxes, spreading the individual fingers to each other and rotating the thumb. In addition, a data glove is to be created that is easy to manufacture industrially, can deliver reproducible results and is easy to carry.

Die Grundidee des Datenhandschuhs besteht darin, alle Sensoren derart in eine Gummi-Handschuh- Matrix zu positionieren, daß die Positionen der Sensoren unverändert bleiben. Günstigenfalls kann das Gummi in einem herkömmlich gut bewährten Spritzgußvorgang um die Sensoren gespült werden. Dabei könnten die Sensoren an einer Art Skelett hängen, die in die Spritzgußform vor dem Spritzgußvorgang eingelegt wird.The basic idea of the data glove is to put all sensors in a rubber glove Position matrix that the positions of the sensors remain unchanged. Favorably, can the rubber is flushed around the sensors in a conventionally well-proven injection molding process become. The sensors could hang on a kind of skeleton, which is in the injection mold in front of the Injection molding process is inserted.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren erläutert:The invention is explained on the basis of the following figures:

Fig. 1 Datenhandschuh in 3D-Gesamtansicht Fig. 1 data glove in 3D overall view

Fig. 2 Querschnitt durch die Gummimatrix mit eingelagerten Leitpartikeln Fig. 2 cross section through the rubber matrix with embedded guide particles

Fig. 3a Querschnitt durch das Sensor-Schichtsystem Fig. 3a cross section through the sensor layer system

Fig. 3b Querschnitt durch die Gummimatrix mit eingelagerten Elektroden als Sensoren Fig. 3b cross section through the rubber matrix with embedded electrodes as sensors

Fig. 4a Spannungsabfall in V in Abhängigkeit von der mechanischen Spannung innerhalb des Sensormaterials Fig. 4a voltage drop in V depending on the mechanical stress within the sensor material

Fig. 4b Widerstands-Kraft-Diagramm des Sensormaterials Fig. 4b resistance-force diagram of the sensor material

Fig. 5a Sensorstreifen mit Elektroden Fig. 5a sensor strips with electrodes

Fig. 5b Übersicht der Position der Sensorstreifen in Explosionsdarstellung Fig. 5b overview of the position of the sensor strips in an exploded view

Fig. 6 Schichtsystem Fig. 6 layer system

Fig. 7 Elektrisches System zur Aufnahme, Messung und Analyse bzw. Verarbeitung der Daten Fig. 7 Electrical system for recording, measuring and analyzing or processing the data

Fig. 8 Systemüberblick der Abgreifpunkte Fig. 8 System overview of the tapping points

Fig. 9 Blockschaltbild für Datalogger und Transducerbank Fig. 9 Block diagram for data logger and transducer bank

Fig. 10 Überblick über master-slave-system Fig. 10 Overview of master-slave system

Fig. 11 Ausführungsformen der Schaltung Fig. 11 embodiments of the circuit

Fig. 12 Bildschirmabzug eines Computerspiels mit Gestenkontrolle Fig. 12 screen shot of a computer game with gesture control

Fig. 13 Beispiele der Handgesten zur Spielkontrolle Fig. 13 Examples of hand gestures for game control

Fig. 14a aufgezeichnete Daten zur kumulativen Anzahl der Gesten in einer bestimmten Zeit FIG. 14a recorded data to the cumulative number of the gestures in a certain time

Fig. 14b aufgezeichnete Daten zur Anzahl der Gesten in unterschiedlichen 30 s-Intervallen. Fig. 14b recorded data to the number of the gestures in different 30-second intervals.

Fig. 1 zeigt den Datenhandschuh im Überblick. Er besteht aus dem Gummihandschuh, welcher ganz oder teilweise auf einen herkömmlichen Stoffhandschuh aufgebracht werden kann, in den die Sensoren und Leiterbahnen eingebettet sind, und einem elektrischen Kabelanschluß 3 oder einem Anschlußkästchen, in dem sich eine elektrische Meßwerteerfassung und erste -auswertung sowie ein Raum-Positionssensor befinden oder angebracht werden kann, in Fig. 1 nicht gezeigt. Fig. 1 shows an overview of the data glove. It consists of the rubber glove, which can be applied in whole or in part to a conventional fabric glove in which the sensors and conductor tracks are embedded, and an electrical cable connection 3 or a connection box in which there is an electrical measured value acquisition and first evaluation as well as a room. Position sensor can be located or attached, not shown in Fig. 1.

