(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器を制御するための設定可能なヒューマンマシンインタフェースであって、このインタフェースは、
・少なくとも一つの可動性の器具（１０、５０、７０、９０、１１０）であって、各器具は少なくとも前記電気機器の制御の第１の状態と第２の状態との間で変わるように、ユーザの手によって直接作動可能である器具と、
・処理ユニット（３０）であって、
・前記電気機器のいくつかの異なる制御法則から、前記ユーザによって作動される前記器具に関連付けられる制御法則を自動的に選択することと、ここで、各制御法則は、前記電気機器の第１の制御を器具の第１の状態に、及び前記電気機器の異なる制御又は無制御である第２の制御をこの同じ器具の第２の状態に関連付け、前記制御法則は前記電気機器の異なる制御を前記器具の同じ第１の状態又は前記機器の同じ第２の状態に関連付けるという点で相互に異なっている、
・前記器具の現在の状態に依存して、及びこの器具に対して選択された前記制御法則に依存して、制御を生成し、前記電気機器に送信することと
が可能である処理ユニット
を有し、
・前記インタフェースは、各器具に接続された少なくとも一つの永久磁石（１６、６６、７８、８０、９８、１００、１２６、１２８）と、磁力計のそれぞれの間の既知の距離を保つために、自由度なしに互いに機械的に接続されたＮ個の三軸磁力計（Ｍｉｊ）を有する磁力計アレイとを含み、ここでＮは、５以上の整数であり、
・前記処理ユニット（３０）は、
・器具の各永久磁石に対し、前記アレイに自由度なしに固定された三次元座標系における永久磁石の位置若しくは方向、又は前記永久磁石の磁気モーメントの大きさをエンコードする少なくとも一つの変数の値を、前記アレイの前記磁力計の測定に基づいて決定することと、
・この変数の決定された値に基づいて前記制御法則を自動的に選択することと
が可能であることを特徴とするインタフェース。
【請求項２】
・各器具は、器具が第１と第２の状態との間で変わるようにユーザによって作動された場合に前記位置又は前記方向が変化する少なくとも一つの永久磁石（１６、６６、７８、８０、９８、１２６）を備え、この永久磁石は、この器具に関連付けられる前記制御法則を自動的に選択するため用いられるものと同じであるか、又は異なる永久磁石であり、
・前記処理ユニット（３０）は、
・前記器具が作動された場合に前記位置又は前記方向が変化するこの永久磁石に対し、この器具の前記状態に依存して変化する少なくとも一つの変数の値を、前記アレイの前記磁力計の測定に基づいて決定することと、
・この決定された値に基づいて、前記電気機器の制御を生成するために用いられる前記器具の前記状態を確立することと
が可能である請求項１に記載のインタフェース。
【請求項３】
前記器具（１０、５０）は、
・前記器具の前記第１及び第２の状態において、それぞれ、前記三次元座標系のうちの一つの軸に対する第１及び第２の傾きを有する軸（１８、６０）と、
・前記永久磁石の磁気モーメントの方向がこの軸に平行となる位置において、前記軸に対して自由度なしに固定された永久磁石（１６、６６）と
を有する請求項１又は２に記載のインタフェース。
【請求項４】
前記器具（７０）は、軸周りに回転移動可能な舵取りハンドルと、この舵取りハンドルに自由度なしに、回転軸に対して偏心した位置又は回転軸に対して磁気モーメントが傾斜した位置に固定された永久磁石（７８、８０）と、を有する請求項１から３のいずれか１項に記載のインタフェース。
【請求項５】
設定可能なヒューマンマシンインタフェースを用いて電気機器を制御する方法であって、前記方法は、
・移動可能な少なくとも一つの器具を、少なくとも前記電気機器の制御の第１の状態と第２の状態との間で変わるようにユーザの手によって直接作動すること（１７２）と、
・前記電気機器のいくつかの異なる制御法則から、前記ユーザによって作動される前記器具に関連付けられる制御法則を自動的に選択すること（１６０）と、ここで、各制御法則は、前記電気機器の第１の制御を器具の第１の状態に、及び前記電気機器の異なる制御又は無制御である第２の制御をこの同じ器具の第２の状態に関連付け、前記制御法則は前記電気機器の異なる制御を前記器具の同じ第１の状態又は前記機器の同じ第２の状態に関連付けるという点で相互に異なっている、
・前記器具の現在の状態及びこの器具に対して選択された前記制御法則に依存して、制御を生成すること（１６６）及び前記電気機器に送信すること（１６８）と
を有し、
前記方法は、さらに、
（ａ）磁力計のそれぞれの間の既知の距離を保つために、自由度なしに互いに機械的に接続されたＮ個の三軸磁力計を有する磁力計アレイを用いて、前記器具に接続された少なくとも一つの永久磁石によって生成された磁場を測定すること（１４６）と、ここでＮは、５以上の整数であり、
（ｂ）器具の各永久磁石に対し、前記アレイに自由度なしに固定された三次元座標系における永久磁石の位置若しくは方向、又は前記永久磁石の磁気モーメントの大きさをエンコードする少なくとも一つの変数の値を、前記アレイの前記磁力計の測定に基づいて決定すること（１４８）と、
（ｃ）この変数の決定された値に基づいて前記制御法則を自動的に選択すること（１６０）と
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記方法が、
・器具の各永久磁石に対し、前記三次元座標系における永久磁石の位置及び方向、並びに前記永久磁石の磁気モーメントの大きさをエンコードする六つの変数を、前記アレイの前記磁力計の測定に基づいて決定すること（１４８）、それから、
・前記六つの変数のうち同じ永久磁石に対し決定された値をもつ第１の個数の変数の、この永久磁石を備えた前記器具の前記状態を確立する（１６４）ための使用と、これら六つの変数のうちの前記第１の個数とは異なる第２の個数の変数の、この器具に関連付けられる制御法則を選択する（１６０）ための使用と
を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記器具の前記状態が、前記三次元座標系の少なくとも一つの軸に対する前記器具の傾きをエンコードする変数の値だけに基づいて確立される
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｂ）は、器具の各永久磁石に対し、前記三次元座標系における永久磁石の位置をエンコードする少なくとも一つの変数の値を決定すること（１４８）を含み、
ステップ（ｃ）は、前記磁力計アレイに対する前記器具の場所に依存してこの永久磁石を備えた前記器具と関連付けられる制御法則を選択するために、境界が磁力計アレイに対して定義された予め定められたゾーンと、位置をエンコードするこの変数の決定された値とを比較することを含む
請求項５から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ステップ（ｂ）は、各永久磁石に対し、前記三次元座標系における永久磁石の位置及び方向をエンコードする少なくとも一つの変数の値を決定すること（１４８）を含み、
ステップ（ｃ）は、ステップ（ｂ）の間に決定された前記変数の値に基づいて、この器具から機械的に独立した他の永久磁石の位置又は方向に対する、この器具に備えられた永久磁石の相対位置又は方向を決定することと、この決定された相対位置又は方向に基づいてこの器具に関連付けられる前記制御法則を選択すること（１６０）とを含む
請求項５から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
ステップ（ｂ）は、各永久磁石に対し、前記永久磁石の磁気モーメントの大きさをエンコードする変数の値を決定すること（１４８）を含み、
