CZ32260U1 - Trojrozměrný model budovy určený především pro zrakově postižené uživatele - Google Patents

Description

Trojrozměrný model budovy určený především pro zrakově postižené uživatele

Oblast techniky

Technické řešení se týká mechanické a elektronické konstrukce, která umožňuje uživatelům včetně osob se zrakovým postižením vytvoření mentálního modelu prostředí vícepodlažních budov.

Dosavadní stav techniky

Současná řešení umožňují hmatovou (haptickou) interakci na úrovni celých trojrozměrných modelů budov v podobě vnějšího pláště (trojrozměrný model). Toho se využívá například pro prezentaci památek zrakově postiženým uživatelům, jak je popsáno např. v dokumentu A tactile model of the Ljubljana Castle dostupném z:

https ://www.ljubljanGB19790627/2010102skigrad.si/en/visit-us/interesting-facts/tactile-model/, online, přístup 2018-03-05, nebo v článku Nevidomí a slabozrací v Olomouci mají modely dalších památek dostupném z: https://www.archiweb.cz/n/home/nevidomi-a-slabozraci-v- olomouci-maji-modely-dalsich-pamatek, online, přístup 2018-03-05.

Dále existují řešení, která umožňují interakci na úrovni reliéfní struktury, kde má třetí rozměr význam jen pro rozpoznatelnost hmatem. Pro přehlednost je dalším textu nazýváme dvourozměrné plány nebo dvourozměrná řešení, někdy pro lepší rozlišení s přívlastkem reliéfní. Existuje celá řada řešení, která tímto způsobem reprezentují část města, park, podlaží budovy nebo jeho část.

Příklad reprezentace části města tímto způsobem je. v článku autora Edman, P. (1992). Tactile graphics. American Foundation for the Blind, dostupné z: https ://books.google.cz/books?id=C7vq4Th71 AC&pg=PA320&dq=James,+G.,+A.+(1982).+Mobility+maps&hl=en&sa=X&ved=0ahUK EwjQv5Hiu9XZAhXQYVAKHcJNDCAQ6AEIKTAA#v=onepage&q=James%2C%20G.%2C% 20A.%20(1982).%20Mobility%20maps&f=false online, přístup 2018-03-05.

Parku se týká např. dokument společnosti Dinasys s.r.o - Orientační mapy, dostupné z: http://www.dinasys.cz/de/produkty/orientacni-mapy, online. Podlaží budovy nebo jeho části se týká např. dokument ILIS Leitsysteme - Taktiler Pian mit Etageninfo, dostupné z: http://www.ilis-leitsysteme.de/de/produkte/taktile-plaene/plan-mit-etageninfo/., online, přístup 2018-03-05.

Některá tato řešení zahrnují i hlasový výstup a interaktivní prezentaci prostřednictvím tlačítek nebo detekce dotyku, viz například, ILIS Leitsysteme - Taktile Multimedia Pláne, dostupné z: http://www.ilis-leitsysteme.de/de/produkte/taktile-plaene-multimedia/, online, přístup 2018-0305 nebo některá řešení uvedená v dokumentu s názvem MUSEUM EXHIBITIONS AND CULTURAL CENTRES RECOGNISED AT THE DESIGN FOR ALL FOUNDATION AWARDS 2012, dosupném z: https://museumforallblog.wordpress.com/2012/05/02/museum- exhibitions-and-cultural-centres-recognised-at-the-design-for-all-foundation-awards-2012/, online, přístup 2018-03-05 či v článku od autorů Brock, A. M., Truillet, P., Oriola, B., Picard, D., & Jouffrais, C. z roku 2015 s názvem. Interactivity improves usability of geographic maps for visually impaired people, publikovaném v Human-Computer Interaction, 30(2), 156-194. Článek je dostupný také z: https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01077434/file/AcceptedManuscript-HCI- 2014.pdf.

Stávající řešení ale neumožňují propojení informace o relativním uspořádání prostorové informace reprezentované dvourozměrnými plány pater vůči trojrozměrnému modelu celé

- 1 CZ 32260 UI budovy. Stávající dvourozměrné reliéfní plány určené pro zrakově postižené nejsou vhodné pro obecnou populaci uživatelů. Zejména jsou pomocí specifických metod uzpůsobené pro vnímání zrakově postiženými (například proporce plánu přímo neodpovídají proporcím skutečného prostoru). Obsahují informace, které jsou důležité pro zrakově postižené (například bílou holí rozpoznatelné orientační body). Vizuální přitažlivost a přehlednost těchto dvourozměrných reliéfních plánů pro vidící uživatele je zpravidla nízká.