Fig. 2 zeigt das resistive Leitgummi. Dieses besteht aus der Gummimatrix 1, die ein herkömmliches elektrisch isolierendes Gummi oder kalt- bzw. heißvernetzendes Silikon sein kann, wie z. B. Silopren 2530 von der Firma Bayer. In die Gummimatrix sind leitfähige Partikel 2 eingelagert. Diese Partikel können alle von dem gleichen oder unterschiedlichen Material sein und annähernd gleiche oder unterschiedliche Größe haben. Fig. 2 shows the resistive conductive rubber. This consists of the rubber matrix 1 , which can be a conventional electrically insulating rubber or cold or hot-curing silicone, such as. B. Siloprene 2530 from Bayer. Conductive particles 2 are embedded in the rubber matrix. These particles can all be of the same or different material and have approximately the same or different size.

Als elektrisch leitfähiges Partikelmaterial können z. B. Graphit, Titan, Aluminium oder andere metallische Partikel genutzt werden oder eine Mischung daraus. Ebenfalls können die Partikel mit haftvermittelnden Substanzen (Primern) umgeben sein.As an electrically conductive particle material such. As graphite, titanium, aluminum or others metallic particles are used or a mixture thereof. The particles can also with adhesion-promoting substances (primers).

Die Partikel sind noch im flüssigen Zustand des Gummis vor der Gummivernetzung in dieses eingemischt. Das so präparierte Gummi weist einen druck- und zugabhängigen elektrischen Widerstand auf, wie er z. B. in Fig. 4 aufgeführt ist.The particles are still mixed into the liquid state of the rubber before it is crosslinked. The rubber thus prepared has a pressure and train-dependent electrical resistance, such as z. B. is shown in Fig. 4.

In Fig. 4 sind unterschiedliche Kennlinien des Gummis gezeigt, die aus einer unterschiedlichen Herstellungstechnologie resultieren. Entscheidend ist der lineare Bereich, der zwischen 3 und 12 mm auftritt. Es wird deutlich, daß es eine gewisse Hysterese gibt bei dem Durchfahren der Kennlinie von kleinen zu großen Zügen und von großen zu kleinen Zügen. Hier wurde z. B. eine Mischung genutzt aus einem Teil Silopren LSR 2530 von der Firma Bayer, drei Gewichtsprozenten Silopren Vernetzer AC 3359 von der Firma Bayer und sieben Gewichtsprozenten hochleitfähigem Ruß Printex XE 2 von der Firma Degussa.In Fig. 4 different characteristics of the rubber are shown, which result from a different manufacturing technology. The decisive factor is the linear range, which occurs between 3 and 12 mm. It becomes clear that there is a certain hysteresis when traversing the characteristic curve from small to large trains and from large to small trains. Here z. B. a mixture of one part of Silopren LSR 2530 from Bayer, three percent by weight Silopren Crosslinker AC 3359 from Bayer and seven percent by weight of highly conductive carbon black Printex XE 2 from Degussa.

Fig. 3 zeigt den Aufbau des Schichtsystem anhand des Querschnitts. Eingeschlossen ist das System zwischen zwei isolierenden elastischen Schichten 7 und 8. Eine metallische Leiterbahn 3 ist zwischen zwei isolierenden Schichten 4 und 5 aufgebracht. Eine obere Schicht 4 weist an einer Kontaktstelle 9 eine Öffnung auf. An dieser Kontaktstelle schließt die Metallbahn an das mit leitfähigen Partikeln durchsetzte Sensorgummi 6 an. Eine zweite Metallbahn 11 ist mit einer gleichen Kontaktöffnung 10 mit dem leitfähigen Sensorgummi kontaktiert. Über die Distanz Kontaktloch 9 zum Kontaktloch 10 wird der elektrische Widerstand gemessen. Dehnt sich die Struktur in lateral er Richtung 14, nimmt die Distanz zu und damit der elektrische Widerstand. Fig. 3 shows the structure of the layer system based on the cross section. The system is enclosed between two insulating elastic layers 7 and 8 . A metallic conductor track 3 is applied between two insulating layers 4 and 5 . An upper layer 4 has an opening at a contact point 9 . At this contact point, the metal track connects to the sensor rubber 6 through which conductive particles pass. A second metal path 11 is contacted with the same contact opening 10 with the conductive sensor rubber. The electrical resistance is measured over the distance from contact hole 9 to contact hole 10 . If the structure stretches laterally in the direction 14 , the distance increases and thus the electrical resistance.