ステップ（ｃ）は、器具に備えられた永久磁石の前記磁気モーメントの決定された大きさのみに基づいて、器具に関連付けられる前記制御法則を選択することを含む
請求項５から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
ステップ（ｂ）は、各永久磁石に対し、前記三次元座標系における永久磁石の位置又は方向をエンコードする少なくとも一つの変数の値を決定すること（１４８）を含み、
ステップ（ｃ）は、器具に備えられた少なくとも２つの永久磁石の相対位置を、この器具と使用されうる他の器具とを区別するために、ステップ（ｂ）の間に決定された前記変数の値に基づいて決定することを含み、
ステップ（ｃ）は、このようにして決定された前記相対位置を用いることにより前記制御法則を選択することを含む
請求項５から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
命令が電子コンピュータによって実行されるときに、請求項５から１１のいずれか１項に記載の方法を実行するための命令を有することを特徴とする情報記録媒体（３４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器を制御するための設定可能なヒューマンマシンインタフェースに関する。本発明は、そのような設定可能なヒューマンマシンインタフェースで電気機器を制御する方法、及びこの方法を実行するための情報記録媒体にも関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒューマンマシンインタフェースは、電気機器を制御する、非常に数多くの種々の技術領域において用いられる。例えば、電気機器は、ロボットかもしれないし、コンピュータスクリーンかもしれないし、ゲームコンソールかもしれないし、人間により制御されなければならないあらゆる種類の電子又は電気機器であるかもしれない。
【０００３】
種々の電気装置、又は種々の状況に適応することができるように、設定可能であるヒューマンマシンインタフェースが望まれている。
設定可能なヒューマンマシンインタフェースは、
・少なくとも一つの可動性の器具であって、各器具は少なくとも電気機器の制御の第１の状態と第２の状態との間で変わるように、ユーザの手によって直接作動可能である器具と、
・処理ユニットであって、
・電気機器のいくつかの種々の制御法則から、ユーザによって作動される器具に関連付けられる制御法則を自動的に選択することと、ここで、各制御法則は、電気機器の第１の制御を器具の第１の状態に、及び電気機器の異なる制御又は無制御である第２の制御をこの同じ器具の第２の状態に関連付け、
・器具の現在の状態に依存して、及びこの器具に対して選択された制御法則に依存して、制御を生成し、電気機器に送信することと
が可能である処理ユニットと
を有する。
【０００４】
器具に関連付けられる制御法則は、インタフェースの与えられた設定におけるこの器具の機能を決定する。従って、このようなヒューマンマシンインタフェースにおいては、器具に関連づけられる制御法則が自動的に選択されるため、
・器具を他のものに取り換えることにより、
・又は付加的な器具を追加することにより、
・又は器具を取り除くことにより、
・又は例えば左利き若しくは右利きのユーザに適応するために器具を移動させることにより、
ユーザは容易に、このマシンインタフェースの設定を修正することができる。
【０００５】
しかしながら、そのような設定可能なヒューマンマシンインタフェースの実現は、複雑である。例えば、各器具に、その器具で用いられる制御法則の識別子を処理ユニットに送信するエミッタを装着することが提案されている。しかしながら、このエミッタに電力を供給する必要があり、設定可能なヒューマンマシンインタフェースの実現が複雑になる。
【０００６】
先行文献として米国特許出願公開第２０１３／００９９０７号明細書、米国特許出願公開第２００３／０９５１１５号明細書、及び国際公開第９９／６６９９７も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／００９９０７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／０９５１１５号明細書
【特許文献３】国際公開第９９／６６９９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、より容易に実現することができる設定可能なヒューマンマシンインタフェースを提案することにより、この欠点を克服することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本発明は、請求項１に記載するようなヒューマンマシンインタフェースに関する。
【００１０】
上記ヒューマンマシンインタフェースでは、処理ユニットは、器具が備える永久磁石の特性に基づいて、器具に関連付けられる制御法則を選択することができる。したがって、このインタフェースでは、エミッタまたは他の同様の装置に電力を供給する必要がなく、ヒューマンマシンインタフェースの実現を簡素化する。
【００１１】
このヒューマンマシンインタフェースの実施形態は、従属請求項の特徴の一つ以上を含んでもよい。
【００１２】
ヒューマンマシンインタフェースのこれらの実施形態は、以下の利点も有する。
・制御法則の選択と器具の現在の状態の確立の両方を可能にする、測定を提供するための同じ磁力計アレイの使用、さらに、設定可能なヒューマンマシンインタフェースの実現の簡素化
・磁気モーメントの方向が器具の軸に平行である永久磁石を器具が備え、この器具をジョイスティック又は十字形ボタンとして使用することを可能にすること
【００１３】
本発明は、請求項５に記載の電気機器を制御する方法にも関する。
【００１４】
この制御方法の実施形態は、方法の従属請求項の特徴の一つ以上を含んでもよい。
【００１５】
制御方法のこれらの実施形態は、以下の利点も有する。
・制御法則を選択するための変数の一部及び器具の現在の状態を確立するための変数の他の一部の使用によって、同じ永久磁石が制御法則を選択すること及び器具の状態を確立することの両方のために使用されることによるインタフェースの実現の簡素化
・器具の永久磁石の方向をエンコードする変数のみの使用によって、器具の動作の変更なしに磁力計アレイに対する非常に多数の種々の場所にこの同じ器具を配置することを可能にすること
・器具に関連付けられる制御法則を選択するための、この器具の永久磁石の位置をエンコードする変数値の使用によって、磁力計アレイに対して器具を移動させることによりこの器具の動作を変更することを可能にすること
・器具から独立した他の永久磁石に対するこの器具の永久磁石の相対位置の使用によって、単にこの他の別の永久磁石に対する永久磁石の相対位置を変更することによりこの器具の機能を変更することを可能にすること
・制御法則の選択のための、器具に備えられた永久磁石の磁気モーメントの大きさの使用によって、この器具を、磁気モーメントの大きさが異なる永久磁石を備えた他の器具に取り換えることにより、簡単な方法でヒューマンマシンインタフェースを設定し直すことを可能にすること
・器具が備える異なる永久磁石の相対位置に基づくこの器具に関連付けられる制御法則の選択によって、この器具を互いの相対位置が異なる永久磁石を備える他の器具に取り換えることによりヒューマンマシンインタフェースの設定を変更することを可能にすること
【００１６】