V současné době nejsou známa řešení, která by umožňovala nevidomým orientaci v budově reprezentované trojrozměrným modelem, který obsahuje jak vnější plášť budovy, tak jeho jednotlivá podlaží, a nejsou tudíž známa ani technická řešení, která by nevidomým i vidícím uživatelům usnadňovala přechod mezi patry v takovém modelu s navedením do výchozího místa v patře, kam se uživatel přesunul.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky odstraňuje trojrozměrný model budovy určený především pro zrakově postižené uživatele dle předkládaného technického řešení, který obsahuje hmatové plány podlaží budovy uspořádané do zásuvek. Výhodné je, že přechod mezi podlažími usnadňují speciální přechodové hmatové symboly, které lze rychle nalézt pomocí hmatu. Zejména pomocí změny výšky symbolu pak reprezentují směr a způsob přechodu mezi podlažími.

Podstatou tohoto technického řešení je, že trojrozměrný model budovy určený především pro zrakově postižené uživatele a pro budovy s alespoň dvěma podlažími obsahuje hmatové plány podlaží budovy. Ty jsou uspořádány do zásuvek tak, že v každé zásuvce je hmatový plán podlaží s pořadovým číslem i a uspořádání zásuvek ve vertikálním směru odpovídá reálnému uspořádání podlaží v budově, přičemž i je přirozené číslo od 1 do n, kde n je počet podlaží budovy. Každému podlaží budovy reprezentovanému zásuvkou s hmatovým plánem je přiřazeno specifické číslo i odlišné od čísel jiných podlaží. Počet zásuvek hmatovými plány podlaží je alespoň dvě. Trojrozměrný model budovy dále obsahuje alespoň dva přechodové hmatové symboly pro přechod mezi podlažími. Ty jsou rozmístěny na alespoň dvou různých hmatových plánech alespoň dvou různých podlaží budovy, přičemž tyto přechodové hmatové symboly na hmatových plánech podlaží budovy označují místa pro přechod mezi podlažími. Každý z těchto přechodových hmatových symbolů je také opatřen alespoň jednou ploškou pro detekci dotyku a je osazen alespoň jedním přechodovým vibračním motorem a/nebo je propojen s alespoň jedním mechanismem hmatové animace pro změnu polohy a/nebo tvaru přechodového hmatového symbolu.

Je výhodné, když alespoň dva přechodové hmatové symboly umístěné v různých hmatových plánech různých podlaží budovy jsou spolu navzájem datově propojené.

Ve výhodném provedení hmatové plány podlaží budovy dále obsahují první hmatové symboly označující místnosti a/nebo druhé hmatové symboly a/nebo hmatové linie Druhé hmatové symboly přitom představují konkrétní místa v budově odlišná od místností a hmatové linie představují trasu pohybu po budově, přičemž alespoň některé z uvedených hmatových symbolů a/nebo alespoň některé z hmatových linií jsou osazeny ploškami pro detekci doteku.

Je výhodné, když je alespoň jeden z prvních hmatových symbolů propojen s alespoň jedním prvním vibračním motorem a/nebo když alespoň jeden z druhých hmatových symbolů je propojen s alespoň jedním druhým vibračním motorem.

Každá ze zásuvek je ve výhodném provedení vybavena alespoň jedním ovládacím prvkem pro manipulaci s touto zásuvkou. Každá zásuvka může být opatřena mechanickým nebo elektrickým nebo elektromagnetickým vysouvacím a zasouvacím mechanismem, který je mechanicky nebo elektricky propojen s alespoň jedním ovládacím prvkem pro manipulaci se zásuvkou

-2CZ 32260 UI příslušejícím k dané zásuvce a/nebo je datově propojen s alespoň jedním přechodovým hmatovým symbolem v hmatovém plánu podlaží budovy umístěném v této zásuvce.

Je možné provedení, v němž je mechanismus hmatové animace proveden jako výsuvný nůžkový a je poháněn servomotorem.

Výhodné je rovněž provedení, v němž je každý hmatový plán podlaží budovy vybaven svým vlastním mikrokontrolérem a jednotlivé plošky pro detekci dotyku z toho hmatového plánu podlaží budovy, k němuž je připojen daný mikrokontrolér, jsou připojeny k jednomu nebo více obvodům pro detekci dotyku, které jsou dále připojeny k mikrokontroléru.