Ebenso kann die Schicht wie in Fig. 3b gezeigt, ausgeführt sein. Das resistive Gummi 20 ist zwischen zwei isolierenden Schichten 21 eingeschlossen und nach außen isoliert. Die Elektroden bestehen aus zwei spiralförmig gewundenen isolierten Drähten 22a und 22b. An den Stellen 23a und 23b wurden diese abisoliert, so daß hier der Strom austreten und zur anderen Elektrode überfließen kann. Mit diesem Stromfluß kann auch der elektrische Widerstand gemessen werden. Wenn das Handschuhmaterial gedehnt oder zusammengedrückt wird, z. B. beim Spreizen oder Beugen der Fingerglieder, ändert sich der Abstand zwischen den abisolierten Stellen 23a und 23b und somit auch der elektrische Widerstand.The layer can also be designed as shown in FIG. 3b. The resistive rubber 20 is enclosed between two insulating layers 21 and insulated from the outside. The electrodes consist of two spirally wound insulated wires 22 a and 22 b. These were stripped at points 23 a and 23 b so that the current can escape here and overflow to the other electrode. The electrical resistance can also be measured with this current flow. If the glove material is stretched or compressed, e.g. B. when spreading or bending the limbs, the distance between the stripped points 23 a and 23 b and thus also the electrical resistance changes.

Die Sensorgummischicht wie in Fig. 3a und Fig. 3b gezeigt, kann sehr dünn sein, 0,5-1 mm. Hierdurch ist eine flexible und unbegrenzte Bewegung des Handschuhs gewährleistet. Gleichzeitig verringert sich das Gewicht des Handschuhs, so daß dieser vom Nutzer über längere Zeit getragen werden kann. The sensor rubber layer as shown in Fig. 3a and Fig. 3b may be very thin, 0,5-1 mm. This ensures flexible and unlimited movement of the glove. At the same time, the weight of the glove is reduced so that it can be worn by the user over a long period of time.

Fig. 5 zeigt, wie mit einer Struktur wie in Fig. 3 beschrieben, ein Datenhandschuh erstellt werden kann. Fig. 5b zeigt noch einmal, wie die spiralförmigen Elektroden als spiralförmige Kabel 15 und 16 in einem Sensorstreifen 17 eingebettet sind. Da der Sensorstreifen durch die isolierenden Schichten 21 von der Umwelt isoliert liegt, ändert sich der elektrische Widerstand an den beiden Ausgängen 61 und 62 nur durch Zug in lateraler Richtung 63. Fig. 5a zeigt, wie aus sechs solchen Streifen 64, 65, 66, 67 und 68 sowie einem querliegenden Streifen 69 der Datenhandschuh erstellt werden kann. Dabei nimmt z. B. der Streifen 66 die Krümmung und Biegung Mittelfingers auf, der Streifen 68 die des Daumens, der Streifen 69 die der Spreizung der einzelnen Finger untereinander. Es ist nun nur noch eine Frage, wie die Elektroden selbst geschickt in diese Streifen eingesetzt werden. FIG. 5 shows how a data glove can be created with a structure as described in FIG. 3. FIG. 5 b shows once again how the spiral electrodes are embedded as spiral cables 15 and 16 in a sensor strip 17 . Since the sensor strip is isolated from the environment by the insulating layers 21 , the electrical resistance at the two outputs 61 and 62 changes only by pulling in the lateral direction 63 . Fig. 5a shows how six such strips 64, 65, 66, 67 and 68 and a transverse strip of the data glove can be created 69th It takes z. B. the strip 66 on the curvature and curvature of the middle finger, the strip 68 that of the thumb, the strip 69 that of the spread of the individual fingers with each other. It is now just a question of how the electrodes themselves are cleverly inserted into these strips.

Fig. 6 zeigt die einzelnen Schichten, aus denen der Handschuh besteht: Auf der Handunterseite befindet sich die Grundschicht 44, auf der Handoberflache die Trägerschicht 43. Die menschliche Hand 19 befindet sich zwischen diesen beiden Schichten. Eine erste Isolierschicht 42 liegt über der Schicht 43. Die resistive Gummisensorschicht 41 ist mit dem Elektrodenkabel 39 versehen und wird über die isolierende Schicht 40 abgedeckt. Eine Schicht, die dem Handschuh sein attraktives Design verleiht 38, schließt den Datenhandschuh ab. Die Gummisensorschicht kann sich auf der Handoberseite, der Handunterseite oder beiden befinden. Vorteilhaft ist es jedoch, diese Schicht nur auf Ober- oder Unterseite anzubringen, um die Haut des Nutzers noch atmen zu lassen. Fig. 6 shows the individual layers that make up the glove: on the hand base is the base layer 44, on the hand surface of the carrier layer 43. The human hand 19 is between these two layers. A first insulating layer 42 lies over the layer 43 . The resistive rubber sensor layer 41 is provided with the electrode cable 39 and is covered by the insulating layer 40 . A layer that gives the glove its attractive design 38 closes off the data glove. The rubber sensor layer can be on the top of the hand, the bottom of the hand, or both. However, it is advantageous to apply this layer only on the top or bottom so that the user's skin can still breathe.