本発明はまた、電子コンピュータによって実行されるときに上記の方法を実行する命令を含む情報記録媒体にも関連する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明は、単に非限定的な例として与えられた以下の説明及び図面を参照して、より理解されるであろう。
【図１】電気機器を制御することが可能なヒューマンマシンインタフェースの概略図である。
【図２】図１のヒューマンマシンインタフェースに実装される磁力計配列の上からの部分的な図である。
【図３】図３は、図１のインタフェースで使用することができる十字形ボタンの縦断面における概略図である。
【図４】図４は、図３の十字形ボタンの上からの概略図である。
【図５】図５は、図１のインタフェースに使用することができる舵取りハンドルの概略斜視図である。
【図６】図６は、図１のインタフェースに使用することができるカーソルの縦断面における概略図である。
【図７】図７は、図１のインタフェースに使用することができるボタンの縦断面における概略図である。
【図８】図８は、図１のインタフェースで使用されるデータベースの概略図である。
【図９】図９は、図１のヒューマンマシンインタフェースを用いて電気機器を制御する方法の組織図である。
【００１８】
これらの図において、同じ参照番号は同じ要素を示すために使用される。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の本明細書では、当業者によく知られている特徴や機能を詳細に説明しない。
【００２０】
図１は、電気機器４を制御することが可能なヒューマンマシンインタフェース２を示している。ここでは、電気機器は、スクリーンと、このスクリーン上の画像の表示を制御することができる制御部５を備えている。
【００２１】
ここでは、インタフェース２の機能は、制御部５がビデオゲームコンソールである場合について示されている。例えば、制御部５は、スクリーン上の人６の動作を制御する。しかしながら、インタフェース２は、この実施形態の最後で説明するように、多数の他のアプリケーションで使用され得る。
【００２２】
インタフェース２は、以下で「ユーザ」と呼ばれる人間によって手動で直接作動され得るいくつかの器具を有する。上記器具のそれぞれは、少なくとも１つの永久磁石を有する。図１を簡素化するために、１つの器具１０のみがこの図に示されている。インタフェース２の他の器具は、図３から図７を参照して示される。インタフェース２は、また、各器具の位置を特定するための装置１２を有する。
【００２３】
本実施の形態において、インタフェース２の設定を変更するために、装置１２に対して何らの自由度なしに固定されている直交座標系ＸＹＺにおいて、各器具が、ユーザの手によって直接、自由に、移動され得る。ここで、Ｘ方向及びＹ方向は水平であり、Ｚ方向は垂直である。このため、各器具は、１キログラム未満であり、好ましくは２００ｇ未満である。器具の寸法は、各器具がユーザの片手で握られ移動され得るように十分に小さい。
【００２４】
本実施の形態において、器具１０は、レバー１４と、外部磁場がない状況下であってもゼロではない磁気モーメントを有する永久磁石１６とを有する。レバー１４は、ユーザによって容易に握られ得るグリップを形成する横長の形状を有している。レバーは、長手方向の軸１８に沿って伸びている。レバー１４は、座標系ＸＹＺのＸ、Ｙ及びＺ軸の任意の軸について、ユーザによって自由に傾斜してもよい。ここでは、レバー１４は、ジョイスティックとして使用されることが意図されている。例えば、レバー１４は、全て、非磁性材料、すなわち、装置１２により計測できる何かしらの磁気特性を示さない物質でできている。この材料は、例えば、プラスチックである。
【００２５】
器具１０は、磁石１６の位置に基づいて探知される。ここで、器具１０の自由度に何ら制限は適用されない。特に、器具は、機械的に装置１２に接続されておらず、装置１２との機械的な接触なしに使用されうる。
【００２６】
典型的には、磁石１６の保磁場は、１００Ａ．ｍ−１又は５００Ａ．ｍ−１を超える。例として、磁石は、強磁性体又はフェリ磁性体で形成されている。
【００２７】
磁石１６は、レバー１４に対して何らの自由度なしに固定される。磁石１６の磁気モーメントの方向は、この場合、レバー１４の長手方向の軸１８と平行である。図１及び以降の図において、磁石の磁気モーメントの方向は、矢印によって示される。上記磁石の最も大きな長さは、以下、Ｌによって示される。永久磁石の強さは、典型的には０．０１Ａ．ｍ２又は０．１Ａ．ｍ２を超える。
【００２８】
装置１２により、座標系ＸＹＺにおける磁石１６の位置を特定することができる。ここで、「位置の特定」は座標系ＸＹＺにおける磁石１６の位置及び方向の確定を意味する。位置は、例えば座標系ＸＹＺにおける磁石１６のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標といった３つの変数の値によって、あいまいさなしに定義される。より正確には、変数ｘ、ｙ及びｚは、磁石１６の幾何学的中心の座標である。物体の幾何学的中心は、この物体の全ての点の重心であり、これらの点のそれぞれに、同じ重量を割り当てる。磁石１６の磁気モーメントの方向は、２つの変数θｙ及びθｚの値によってあいまいさなしに定義される。ここで、変数θｙ及びθｚは、それぞれ、座標系の軸Ｙ及び軸Ｚに関する磁石１６の磁気モーメントの角度である。装置１２は、また、６番目の変数Ａを決定する。変数Ａは、磁石１６の磁気モーメントの大きさである。
【００２９】
この目的のために、装置１２は、Ｎ個の三軸磁力計Ｍｉｊのアレイを有する。図１において、波状の垂直線は、装置１２の一部が示されていないことを示している。
【００３０】
典型的には、Ｎは、５よりも大きく、１６又は３２よりも大きいことが好ましい。ここでは、Ｎは６４以上である。
【００３１】
本実施の形態においては、磁力計Ｍｉｊは、マトリクスを形成するように、行及び列に配列されている。ここで、このマトリクスは、８行８列を有する。インデックスｉ及びｊは、それぞれ、マトリクスの行及び列を示しており、行ｉと列ｊとの交点に磁力計Ｍｉｊが存在する。図１においては、行ｉの磁力計Ｍｉ１、Ｍｉ２、Ｍｉ３、Ｍｉ４及びＭｉ８のみが示されている。磁力計Ｍｉｊ同士の位置関係を、図２を参照して、より詳細に説明する。
【００３２】
各磁力計Ｍｉｊは、他の磁力計と何らの自由度なしに固定されている。この目的のために、磁力計Ｍｉｊは、何らの自由度なしに、剛性板２０の背面２２に固定されている。この剛性板は、磁石１６に前面２４を向けている。板２０は、剛体の非磁性材料から形成される。例として、板２０は、ガラス製である。
【００３３】
各磁力計Ｍｉｊは、磁石１６により生成される磁場の方向及び強度を測定する。このため、各磁力計Ｍｉｊは、磁石１６により生成されたこの磁力計Ｍｉｊにおける磁場の、この磁力計の３つの測定軸への正射影の大きさを測定する。ここで、これらの３つの測定軸は、互いに直交している。例として、各磁力計Ｍｉｊの測定軸は、それぞれ座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸と平行である。磁力計Ｍｉｊの感度は、例えば、４＊１０−７Ｔである。
【００３４】
各磁力計Ｍｉｊは、情報伝達バス２８を用いて、処理ユニット３０に接続されている。
【００３５】