Je výhodné, když jsou ke každému mikrokontroléru připojeny také všechny přechodové vibrační motory a/nebo všechny servomotory připojené k přechodovým hmatovým symbolům z toho hmatového plánu podlaží budovy, k němuž je připojen daný mikrokontrolér.

Všechny mikrokontroléry připojené kjednotlivým hmatovým plánům podlaží budovy jsou s výhodou propojeny s mikropočítačem.

Mikropočítač může obsahovat systém pro převod textu na řeč, generátor hlasových instrukcí a geografický model budovy, přičemž geografický model budovy je propojen s generátorem hlasových instrukcí, který je dále propojen se systémem pro převod textu na řeč.

Mikropočítač ve výhodném provedení obsahuje modul kontextu obsahující informace o uživateli.

Generátor hlasových instrukcí může být propojen s modulem kontextu.

Je výhodné, je-li vysouvací a zasouvací mechanismus každé ze zásuvek je opatřen modulem pro detekci výsuvu, který je propojen s mikrokontrolérem připojeným k hmatovému plánu podlaží budovy umístěnému v této zásuvce.

Výhodné je rovněž provedení, v němž je trojrozměrný model umístěn na desce stolu, který má výškově polohovatelné podnoží, a mikropočítač obsahuje modul pro řízení výšky podnoží.

Je výhodné, když jsou zásuvky umístěny ve schránce, která zachovává vizuálně věrné zobrazení vnějšího pláště budovy.

Objasnění výkresů

V obr. 1 je znázorněno celkové uspořádání trojrozměrného modelu 1 budovy. Obrázek ukazuje, jak jsou do trojrozměrného modelu budovy integrovány hmatové plány 5.i jednotlivých podlaží formou výsuvných zásuvek 3.i.

Obr. 2 znázorňuje hmatový plán 5.i jednoho konkrétního podlaží budovy. Obrázek dále ukazuje, jak jsou do plánu integrovány plošky 8 pro detekci dotyku a přechodové hmatové symboly 10 pro přechod mezi podlažími.

Obr. 3. znázorňuje příkladné provedení mechanismu 12 hmatové animace, který je výsuvný nůžkový a je poháněn servomotorem 13.

Obr. 4. znázorňuje realizaci výškového polohování trojrozměrného modelu 1 budovy.

Obr. 5. představuje blokové schéma propojení jednotlivých komponent pro realizaci interaktivity a ozvučení trojrozměrného modelu 1 budovy.

-3CZ 32260 UI

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad provedení technického řešení je vyobrazen na obrázcích 1 až 5. Trojrozměrný model 1 budovy je vytvořen na základě dostupných plánů a fotografií typicky v CAD programu (např. Inventor, ArchiCAD, Rhinoo). Následně je tento model upraven pro výrobu optimálně pomocí CNC frézování MDF desek, umělého dřeva nebo podobného materiálu. Tímto způsobem jsou vyrobeny jednotlivé vnější stěny budovy. Detaily jsou vytvořeny prostřednictvím 3D tisku z materiálu ABS nebo PLA nebo podobných, případně z PET, PETG, PTFE nebo podobných.

Čelní stěna trojrozměrného modelu 1 budovy je vytvořena tak, aby umožnila vysouvání zásuvek 3.i, které obsahují hmatové plány 5.i jednotlivých podlaží budovy. Tyto hmatové plány 5.i podlaží jsou uspořádány do zásuvek 3.i tak, že v každé zásuvce 3.i je hmatový plán 5.i podlaží s pořadovým číslem i a uspořádání zásuvek 3.i ve vertikálním směru odpovídá reálnému uspořádání podlaží v budově. Přitom i je přirozené číslo od 1 do n, kde n je počet podlaží budovy, a každému podlaží budovy reprezentovanému zásuvkou 3.i s hmatovým plánem 5.i je přiřazeno specifické číslo i odlišné od čísel jiných podlaží.

Počet zásuvek 3.i v trojrozměrném modelu 1 budovy může být roven n nebo může být menší než n. Počet zásuvek 3.i v trojrozměrném modelu 1 budovy může být nižší než n, například pokud je výhodnější v modelu reprezentovat jen vybraná podlaží důležitá pro pohyb uživatelů. Předkládané technické řešení najde největší využití pro budovy s alespoň dvěma podlažími. Typicky bude tedy trojrozměrný model 1 obsahovat alespoň dvě zásuvky 3.i.