Fig. 7 zeigt, wie der Datenhandschuh 24 nun über eine Signalaufnahme und -verarbeitung 25 ausgelesen wird. Über eine serielle Schnittstelle 26, die z. B. eine serielle Schnittstelle RS 232 sein kann, wird dieses Ergebnis an den Rechner 27 weitergegeben. Auf dem Handschuh kann sich noch ein Positionssensor 28 befinden, der die Position des Handschuhs und der Hand mit der Hand im Raum als solches bestimmt. Über einen Datalogger auf dem Datenhandschuh wird dessen Ergebnis ebenfalls an den Rechner 27 weitergegeben. FIG. 7 shows how the data glove 24 is now read out via a signal recording and processing 25 . Via a serial interface 26 , the z. B. can be a serial interface RS 232, this result is passed on to the computer 27 . A position sensor 28 can also be located on the glove, which determines the position of the glove and the hand with the hand in space as such. The result is also forwarded to the computer 27 via a data logger on the data glove.

Fig. 8 zeigt nun, welche Bewegungen aufnehmbar sind. Dargestellt sind die fünf Finger einer Hand mit den einzelnen Phalanxen. Aufnehmbare Bewegungen sind die Flexion, d. h. das Beugen und Strecken der einzelnen Phalanxen sowie die Abduktion (Spreizen) der Finger und die Rotation des Daumens. Die Zahlen geben die Anzahl der Bewegungsarten an. An den mit 1 bezeichneten Punkten wird nur die Flexion gemessen. An den mit 2 bezeichneten Punkten werden Flexion und Abduktion gemessen. An dem mit 3 bezeichneten Punkt, also am Daumen, werden die drei Bewegungsarten Flexion, Abduktion und Rotation gemessen. Fig. 8 now shows which movements can be accommodated. The five fingers of one hand are shown with the individual phalanxes. The movements that can be recorded are flexion, ie the bending and stretching of the individual phalanxes as well as the abduction (spreading) of the fingers and the rotation of the thumb. The numbers indicate the number of movement types. Only the flexion is measured at the points labeled 1 . Flexion and abduction are measured at the points marked with 2 . At the point marked 3 , i.e. on the thumb, the three types of movement flexion, abduction and rotation are measured.

Die Signalverarbeitung wird in Fig. 9 gezeigt. Diese besteht prinzipiell aus dem Datalogger 45 und der Transducerbank mit Hard- und Software 46. Die Widerstandsänderung des resistiven Gummis 44 wird über zwei Multiplexer 52 und 53 und über einen Verstärker 50 an Analog-Digitalwandler 48 gegeben, der z. B. mit 2 kHz arbeitet. The signal processing is shown in FIG. 9. In principle, this consists of the data logger 45 and the transducer bank with hardware and software 46 . The change in resistance of the resistive rubber 44 is given via two multiplexers 52 and 53 and via an amplifier 50 to analog-digital converter 48 , the z. B. works with 2 kHz.

Das Ergebnis wird dann an den Mikroprozessor 47 weitergegeben, der nach einer Auswertung die Kommunikation 49 zum Rechner regelt.The result is then passed on to the microprocessor 47 which, after an evaluation, regulates the communication 49 to the computer.

In einer Art master-slave-Verfahren bildet dann der Datenhandschuh 24 den slave 55 und die Darstellung der Hand auf dem Bildschirm des PC 56 diemaster-Komponente, Fig. 10. Der datalogger 60 kann sich auch auf dem Datenhandschuh 24 befinden und seine Daten über das Kabel 70 an die Transducerbank 58 weitergeben, die wiederum über eine Schnittstelle 59, die eine RS 232-Schnittstelle sein kann, ihr Ergebnis an den Rechner 57 weitergibt. Dieser kann ein normaler handelsüblicher PC, Mac oder eine UNIX-Workstation oder jeder andere beliebige Rechner sein.In a type of master-slave process, the data glove 24 then forms the slave 55 and the representation of the hand on the screen of the PC 56 diemaster component, FIG. 10. The datalogger 60 can also be located on the data glove 24 and transfer its data pass on the cable 70 to the transducer bank 58 , which in turn transmits its result to the computer 57 via an interface 59 , which can be an RS 232 interface. This can be a normal commercially available PC, Mac or a UNIX workstation or any other computer.