処理ユニット３０は、磁力計Ｍｉｊの測定に基づいて、座標系ＸＹＺにおける磁石１６の位置、及び磁気モーメントの大きさを特定することができる。この目的のために、ユニット３０は、情報記録媒体に記録されている命令を実行可能な、プログラム可能な電子コンピュータ３２を有している。したがって、ユニット３０は、さらに、コンピュータ３２によって、図９の方法を実行するために必要な命令を格納しているメモリ３４を有している。特に、インタフェース２で同時に使用される可能性のあるＰ個の磁気物体それぞれについて、ユニット３０は、磁力計Ｍｉｊからの測定結果それぞれを、座標系ＸＹＺにおけるＰ個の磁気物体の磁気モーメントの位置、方向及び大きさと関連付ける数学モデルＭＰを実行する。各モデルＭＰは、第１の変数セットがＰ個の磁気物体の位置及び方向、及びその物体の磁気モーメントの大きさを表す連立方程式の形式で表される。第２の変数セットは、磁力計Ｍｉｊからの測定結果を表す。Ｐ個の磁気物体の磁気モーメントの位置、方向及び大きさを得るために、第１の変数セットの変数が未知であり、第２の変数セットの変数の値が既知であればよい。このモデルは、典型的には、電磁気学上の物理方程式に基づいて構築される。このモデルは、磁力計Ｍｉｊ間の既知の距離によってパラメータ化される。ここでは、磁気物体は、永久磁石である。このモデルを構築するために、各永久磁石は、磁気双極子で近似される。永久磁石と磁力計Ｍｉｊとの間の距離が、２Ｌを、好ましくは３Ｌを超過していれば、この近似によって生じる誤差は、微々たるものである。典型的には、Ｌは、２０ｃｍ未満であり、１０ｃｍ未満または５ｃｍ未満であることが好ましい。
【００３６】
ここで、モデルＭＰは、非線形である。ユニット３０は、このモデルの解を推定するためのアルゴリズムを実行して、このモデルを解く。例として、用いられるアルゴリズムは、「アンセンテッドカルマンフィルタ」という名によってより一般的に知られているアンサンブルカルマンフィルタである。
【００３７】
各磁気双極子が、その磁気モーメントの位置を識別するための３つの変数と、その磁気モーメントの方向を識別するための２つの変数と、その磁気モーメントの大きさを識別する１つの変数とによって特徴づけられる場合、Ｎ個の磁力計のアレイによって同時に探知され得る磁気双極子の最大数は、Ｎ／２よりも小さい。したがって、冗長性のある測定を行うために、個数Ｐの値は、Ｎ／２以下であり、Ｎ／５又はＮ／１０又はＮ／２０よりも小さいことが好ましい。この測定の冗長性によって、双極子の探知の精度が向上する。
【００３８】
本実施の形態においては、同時に存在する、１個、２個、３個、４個及び５個の永久磁石それぞれについて、５個の数学モデルＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４及びＭ５のみが、ユニット３０によって実行される。
【００３９】
ユニット３０は、さらに、機器４に接続されるインタフェース３６によって機器４に制御を送信することができる。
【００４０】
メモリ３４は、機器４の複数の制御法則を記録するデータベース３８をさらに有する。各制御法則によって、制御法則に関する器具の現在の状態に対応する機器４の制御を生成することができる。この目的のために、各制御法則は、
・機器４のある制御を、器具の少なくとも１つの可能な状態に関連付け、
・機器４の他の制御又は機器４の制御の不在を、同じ器具の他の可能な状態に関連付ける。
【００４１】
したがって、制御法則は、機器４が、この制御法則が関連付けられる器具のユーザによる作動に応じてどのように機能するかを決定する。データベース３８については、図８を参照してより詳細に説明する。
【００４２】
図２は、装置１２の磁力計Ｍｉｊのいくつかを示す。これらの磁力計Ｍｉｊは、Ｘ方向と平行な行ｉに並んでいる。これらの磁力計は、また、Ｙ方向と平行な列ｊに並んで、マトリクスを形成している。行ｉ及び列ｊは、昇順に配置されている。
【００４３】
磁力計Ｍｉｊの中心は、行ｉと列ｊとの交点に位置している。磁力計の中心は、この磁力計によって磁場が測定される点に対応する。ここで、インデックスｉ及びｊは、範囲［１；８］に属する。
【００４４】
行ｉに沿って直接に連続している２つの磁力計Ｍｉｊ及びＭｉ，ｊ＋１の中心は、既知の距離ｄｉ，ｊ，ｊ＋１だけ離れている。同様に、同じ列ｊに沿って直接に連続している２つの磁力計Ｍｉｊ及びＭｉ＋１，ｊの中心は、既知の距離ｄｊ，ｉ，ｉ＋１だけ離れている。
【００４５】
ここで示した特定の場合において、行ｉがいずれの行であっても、距離ｄｉ，ｊ，ｊ＋１は等しい。したがって、この距離をｄｊと表す。同様に、列ｊがいずれの列であっても、２つの磁力計の間の距離ｄｊ，ｉ，ｉ＋１は等しい。したがって、この距離をｄｉと表す。
【００４６】
ここで、距離ｄｉとｄｊとは、ともにｄに等しい。
【００４７】
典型的には、距離ｄは、インタフェース２の通常の使用の際に面２４の前に同時に存在する２つの磁気物体の間に存在し得る最短距離よりも短く、好ましくはこの最短距離の２倍短い。ここで、距離ｄは、以下の場合に、１〜４ｃｍの間にある。
・永久磁石の強さが０．５Ａ．ｍ２である。
・磁力計の感度が４＊１０−７Ｔである。
・磁力計Ｍｉｊの数が６４個である。
【００４８】
図３から図７は、器具１０の代わりに使用され得、又はインタフェース２において器具１０と同時に使用され得る、他の器具を示す。
【００４９】
図３及び図４は、十字形ボタン５０を示す。典型的には、このようなボタンは、動きの４つの垂直な方向から選択された移動の方向を示すことを意図している。この目的のためのボタン５０は、「＋」記号の形でクロス５８のアームの端部に配置された５２から５７の４個のキーを有する。クロス５８は、このクロスの幾何学的中心を通る軸６０の垂直面内で実質的に延びている。軸６０は、クロス５８に、自由度がなしに固定されている。ここでは、クロス５８は、単に、非磁性材料で作られた物質の単一ブロックを形成する。クロス５８は、ハウジング６０の底が水平に配置されたときに任意の方向に軸６０を垂直に対して傾けることが可能なコネクション６４を介してハウジング６２の底に接続されている。このコネクション６４は、例えば、ボールジョイントである。
【００５０】
ボタン５０はまた、クロス５８を恒久的にその水平位置に駆り立てることができる付勢手段を備えている。例えば、これらの付勢手段は、各キー５２〜５５と、ハウジング６２の前面との間に配置された同一のばねを有する。
【００５１】
ボタン５０は、ユーザにより作動され、
・クロス５８が水平位置にある休止状態から
・４つの可能な押された状態のうちの一つの押された状態へ
と移る。
【００５２】
ここで、各押された状態は、単一のキー５２〜５５のそれぞれの押された状態に対応している。
【００５３】
ボタン５０の現在の状態を決定するために、永久磁石６６は、自由度なしにクロス５８に固定されている。例えば、磁石６６は、この磁石の磁気モーメントの方向が軸６０と一致するように、クロス５８に固定されている。これらの条件において、ボタン５０の現在の状態は、単に磁石６６の傾き、すなわちこの磁石６６に対して決定された変数θＹ及びθＺの値を用いて確立されてもよい。ここで、磁石６６の変数ｘ、ｙ、ｚ及びＡの値は、ボタン５０の現在の状態を確立するために用いられない。対照的に、以下に説明するように、これらの４つの変数の値は、ボタン５０に関連づけられる制御法則を選択するために使用されてもよい。
【００５４】
ここでは、磁石６６の磁気モーメントの大きさは、一意である。すなわち、インタフェース２において使用され得る他の全ての永久磁石の大きさとは異なる。
【００５５】
図５は、軸７２周りに回転するように取り付けられた舵取りハンドル７０を示している。このタイプの舵取りハンドルは、例えば回転αの角度を示すために用いられることが意図されている。ここで、舵取りハンドル７０は、軸７２に沿って延びるシャフト７４の端部に固定されている。シャフト７４の他方の反対側の端部は、装置１２の前面２４によって支えられることを意図したスタンド７６に回転自在に取り付けられている。シャフト７４とスタンド７６は、空中で舵取りハンドル７０を保持して、その使用を容易にしている。
【００５６】
舵取りハンドル７０は、無数の異なる状態を呈するために、ユーザによって手動で回転させられうる。舵取りハンドル７０の場合には、各状態は、角度αの固有の値に対応する。ここで、角度αがゼロである状態は、休止状態と呼ばれる。
【００５７】
軸７２についての舵取りハンドル７０の角度αを測定するために、舵取りハンドルは、本実施の形態では、２つの永久磁石７８及び８０を備えている。これらの磁石は、例えば軸７２に関して正反対に対向する位置に、舵取りハンドル７０に自由度なしに固定されている。ここでは、これらの磁石７８と８０は同じものである。これらの磁石のそれぞれの磁気モーメントの方向は、舵取りハンドル７０が基本的に延在している平面に平行で、かつ、中心が軸７２に位置している円に接している。ここでは、休止状態では、磁石７８及び８０は、垂直面に対して互いに対称である。したがって、この休止状態からの逸脱は、ゼロとは異なる角度αに対応している。
【００５８】
ここで、角度αは、単に、磁石７８及び８０の方向に基づいて決定される。したがって、これら磁石７８及び８０の位置とこれらの磁石の大きさＡは、この舵取りハンドル７０に関連付けられる制御法則の選択のために用いられてもよい。
【００５９】
これらの磁石７８及び８０の磁気モーメントの大きさは、インタフェース２において一意である。
【００６０】
図６は、カーソル９０を示す。例えば、このカーソルによって、電気機器４のパラメータの値を制御することができる。この目的のために、このカーソル９０は、ハウジング９６の上面に形成された直線状スロット９４内で移動変位可能であるように設置されたスライド９２を有する。ユーザは、カーソル９０の状態を変更するために手でスライド９２をスライドさせることができる。カーソル９０の場合には、各状態は、スロット９４に沿ったスライド９２の特定の位置に対応する。
【００６１】
スロット９４に沿ったスライド９２の位置を測定するために、カーソル９０は、
・スライド９２に自由度なしに固定された永久磁石９８と、
・ハウジング９６に自由度なしに固定された永久磁石１００と、
を備えている。
【００６２】
これらの条件において、カーソル９０の状態は、磁石１００に対する磁石９８の相対位置によって確立されてもよい。ここでは、カーソル９０の状態は、磁石９８及び１００の幾何学的中心間の最短距離ｄ９０の値に基づいて確立される。
【００６３】
したがって、磁石１００の絶対位置及びそれの方向は、このカーソル９０に関連付けられる制御法則の選択のために用いられてもよい。
【００６４】
この実施形態では、磁石１００の磁気モーメントの方向は、スロット９４が水平に延在している場合に軸Ｚと平行である。磁石９８及び１００の磁気モーメントの大きさは、インタフェース２において一意であり、互いに異なっている。
【００６５】
図７は、ボタン１１０を示している。このボタン１１０は、休止状態（図７に示す）と押された状態との間でユーザによって手動で移動され得る。典型的には、ボタン１１０は、それが押された状態に達した場合にのみ、機器４の動作をトリガーするように意図されている。
【００６６】
このボタン１１０は、休止位置（図７に示す）と押された位置との間で、ハウジング１１６に接続された軸１１４に沿った移動のみ可能であるキー１１２を有する。図７において、軸１１４は鉛直である。休止状態及び押された状態は、それぞれ、キー１１２の休止位置及び押された位置に対応する。
【００６７】
ボタン１１０は、キー１１２を恒久的にその休止位置に駆り立てる付勢手段を有する。これら付勢手段は、ここでは、ボタン１１２の下部とハウジング１１６の上面との間に介在するばね１１８を有する。
【００６８】
直線状ロッド１２０は、軸１１４に沿って伸びており、このロッド１２０の一端は、キー１１２に何らの自由度なく固定され、他端は、止め具１２４に固定されている。ハウジング１１６の上面に形成されたオリフィス１２２の内側にスライドするように、このロッド１２０が装着される。
【００６９】
止め具１２４によって、このロッド１２０の下端が、ハウジング１１６の内に留まる。
【００７０】
ボタン１１０の現在の状態を決定するために、ロッド１２０は、何らの自由度なくこのロッドに固定された永久磁石１２６を有する。本実施の形態において、磁石１２６の磁気モーメントの方向は、軸１１４と一致する。
【００７１】
同様に、もう一つの永久磁石１２８が、ハウジング１１６の底部に何らの自由度なく固定されている。
【００７２】
したがって、ボタン１１０の現在の状態は、磁石１２８に対する磁石１２６の相対的な位置に基づいて確立され得る。例として、この状態は、距離ｄ１１０の値と閾値Ｓ０とに基づいて確立される。距離ｄ１１０は、磁石１２６及び１２８の幾何学的中心間の最短距離である。閾値Ｓ０は、押された状態を休止状態と区別するために使用される。距離ｄ１１０が閾値Ｓ０を下回る場合、これは、ボタン１１０が押された状態であることを意味する。逆に、距離ｄ１１０がこの閾値Ｓ０を上回る場合、ボタン１１０は休止状態である。
【００７３】
距離ｄ１１０は、磁石１２６及び１２８の変数ｘ、ｙ、Ａ、θＹ、θＺの値に依存していない。したがって、これらの変数の値は、インタフェース２において使用される場合に、このボタン１１０に関連付けられる制御法則を選択するために使用されてもよい。
【００７４】
ここで、磁石１２６及び１２８は、構造的に同じものである。
【００７５】
図８は、より詳細にデータベース３８を示す。このデータベース３８は、事前に記録されたいくつかの制御法則Ｌｉを含む。また、それは、事前に記録された各法則Ｌｉと選択条件Ｃｉを関連付ける。器具の永久磁石のペア又は永久磁石によって条件Ｃｉが確かめられた場合、この制御法則は、その後、この磁石又は磁石のペアを備えた器具に関連付けられる。インデックス「ｉ」は、制御法則Ｌｉと、データベース３８によりこの法則Ｌｉと関連づけられた条件Ｃｉを識別する。各条件Ｃｉは、器具を備える永久磁石に対して決定された、一般的にこの器具の現在の状態の確立のために使用されない変数の値に関連する。
【００７６】
例示として、いくつかの制御法則、及びこれらの制御法則に関連付けられた条件について説明する。
【００７７】
法則Ｌ１は、変数θＹ及びθＺの値だけを使用する制御法則である。より正確には、それは、角度θＹ及びθＺの各値を機器４の各制御に変換する。例えば、この制御は、角度θＹ及びθＺの値によって指定された方向への人６の移動を引き起こすことができる。
【００７８】
この法則Ｌ１は、条件Ｃ１に関連付けられている。条件Ｃ１は、以下の通りである。変数Ａの値は、Ｓ１とＳ２との間である必要がある。ここで、Ｓ１及びＳ２は、予め定義された境界値であり、磁石１６の磁気モーメントの大きさのみがこれらの境界値の間となるように定義される。したがって、この法則Ｌ１は、器具１０と関係づけられることが意図される。装置１２は、永久磁石の変数Ａの値がＳ１とＳ２との間であると判断した場合、このまさに磁石の角度θＹ及びθＺの値を、機器４についての制御に変換するために、法則Ｌ１を使用する。これにより、器具１０の傾きを変更することによって、機器４を制御することができる。このことは、磁石１６の存在が検出され得る時点から、装置１２に関する器具１０がいかなる位置にあっても、真であり続ける。したがって、器具１０の位置は、ユーザによって自由に選択され得、このことは、インタフェース２についての無数の可能な構成に対応する。
【００７９】
法則Ｌ２は、法則Ｌ１と同じ制御法則であるが、角度θＹ及びθＺの同じ値に対して機器４の別の制御を生成する。法則Ｌ２は、条件Ｃ２に関連付けられている。条件Ｃ２は、以下の通りである。
・磁気モーメントの大きさの値は、境界値Ｓ３とＳ４の間であり、