In Fig. 11 sind verschiedene Ausführungsformen der Elektronik gezeigt. In 11a befindet sich der datalogger 29 auf dem Datenhandschuh 24. Mittels eines Klettverschlusses 32 wird der Handschuh auf der menschlichen Hand fixiert. Mittels der Meßleitung 32 wird das Meßsignal an die Transducerbank, die in diesem Fall freistehend steht, über die Datenleitung 33 an den PC weitergegeben. Eine weitere Ausführung ist in Fig. 11b gezeigt wo die Transducerbank als PC-Einsteckkarte 35 sich mit AT-Bus 36 direkt im PC 27 befinden kann.Various embodiments of the electronics are shown in FIG . 11a, the datalogger 29 is located on the data glove 24 . The glove is fixed on the human hand by means of a Velcro fastener 32 . By means of the measuring line 32 , the measuring signal is passed on to the transducer bank, which in this case is free-standing, via the data line 33 to the PC. A further embodiment is shown in FIG. 11b where the transducer bank as a PC plug-in card 35 with AT bus 36 can be located directly in the PC 27 .

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 11c gezeigt. Auf dem Datenhandschuh 24 befindet sich nur noch der Kabelanschluß als Stecker 37. Über die Meßleitung 31 wird das Meßsignal an den datalogger, welcher sich z. B. in einer separaten Box 39 befindet, über eine weitere Meßleitung 33 an den PC 27 weitergegeben. Diese Datenhandschuhkonfiguration ist z. B. auch in Fig. 1 gezeigt. Der Kabelanschluß 13 wird in das Design des Datenhandschuhs eingearbeitet.Another embodiment is shown in Fig. 11c. On the data glove 24 there is only the cable connection as a plug 37 . About the measuring line 31 , the measurement signal to the datalogger, which is z. B. is located in a separate box 39 , passed on to the PC 27 via a further measuring line 33 . This data glove configuration is e.g. B. also shown in Fig. 1. The cable connector 13 is incorporated into the design of the data glove.

Fig. 12 und 13 zeigen nun ein Spiel, welches man mit dem Datenhandschuh spielen kann. In Fig. 12 ist eine virtuelle Welt mit verschiedenen Wänden 71 gezeigt. Im unteren Bildrand des Bildschirmausschnittes 72 befinden sich verschiedene Gesten 73, die der Spieler mit seiner Hand im Datenhandschuh erzeugen muß, um sich durch diesen Raum zu bewegen. Diese Gesten sind in Fig. 13 noch einmal genau gezeigt. So kann es Gesten für das Vorwärts- und Rückwärtsbewegen, für das Links- und Rechtsdrehen des Betrachters oder die Rotation rechts oder links geben. Die help- Funktion kann z. B. über die ausgestreckten Finger mit eingezogenem Daumen angezeigt werden. Hier bekommt man z. B. verschiedene Informationen. Hat man diese verstanden, kann man diese mit dem Zeichen Daumen hoch, Finger eingeknickt wieder in den Spielmodus zurückgelangen. FIGS. 12 and 13 now show a game that can be played with the data glove. A virtual world with different walls 71 is shown in FIG . In the lower edge of the screen section 72 there are various gestures 73 which the player must generate with his hand in the data glove in order to move through this space. These gestures are shown again exactly in FIG. 13. There may be gestures for moving forward and backward, for turning the viewer left and right, or for rotating right or left. The help function can e.g. B. be displayed on the outstretched fingers with the thumb drawn. Here you get z. B. various information. Once you understand them, you can get them back into the game mode with the thumbs up sign, fingers bent.

Fig. 14 zeigt eine statistische Analyse von einer bestimmten Anzahl von Gesten, wie in Fig. 13 gezeigt, die von einem Nutzer über eine bestimmte Zeit ausgeführt wurden. Die einzelnen Gesten wurden vom Computer ausgewertet und graphisch festgehalten. Fig. 14a zeigt die kumulative Anzahl der Gesten nach 10, 20, 30 usw. Sekunden. Nach 50 Sekunden z. B. hat der Benutzer 425 Gesten des Typs a, 370 Gesten des Typs b und weniger als 10 Gesten des Typs ausgeführt. FIG. 14 shows a statistical analysis of a certain number of gestures, as shown in FIG. 13, which were carried out by a user over a certain time. The individual gestures were evaluated by the computer and recorded graphically. Figure 14a shows the cumulative number of gestures after 10, 20, 30, etc. seconds. After 50 seconds e.g. For example, the user performed 425 type a gestures, 370 type b gestures, and fewer than 10 type gestures.