・この永久磁石のｘ、ｙ及びｚ座標は、予め定義されたゾーンＶＤ内に位置している。
【００８０】
境界値Ｓ３及びＳ４は、予め定義された境界値であり、永久磁石６６の磁気モーメントの大きさだけが、これらの境界値の間にある。したがって、この法則は、十字形ボタン５０と関連付けられることが意図される。
【００８１】
例えば、ゾーンＶＤは、正中面の右側に位置するスペースである。ここで、右は、座標系ＸＹＺのＸ方向によってラベル付けされた側である。正中面は、ここでは、軸Ｙ及びＺに平行な平面であり、中央で磁力計Ｍｉｊのマトリックスを切断する。したがって、法則Ｌ２は、ボタン６０がゾーンＶＤ内に配置されているときのみ、ボタン６０に関連付けられる。
【００８２】
法則Ｌ３は法則Ｌ１及びＬ２と同じであるが、角度θＹ及びθＺの同じ値に対して機器４の別の制御を生成する。
【００８３】
法則Ｌ３は、条件Ｃ３に関連付けられている。条件Ｃ３は、ゾーンＶＤがゾーンＶＧに置き換えられた点を除いて条件Ｃ２と同じである。ゾーンＶＧは、上記定義された正中面の左側にあるボリュームである。
【００８４】
このように、法則Ｌ３は、ボタン６０がゾーンＶＧ内にある場合のみ、ボタン６０に関連付けられる。このように、このことは、同じ器具の動作が、磁力計Ｍｉｊのアレイに関する器具の位置に応じて、同じではない場合について示している。また、そのような選択条件を用いることによって、ゾーンＶＤにおけるボタン６０のコピーと、同時に、ボリュームＶＧ内に位置するボタン６０の他のコピーとを同時に用いることもできる。これらの二つのボタンは構造的に同じであるが、処理ユニットがこれらボタンのそれぞれに関連付ける制御法則が同じでないため、これら二つのボタンの動作は、同じではない。このことは、予め定義されたゾーンから他の予め定義されたゾーンに器具を移すことにより、インタフェース２の設定が変更されうる状況を示している。
【００８５】
法則Ｌ４は、回転角αの値に応じて機器４を制御するために２つの永久磁石の変数θＹ及びθＺの値のみを用いる制御法則である。
【００８６】
典型的には、この法則Ｌ４は、舵取りハンドル７０に関連付けられるように設計されている。このために、法則Ｌ４は、データベース３８によって条件Ｃ４に関連づけられている。条件Ｃ４は、ここでは以下の通りである。面２４の前に同時に存在する２つの離れた永久磁石についての変数Ａの値が、それぞれ境界値Ｓ５とＳ６の間にある。ここで、境界値Ｓ５とＳ６は、予め定義された境界値であり、永久磁石７８及び８０の磁気モーメントの大きさのみがこれらの境界値の間となるように定義される。この条件Ｃ４で、面２４に舵取りハンドル７０が面２４上のどこに配置されたとしても、同じ制御法則Ｌ４が舵取りハンドル７０に関連付けられる。したがって、ユーザは、舵取りハンドル７０のインタフェース２における配置を自由に選択することができる。
【００８７】
法則Ｌ５は、２つの永久磁石の間の距離の値を用いて、この距離に応じて機器４のパラメータを調整するための制御を生成する制御法則である。この法則Ｌ５は、
・磁石９８だけが満たすことのできる条件である、磁気モーメントの大きさが予め定義された境界値Ｓ７１とＳ８１の間である永久磁石と、
・磁石１００のみが満たすことのできる条件である、磁気モーメントの大きさが予め定義された境界値Ｓ７２とＳ８２の間である永久磁石と
の間の距離が測定されることを指定する。
【００８８】
この制御法則は、典型的には、距離が距離ｄ９０に対応するように、カーソル９０に関連付けられるように設計されている。この目的のために、法則Ｌ５は、条件Ｃ５に関連付けられている。この条件Ｃ５は、以下の通りである。
・永久磁石の変数Ａの値が、境界値Ｓ７２とＳ８２の間にあり、
・この同じ永久磁石の角度θＺの値が、ゼロプラスマイナス２％に等しい。
【００８９】
このような条件Ｃ５で、面２４と平行にスライド９２が移動するようにカーソル９０が配置される場合のみ、法則Ｌ５はカーソル９０に関連付けられる。また、カーソル９０の一つの例は、所与の時点で、面２４上に水平に配置されなければならない。
【００９０】
法則Ｌ６は、法則Ｌ５と同じ制御法則であるが、距離ｄ９０の同じ値に対して機器４の別の制御を生成する。この目的のために、法則Ｌ６は、条件Ｃ６に関連付けられている。条件Ｃ６は、以下の通りである。
・永久磁石の変数Ａの値が、境界値Ｓ７２とＳ８２の間にあり、
・角度θＺの値が、９０°プラスマイナス２％に等しい。
【００９１】
この条件Ｃ６で、垂直にスライド９２が移動するようにカーソル９０が配置される場合のみ、法則Ｌ６はカーソル９０に関連付けられる。したがって、条件Ｃ５とＣ６により、同じ器具の動作が、器具の方向に応じて変更される事例を得ることが可能となる。
【００９２】
法則Ｌ７は、２つの同じ永久磁石の間の最短距離のみを用いて、機器４の制御を生成する制御法則である。ここで、最短距離が距離ｄ１１０に対応するように、法則Ｌ７はボタン１１０と関連付けられることを意図されている。例えば、制御法則Ｌ７は以下の通りである。
・距離ｄ１１０が閾値Ｓ０よりも大きい場合、ユニット３０は機器４のいかなる制御も生成せず、
・距離ｄ１１０が閾値Ｓ０以下である場合、ユニット３０が制御を生成し、機器４に送信する。
【００９３】
法則Ｌ７は、条件Ｃ７に関連付けられている。ここで、この条件Ｃ７は以下の通りである。
・２つの離れた永久磁石の変数Ａの値は、両方とも境界値Ｓ９とＳ１０の間にあり、
・これら２つの磁石の間の最短距離が、閾値Ｄｍａｘ１１０未満であり、
・これら２つの永久磁石の位置がゾーンＶ１に属していない。
【００９４】
境界値Ｓ９及びＳ１０は、予め定義された定数であり、磁石１２６及び１２８の磁気モーメントの大きさのみが、これら境界値の間にある。閾値Ｄｍａｘ１１０の値は、距離ｄ１１０の最大可能値に等しくなるように選択される。
【００９５】
ここで、ゾーンＶ１は、このボタン１１０の永久磁石のペアを形成するものとは、機械的に独立した少なくとも一つの他の磁石の位置によって定義される場所にある予め定められた寸法のボリュームである。たとえば、ゾーンＶ１は、軸Ｙ及びＺに平行で、この他の永久磁石の幾何学的中心を通る面の右側に位置する半空間である。このように、ボタン１１０のコピーの機能は、この他の永久磁石に対するボタン１１０の相対的な位置に依存する。ここで、他の永久磁石のために、面２４の前に同時に存在するボタン１１０の別のコピーの磁石１２６及び１２８が用いられる。このように、ボタン１１０の一つのコピーに関連付けられる制御法則は、この同じボタンの別のコピーに対するボタンの位置に依存している。
【００９６】
法則Ｌ８は、同じ距離ｄ１１０に対し機器４の異なる制御を生成する点を除いて法則Ｌ７と同じである。この法則Ｌ８は、条件Ｃ８に関連付けられている。条件Ｃ８は以下の通りである。
・２つの離れた永久磁石の変数Ａの値は、両方とも境界値Ｓ９とＳ１０の間にあり、
・これら２つの磁石の間の最短距離が、閾値Ｄｍａｘ１１０未満であり、
・これら永久磁石の位置がゾーンＶ１内である。
【００９７】
したがって、ゾーンＶ１の場所が定義できないため、ボタン１１０のただ一つのコピーが装置１２の面２４の前に存在する場合、このボタン１１０は、自動的に法則Ｌ７に関連付けられる。対照的に、ボタン１１０の２つのコピーが同時に面２４の前に存在する場合、他のコピーの右に位置したボタン１１０のコピーは、法則Ｌ８に自動的に関連付けられ、これに対し、法則Ｌ７は、より左に位置している他のコピーに関連付けられる。このように、条件Ｃ７及びＣ８は、インタフェース２における器具の機能が、他の器具に対する器具の相対位置に依存している場合について示している。
【００９８】
インタフェース２の機能についてさらに図９の方法を参照して詳細に説明する。
【００９９】