Fig. 14b zeigt die Anzahl der einzelnen Gesten, die in unterschiedlichen 30-Sekunden-Intervallen ausgeführt wurden. Der Benutzer hat z. B. im ersten 30-Sekunden-Intervall 200 Gesten vom Typ a und rund 40 Gesten vom Typ b ausgeführt. Fig. 14b shows the number of individual gestures were carried out at different 30-second intervals. The user has e.g. B. in the first 30-second interval 200 gestures of type a and around 40 gestures of type b.

Die Information dieser beiden Diagramme der Fig. 14 kann z. B. nützlich sein, um die physische Leistungsfähigkeit einer Person festzustellen, z. B. eines Astronauten oder Sportlers. Die Bewegungen einer Person, die eine bestimmte Leistung ausführt, können per Computer aufgezeichnet und mit schon vorab aufgezeichneten Bezugsdaten verglichen werden, um so den Ermüdungszustand festzustellen.The information of these two diagrams of FIG. 14 can e.g. B. useful to determine a person's physical performance, e.g. B. an astronaut or athlete. The movements of a person performing a certain performance can be recorded by computer and compared with previously recorded reference data in order to determine the state of fatigue.

Nicht nur die Bewegung der Hand, sondern auch anderer Körperteil kann über Sensoren, wie in der Erfindung beschrieben, aufgenommen und analysiert werden. So kann der Nutzer z. B. eine Art Datenärmel tragen, um die Bewegungen des Ellenbogens aufzunehmen. Es kann auch ein ganzer Datenanzug erstellt werden, der eng am Körper anliegt. Die Sensoren erfassen die entsprechenden Bewegungen. Auch hier kann der Ermüdungszustand einer Person, die den Anzug trägt, festgestellt werden. Not only the movement of the hand, but also other parts of the body can be monitored using sensors such as the Invention described, recorded and analyzed. So the user can e.g. B. a kind Wear data sleeves to accommodate elbow movements. It can also be a whole Data suits are created that are close to the body. The sensors record the corresponding ones Movements. The state of fatigue of a person wearing the suit can also be determined here become.

Reference list

11

Gummi des Sensorgummis
Rubber of the sensor rubber

22nd

elektrisch leitfähige Partikel
electrically conductive particles

33rd

Elektrode
electrode

44th

Isolationsfolie
Insulation film

55

Isolationsfolie
Insulation film

66

Sensorgummi
Sensor rubber

77

Isolationsschicht
Insulation layer

88th

Isolationsschicht
Insulation layer

99

Kontaktloch
Contact hole

1010th

Kontaktloch
Contact hole

1111

Elektrode
electrode

1212th

Datenhandschuh
Data glove

1313

Kabelanschluß
Cable connection

1414

laterale Richtung
lateral direction

1515

spiralförmiges Elektrodenkabel
spiral electrode cable

1616

spiralförmiges Elektrodenkabel
spiral electrode cable

1717th

Sensorstreifen
Sensor strips

1818th

menschlicher Finger
human finger

1919th

menschliche Hand
human hand

2020th

resistives Sensorgummi
resistive sensor rubber

2121

Isolierschicht
Insulating layer

2222

isoliertes Elektrodenkabel
insulated electrode cable

2323

freies Elektrodenkabelstück
free electrode cable piece

2424th

Datenhandschuh
Data glove

2525th

Signalaufnahme und Verarbeitung
Signal recording and processing

2626

serielle Schnittstelle, z. B. RS232
serial interface, e.g. B. RS232

2727

Rechner
computer

2828

Positioniersensor
Positioning sensor

2929

Datalogger auf dem Datenhandschuh
Datalogger on the data glove

3030th

Datalogger in separater Box
Datalogger in a separate box

3131

Meßleitung
Measurement line

3232

Schnalle, Klettverschluß
Buckle, Velcro

3333

Datenleitung
Data line

3434

Transducerbank, freistehend
Transducer bench, free-standing

3535

Transducerbank als PC-Einsteckkarte
Transducer bank as a PC plug-in card

3636

AT-Bus
AT bus

3737

Kabelanschluß, Stecker
Cable connection, plug

3838

Designschicht
Design layer

3939

Elektrodenkabel
Electrode cable

4040

Isolierschicht
Insulating layer

4141

resistive Gummisensorschicht
resistive rubber sensor layer

4242

Isolierschicht
Insulating layer

4343

Trägerschicht
Carrier layer

4444

Grundschicht
base layer

4545

Datalogger
Datalogger

4646

Transducerbank mit Hard- und Software
Transducer bank with hardware and software

4747

Mikroprozessor
microprocessor

4848

AD-Wandler
AD converter

4949

Kommunikation zum Computer
Communication to the computer

5050

Verstärker
amplifier

5151

Multiplexer
multiplexer

5252

Multiplexer
multiplexer

5353

Multiplexer
multiplexer

5454

Widerstände des resistiven Sensormaterials
Resistances of the resistive sensor material

5555

Slave
Slave

5656

Master
master

5757

Rechner
computer

5858

Transducerbank
Transducer bank

5959

Kabel (RS232)
Cable (RS232)

6060

Datalogger
Datalogger

6161

Elektrodenabgriffspunkt
Electrode tap point

6262

Elektrodenabgriffspunkt
Electrode tap point

6363

laterale Richtung
lateral direction

6464

Sensorstreifen - kleiner Finger
Sensor strips - little finger

6565

Sensorstreifen - Ringfinger
Sensor strips - ring fingers

6666

Sensorstreifen - Mittelfinger
Sensor strips - middle finger

6767

Sensorstreifen - Zeigefinger
Sensor strip - index finger

6868

Sensorstreifen - Daumen
Sensor strip - thumb

6969

Sensorstreifen - Fingerspreizen
Sensor strips - finger spreads

7070

Kabel
electric wire

7171

virtuelle Wände
virtual walls

7272

Bildschirmausschnitt
Screen clipping

7373

Gesten
Gestures

7474

Isolierschicht
Insulating layer

Claims

1. Data glove ( 12 ), characterized in that it is sewn from flexible fabric so that the glove adapts to the human hand and that the back of the hand consists of an upper and a lower fabric and between these two fabrics there is a sensor layer ( 6 ) whose strain sensors are embedded in a conductive rubber and that at least one sensor has one or more measuring lines for data transmission.

2. Data glove ( 12 ) according to claim 1, characterized in that it consists of at least one strain sensor having at least two electrodes ( 3 , 11 ) which are embedded in conductive rubber ( 6 ) so that the electrodes are in their position within the Rubber can not change and that they have two opposite stripped ends, which are within the rubber at a certain distance from each other.

3. Sensor material according to one of the above claims, characterized in that the conductive particles ( 2 ) are high conductivity carbon black or metallic powder.

4. Data glove ( 12 ) according to one of the above claims, characterized in that the sensor rubber flaps are attached to the fabric by sewing on or sewing on.

5. Data glove ( 12 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sensor material is attached by gluing or gluing to a glove.

6. Data glove ( 12 ) according to claim 1, characterized in that the strain sensor has at least two electrodes ( 3 , 11 ) which are introduced into the insulating layers ( 5 , 4 , 74 ) so that the contact points ( 9 , 10 ) arise which make contact with the conductive rubber ( 6 ) so that an electrical current can flow between these two contact points ( 9 , 10 ) over the electrically conductive rubber ( 6 ).

7. Data glove ( 12 ) according to claim 1, characterized in that the sensor layer has a sensor strip on the finger, which consists of at least one sensor to record the flexion of the finger.

8. Data glove ( 12 ) according to claim 1, characterized in that the sensor layer has a sensor strip over the back of the hand to take up the spread of a finger.

9. Data glove ( 12 ) according to claim 1, characterized in that the sensor layer is at least partially on the back of the hand.

10. Data glove ( 12 ) according to claim 1, characterized in that the sensor layer is at least partially on the palm of the data glove ( 12 ).

11. Data glove ( 12 ) according to claim 1, characterized in that the sensor layer has sensors to measure the flexion of the first, second and third joint of the fingers and the spread of the fingers of the user.

12. Data glove ( 12 ) according to claim 1, characterized in that the sensor layer has sensors to measure the bending, stretching, spreading and rotation of the thumb.

13. Data glove ( 12 ) according to claim 1, characterized in that it can also be connected to a computer and an information processing system in order to process the data from the sensors.

14. Data glove ( 12 ) according to claim 13, characterized in that the computer has a monitor which represents the computer-controlled hand and that the computer transmits the user's hand movements, which are recorded by the sensor layer, to the monitor.

15. Data glove ( 12 ) according to claim 13, characterized in that the computer is configured so that it recognizes the gestures of a data glove user and can convert them into computer commands.

16. Data glove ( 12 ) according to claim 15, characterized in that the computer can be used for a computer game and the gestures recognized by the computer can be converted into commands for controlling the game.

17. Data glove ( 12 ) according to claim 1, characterized in that there is an electrical connection line to the system for signal processing in order to process the measurement signals from the sensors.

18. Data glove ( 12 ) according to claim 17, characterized in that it comprises signal processing with an analog-digital converter and a computer, the signal processing receiving the signal to be processed in order to convert it to a digital signal and the computer the processed signal receives.