この方法は、初期化段階１４０から開始し、この間、種々の制御法則Ｌｉ、及びこれら制御法則の選択のための種々の条件Ｃｉがデータベース３８に記録される。
【０１００】
次に、インタフェース２の設定段階１４２が行われる。この段階１４２の間に、ユーザは、器具１０、６０、７０、９０及び１１０のうちの１つ又は複数の器具を選択する。ここで、ユーザは、器具１０及び７０のそれぞれのただ一つのみのコピー、並びに器具６０、９０、及び１１０のそれぞれの２つのコピーが存在するものとする。次に、ユーザは、装置１２の面２４上に、器具を自由に置く。また、ユーザは、確実に、実現される構成が面２４の前に５個を超える永久磁石が同時にあるということをもたらすことがないようにする。そして、ヒューマンマシンインタフェースが構成される。
【０１０１】
そして、このインタフェースの使用段階１４４を続行することが可能である。
【０１０２】
段階１４４は、磁力計Ｍｉｊが同時に面２４の前に存在する永久磁石または磁石の磁場を同時に測定する段階１４６によって開始する。
【０１０３】
そして、ステップ１４８の間、ユニット３０は、磁力計Ｍｉｊの測定に基づいて、永久磁石それぞれの磁気モーメントの位置、向き及び大きさを決定する。
【０１０４】
このため、動作１５０の間に、ユニット３０は、一つの磁気双極子についてのモデルＭ１の連立方程式を解く。ユニットは、座標ｘ１、ｙ１、ｚ１、θ１及びφ１と、大きさＡ１とのセットを取得する。
【０１０５】
次に、動作１５２の間に、ユニット３０は、
・連立方程式Ｍ１に基づいて、及び動作１５０が終了するときに取得される位置、向き及び大きさに基づいて、計算される、磁力計により測定された推定値と、
・ステップ１４６の間に実際に測定される磁力計の測定値と
の間の差分の代表であるエラーＥ１を算出する。
【０１０６】
そのモデルを解くために使用されるアルゴリズムがアンサンブル又は拡張カルマンフィルタである場合において、動作１５０の間にこの連立方程式の解を求めることによって、一般に、このエラーＥ１の推定値が提供される。
【０１０７】
ステップ１５０及びステップ１５２は、Ｐ＝１からＰ＝５についてなされる。好ましくは、各Ｐの値についてのステップ１５０及びステップ１５２は、並行して行われる。
【０１０８】
次に、動作１５４の間に、ユニット１３０は、最小のエラーＥＰを与えるモデルＭＰで得られた結果を選択する。したがって、面２４の前に、単一の永久磁石のみがある場合、ユニット３０は、自動的に、モデルＭ１を選択する。対照的に、２つの永久磁石がある場合、ユニット３０は、自動的に、モデルＭ２などを選択する。
【０１０９】
このステップ１４８が終了するときに、永久磁石の数、並びに変数ｘ、ｙ、ｚ、θＹ、θＺ及びＡの値が、これら永久磁石のそれぞれについて、知られる。
【０１１０】
ステップ１６０の間に、ユニット３０は、磁石のそれぞれに対してステップ１４８で決定される６つの変数の値を用いて、永久磁石又は永久磁石のペアと関連付けられる制御法則を自動的に選択する。このため、ユニット３０は、まず、この永久磁石又はこの永久磁石のペアが条件Ｃｉのいずれかを満たすかを確かめる。もしそうであれば、ユニット３０は、データベース３８において満たされた条件Ｃｉに関連付けられる制御法則Ｌｉを自動的に選択し、ステップ１６４を続行する。そうでなければ、すなわち、この永久磁石又はこの永久磁石のペアが、いずれの条件Ｃｉを満たさない場合、ユニット３０は、別の永久磁石又は別の永久磁石のペアのためにステップ１６０を繰り返す。もはやテストのための永久磁石又は永久磁石のペアが存在しない場合、方法は、ステップ１４６に戻る。
【０１１１】
例えば、ステップ１６０の間、磁気モーメントの大きさが境界値Ｓ１及びＳ２の間にある永久磁石が存在する場合、ユニット３０は、この永久磁石を備えた器具に関連付けられた法則であるとして法則Ｌ１を自動的に選択する。
【０１１２】
条件Ｃｉが満たされている各時間、ステップ１６４の間、ユニット３０は、この永久磁石又はこの永久磁石のペアに対してステップ１４８の間に決定された変数ｘ、ｙ、ｚ、θＹ、θＺ及びＡのうちのいくつかに基づく器具の状態を確立する。例えば、永久磁石１６の場合、ユニット３０は、角度θＹ及びθＺの値に基づいて器具１０の傾きを計算する。
【０１１３】
一旦、器具の状態が確立されると、ステップ１６６の間、ユニット３０は、この永久磁石又はこの永久磁石のペアに対するステップ１６４の間に確立された状態とステップ１６０の間に選択された制御法則とを用いることによって機器４の制御を生成する。例えば、器具１０の場合には、ユニット３０は、ユーザが器具１０を傾斜された方向に人６が動くよう、機器４の制御を生成する。
【０１１４】
次に、ステップ１６８の間、ユニット３０は、このように生成された制御を機器４に送信する。
【０１１５】
ステップ１７０の間に、機器４は、送信された制御を実行し、それに応じて、送信された制御に応じた動作を実行する。
【０１１６】
データベース３８に含まれる条件Ｃｉのいずれかを満たす各永久磁石又は永久磁石のペアに対し、ステップ１６４から１７０が繰り返される。
【０１１７】
ステップ１４６から１７０に並行して、ステップ１７２の間に、ユーザは、機器４を制御するために面２４上に配置された器具を自由に作動させる。
【０１１８】
ユーザがインタフェース２を再設定したい場合、彼は段階１４２に戻る。この新たな段階１４２の実行の間、例えば、
・器具を除き又は追加することによって、及び／又は
・器具の機能を変更するために器具を動かすことによって、
ユーザは、インタフェース２の設定を変更することができる。
【０１１９】
このように、インタフェース２は、製造の容易さを残しつつ、簡単に設定可能である。
【０１２０】
他の多数の実施形態が可能である。例えば、前面２４は必ずしも平面ではない。例えば、変形例としては、上記前面は、起伏のある形状を有する。典型的には、この起伏のある形状は、中空のシートを有してもよく、これら中空のシートは、これらシート内に器具を受け入れて固定することを意図したものであってもよい。
【０１２１】
変形例において、２つの永久磁石を備えた器具の傾斜は、これらの磁石のいずれかの磁気モーメントの向きのみに基づいてではなく、これらの永久磁石の各々の位置に基づいて決定される。さらに、これら２つの永久磁石が異なる磁気モーメントを有する場合、これら永久磁石の位置に基づいて方向を決定することもできる。
【０１２２】
上記以外の器具を実現し、インタフェース２に使用することができる。例えば、クロス５８は、円盤で置き換えられてもよい。このことは、円盤を移動方向に傾けることにより、無限の移動方向から移動方向を示すことを可能にする。別の変形例では、シャフト７４及びスタンド７６が省略される。それから、ユーザは、面２４に対して舵取りハンドルを自由に移動させてもよい。
【０１２３】
多数の異なる制御法則が開発されてもよい。例えば、機器４の制御は、いずれかの器具に備えられた永久磁石の速度又は加速度に依存してもよい。別の例では、ボタン１１０に関連付けられた制御法則は、距離ｄ１１０の連続関数である。この場合、ばね１１８の存在のため、この制御法則は、キー１１２上でユーザによって加えられる圧力に依存する。
【０１２４】
いくつかの制御法則を同じ器具に、その使用中に、関連付けることも可能である。例えば、法則Ｌ１に加えて、法則Ｌ１で使用される変数以外の変数に応じて機器４の制御を生成する制御法則である制御法則Ｌ１１が同時に器具１０に関連付けられることができる。たとえば、法則Ｌ１１は、以下の通りである。ｚが予め定められた閾値Ｓ１１よりも大きい場合、特定の制御が機器４に送信され、ｚがＳ１１よりも低い場合、この特定の制御は送信されない。特定の制御は、例えば、ユーザが器具１０を傾けた方向に移動する際に、人６のジャンプをトリガーする。制御法則Ｌ１及びＬ１１は、同じ選択条件Ｃ１に関連付けられた全く同一の制御法則内に再編成されてもよい。
【０１２５】
同じ器具又は異なる器具に異なる制御法則を関連付けることができるようにするために、いくつかの制御法則を記録することは必須ではない。変形例において、単一のパラメータ化された制御法則がメモリ３４内に記憶され、各条件Ｃｉがこの制御法則の種々のパラメータに対する値のそれぞれのセットに関連付けられる。
【０１２６】
多数の他の選択条件が考えられる。例えば、選択条件は、器具の永久磁石の磁気モーメントの傾きが、予め定められた値の範囲内にあるかどうかをテストし、範囲内にある場合のみ、制御法則Ｌｋをこの永久磁石を備えた器具に関連付けてもよい。このように、正しい向きが上である場合に第１の制御法則に関連付けられ、逆さまに使用されている場合に他の制御法則に関連付けられたボタンを提供することができる。
【０１２７】
器具に関連付けられる制御法則を選択することを可能にする条件は、必ずしも変数Ａの値のテストを行わなくてもよい。例えば、インタフェースが一つの器具だけ又はこの同じ器具のいくつかの同じコピーだけを有する場合、この器具の永久磁石の磁気モーメントの大きさの値を必ずしもテストしなくてもよい。なぜならば、全てのコピーに対し同じであるからである。この場合、制御法則は、例えば、予め定められたゾーンに対する永久磁石の位置に応じてのみ、選択される。
【０１２８】
予め定められたボリューム内ではなく、座標系Ｘ、Ｙ、Ｚの固定されたポイントに関する特定の位置又は器具から離れた他の永久磁石によって位置が定義されるポイントに、永久磁石の位置があるかを確かめる条件を定義することもできる。
【０１２９】
条件Ｃｉは、同じ器具に備えられた少なくとも２つの永久磁石の特定の相対位置が検出されたかをテストしてもよい。もしそうであるならば、このことは、この器具を識別し、これにより、この器具に関連付けられる制御法則を選択することを可能にする。この場合、この器具に関連付けられる制御法則を選択するために磁気モーメントの大きさを使用することは必須ではない。
【０１３０】
面２４の前に同時に存在する永久磁石の数Ｐが予め分かっている場合、制御方法は、これらＰ個の永久磁石の磁気モーメントの位置、方向、及び大きさを決定するための対応するモデルＭＰだけを使用することにより簡略化することができる。例えば、永久磁石の数Ｐは、ユーザによって設定段階中に把握される。最小誤差ＥＰを有するモデルの選択は、省略されてもよい。
【０１３１】
変形例では、ヒューマンマシンインタフェース２は、磁力計Ｍｉｊのアレイに関する位置に依存して動作が変わる単一の器具だけを有してもよい。
【０１３２】
別の変形例では、器具に関連付けられる制御法則を自動的に選択するために用いられる永久磁石は、器具の現在の状態を確立するために用いられるものと同じでない。器具が備えている永久磁石を器具の現在の状態を確立する目的のために用いずに、磁力計Ｍｉｊ以外のセンサを用いることによって器具の現在の状態を確立することもできる。
【０１３３】
処理ユニットと磁力計Ｍｉｊは、制御法則の自動選択のため及び器具の状態の確立のために必要な変数を特定するために、簡略化されてもよい。したがって、各永久磁石に対し特定される変数の値の数は、６未満であってもよい。例えば、磁気モーメントの大きさと各永久磁石の向きが予め知られている簡略化された実施形態では、各永久磁石の位置のみが特定される。例えば、平坦面２４上に配置されたボタン１１０の一つのコピーだけ又はいくつかのコピーが用いられる場合、そのような状況が発生しうる。
【０１３４】
インタフェース２の設定の変化は、必ずしもユーザによって手動で直接実行されない。別の変形例では、インタフェースは、インタフェースの設定を変更することが可能な電動アクチュエータを有する。例えば、この目的のために、ユーザが自分でその器具のそれぞれを操作する必要がないように、器具の動作、又はこの器具の別の器具との交換は、電動される。
【０１３５】
インタフェース２の可能な設定の数は、機械装置によって制限され得る。したがって、変形例では、ヒューマンマシンインタフェースは、レール、及び器具１０、５０、７０、９０又は１１０といった器具を有し、インタフェース２の設定を変更するためにこのレールにのみ沿って移動できるように、このレール上に摺動可能に取り付けられる。別の変形例では、器具が前面２４に対して配置されることが可能な場所の数を制限することも可能である。このために、インタフェース２は、複数の場所を有し、これらの複数の場所は、ある数の器具がこの場所に固定されることを防止し、逆に、他の異なる器具がこの場所に固定されることを許可するコーディングを、それぞれ備える。
【０１３６】
カルマンフィルタを作成するために使用される近似はまた、４次又はより高い次元の近似であり得る。すなわち、電磁気学上の方程式が双極子近似に対応するものよりも高い次元に近似される。
【０１３７】
多くの異なる方法が、磁性体の位置及び向きを決定するために使用することができる。例えば、米国特許第６２６９３２４号明細書で記述された方法が使用可能である。これらの方法はカルマンフィルタを必ずしも使用しない。例えば、米国特許出願公開第２００２／１７１４２７号明細書又は米国特許第６２６３２３０号明細書で記述された方法が可能である。
【０１３８】
磁力計アレイの磁力計は、必ずしも行及び列に配置されない。それらはまた他のパターンに従って配置され得る。例えば、磁力計は、平面のパターンの各三角形または六角形のメッシュの各頂点に配置される。
【０１３９】
互いに関連する磁力計の配置は、ランダム又は不規則であってもよい。したがって、アレイ内の２つの直接連続した磁力計の間の距離は、２つの直接連続した磁力計の全てのペアについて同じではない。例えば、アレイのあるゾーンにおける磁力計の密度は、他の箇所よりも高くてもよい。ある領域内の密度を増加させることによって、この領域での測定精度を高めることができる。
【０１４０】
磁力計のアレイは、空間内の３つの同一直線上でない方向に伸張し得る。これらの条件では、磁力計は、３次元の容積の内部に分布している。
【０１４１】
磁力計の数Ｎは、同様に、６４又は９０以上であってもよい。
【０１４２】
磁力計アレイの磁力計の全ては、互いに同一である必要はない。変形例として、全ての磁力計が同じ感度を有しているわけではない。この場合、より精度の低い磁力計が、例えばアレイの中心付近に配置され、より精度の高い磁力計がこのアレイの周囲に配置される。そのような実施形態は、最も飽和しにくく、それゆえ、より感度が低い磁力計を、磁性物体の最も近くになるような場所に配置することの利点を有する。これはまた相互作用のゾーンを拡張することを可能にする。
【０１４３】
機器４は、人間の行動に応じて制御される必要がある電気機器の任意のタイプで置き換えられ得る。一例として、制御される機器は、ロボット又は工作機械等であってもよい。
【０１４４】
ここで説明する全ての実施の形態において、永久磁石は、継続的に電力が供給されず、地球の磁場等の外部の継続的な磁場の存在下で磁気モーメントを取得する磁気物体に置換され得る。例えば、永久磁石は軟磁性材料で作られた部分によって置換される。保磁場が１０又は１Ａ．ｍ−１より小さい場合、磁性材料は軟磁性であるとみなされる。このような部分は、地球の磁場と軟磁性材料で作られた部分との間の相互作用によって生成された磁気モーメントを有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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