19. Data glove ( 12 ) according to claim 1, characterized in that it has a position sensor which is movable with the data glove, so that the position of the data glove can be determined in a defined space.

20. Sensor material for the wrapping, which consists of:
an electrically insulated rubber layer ( 6 ), electrically conductive particles ( 2 ) which are located in the rubber layer ( 6 ),
two metal electrodes ( 3 , 11 ) within the rubber layer which can be connected to an external circuit and which are spaced apart to form an electrical path from one electrode to the other via the electrically conductive rubber layer ( 6 ), the electrical resistance, which depends on the mechanical expansion and compression of the conductive rubber material is measured between the electrodes.

21. Sensor material according to claim 20, characterized in that the electrode has a may have insulated metal wire which is stripped at one end and the stripped ends are opposite or that the electrodes from other electrical conductive materials can exist.

22. Sensor material according to claim 20, characterized in that it has at least two electrodes ( 3 , 11 ) which can be connected to an external circuit and which are located within the electrically conductive rubber ( 6 ) and which are in the insulating layers ( 5 , 4 , 74 ) are introduced so that the contact points ( 9 , 10 ) arise.

23. Sensor material according to claim 20, characterized in that it has an inner ( 8 ) and an outer insulating layer ( 7 ) which connect accordingly to the inner and outer ( 6 ) electrically conductive rubber layer.

24. Motion sensor to record the movement of a user, characterized in that it adapts to at least part of the body and consists of an upper and a lower fabric and between these two fabrics is a sensor layer, the strain sensors in a conductive rubber ( 6 ) are embedded and that there is at least one sensor measuring line for data transmission.

25. Motion sensor according to claim 24, characterized in that it consists of at least one strain sensor having at least two electrodes which are embedded in conductive rubber ( 6 ) so that they cannot change their position within the rubber and that the electrodes ( 15 , 16 ) have two mutually opposite stripped ends, which lie within the rubber at a certain distance from one another.

26. Motion sensor according to claim 24, characterized in that the strain sensor has at least two electrodes ( 3 , 11 ) which are introduced into the insulating layers ( 5 , 4 , 74 ) so that the contact points ( 9 , 10 ) arise, one Make contact with the conductive rubber ( 6 ) so that an electrical current flows between these two contact points ( 9 , 10 ) over the electrically conductive rubber ( 6 ).

27. Motion sensor according to claim 24, characterized in that it continues to a computer and an information processing system can be connected, to process the sensor data.

28. Motion sensor according to claim 24, characterized in that the computer has a monitor that represents the computer-controlled hand and that the computer the user's hand movements, which are picked up by the sensor layer transmits the monitor.

29. Motion sensor according to claim 24, characterized in that it is Arms, legs and abdomen.

30. Method for measuring the movement of a user's hand, characterized in that the glove adapts to the human hand, from an upper and a lower one There is a substance and between these two substances there is a sensor layer whose Strain sensors are embedded in conductive rubber and that are attached to at least one sensor there is a measuring line for data transmission and that a signal from the strain sensor, when the human hand moves, can be recognized.

31. The method according to claim 30, characterized in that a signal from the strain sensor is measured, which is the measurement of electrical resistance between two Includes electrodes in conductive rubber.

32. Method according to claim 30, characterized in that the movements of the human hand being passed on to the computer via a data logger.

33. Method according to claim 32, characterized in that the movements of a virtual Hand calculated and executed according to the movements of the user's hand become.

34. Method according to claim 30, characterized in that of the recorded Movements of the user on his physical condition can be concluded.

35. Method according to claim 30, characterized in that it further comprises a robot hand has that is controlled so that it moves according to the movements of the hand of the User moves.

36. Method of measuring the movement of the human body, characterized that at least part of the body is in a motion sensor, which consists of there is an inner and an outer layer of material, one between these two substances Sensor layer is located, the strain sensors are embedded in a conductive rubber and that there is a measuring line for data transmission on at least one sensor and that a signal from the strain sensor can be detected when the part of the body where the motion sensor is located.

37. Method according to claim 36, characterized in that a signal from the strain sensor is measured, which is the measurement of electrical resistance between two Includes electrodes in conductive rubber.

38. Method according to claim 36, characterized in that the movements of the human body can be passed on to the computer via a data logger.

39. Method according to claim 30, characterized in that of the recorded Movements of the user on his physical condition can be concluded.

40. Method according to claim 38, characterized in that the movements of a virtual hand calculated according to the movements of the user's hand and be carried out.

41. Method according to claim 30, characterized in that it further comprises a robot hand has that is controlled so that it moves according to the movements of the hand of the User moves.