Zásuvky 3.i jsou integrovány přímo do trojrozměrného modelu 1 budovy typicky pomocí kolejniček umožňujících snadné vysouvání. Je možné použít standardní výsuvy používané při konstrukci nábytku nebo v serverových rozvaděčích.

Trojrozměrný model 1 budovy, jehož příkladné provedení je na obr. 1, umožní každému uživateli vytvoření mentálního modelu vnější podoby budovy a jejího celkového uspořádání. Vizuální podoba a fyzická realizace tohoto modelu umožní jak hmatovou interakci pro zrakově postižené, tak i vizuálně věrné zobrazení konkrétní budovy pro vidící uživatele. Zásuvky 3.i jsou umístěny ve schránce, která zachovává vizuálně a hmatově věrné zobrazení vnějšího pláště budovy. V obr. 1 je znázorněn příklad se třemi zásuvkami 3.1, 3.2 a 3.3. Je znázorněno také zobrazení 2 střechy budovy, které je vizuálně i hmatově věrné.

Hmatové plány 5.i jsou uzpůsobeny pro hmatovou interakci zrakově postižených a slabozrakých uživatelů a typicky obsahují reliéfní prvky.

Ukázka hmatového plánu 5.i podlaží budovy s číslem i v jednom možném provedení je v obr. 2.

Trojrozměrný model 1 budovy obsahuje alespoň dvě zásuvky 3d, a tedy alespoň dva hmatové plány 5.i alespoň dvou různých podlaží budovy. Dále obsahuje alespoň dva přechodové hmatové symboly 10 pro přechod mezi podlažími, které jsou rozmístěny na alespoň dvou různých hmatových plánech 5.i alespoň dvou různých podlaží budovy. Jedná se o podstatný prvek technického řešení, který handicapovaným uživatelům výrazně usnadňuje orientaci.

Každý z těchto přechodových hmatových symbolů 10 je opatřen alespoň jednou ploškou 8 pro detekci dotyku. Pro snazší nalezení pomocí hmatu je také každý z přechodových hmatových symbolů 10 osazen alespoň jedním přechodovým vibračním motorem 11 a/nebo je propojen s alespoň jedním mechanismem 12 hmatové animace pro změnu polohy a/nebo tvaru přechodového hmatového symbolu 10. Toto propojení není pro přehlednost v obr. 2 zakresleno, ale jedna možná realizace tohoto propojení je znázorněna v detailu v obr. 3.

-4CZ 32260 UI

Přechodové hmatové symboly 10 jsou umístěny v blízkosti nástupních bodů pro přechod mezi podlažími, např. schodišť, výtahů a eskalátorů, a díky doplnění o přechodový vibrační motor 11 a/nebo mechanismus 12 hmatové animace umožní indikaci výchozího místa pro přechod mezi podlažími na daném patře, tj. například umožní snadno nalézt umístění schodiště, eskalátoru nebo výtahu. Jsou možná provedení, kde je přítomen pouze přechodový vibrační motor 11, provedení, kde je přítomen pouze mechanismus 12 hmatové animace, a také kombinace obou výše zmíněných provedení, která je ukázána v obr. 3. Ve výhodném provedení na obr. 3 je mechanismus 12 hmatové animace výsuvný nůžkový a je poháněn servomotorem 13. V tomto provedení mechanismus 12 hmatové animace mění výšku přechodového hmatového symbolu 10. Jsou ale možná i jiná provedení mechanismu 12 hmatové animace, např. taková, která umožňují vysunutí a naklonění přechodového hmatového symbolu JO, a to i bez využití nůžkového mechanismu. Je možná i hmatová animace s pootočením, posunutím apod.

Uživatel tak může snadno vyhledat místa umožňující přechod mezi podlažími díky tomu, že přechodový hmatový symbol 10 reaguje na dotek typicky hmatovou animací, například změnou tvaru nebo změnou výšky. Tato funkce uživateli usnadní interakci při přechodu mezi jednotlivými podlažími modelu budovy.

Vibrace realizované pomocí přechodového vibračního motoru 11 slouží typicky pro nalezení určitého přechodového hmatového symbolu JO. Například při přechodu do jiného podlaží bude po otevření dané zásuvky příslušný přechodový hmatový symbol 10 vibrovat.

Pro lepší orientaci při změně podlaží, a tedy při změně zásuvky ze 3.i na 3.j, kde i je různé od j, přičemž i a j jsou přirozená čísla od 1 do n, jsou alespoň dva přechodové hmatové symboly 10 umístěné v různých hmatových plánech 5.i, 5.i různých podlaží budovy spolu navzájem datově propojené. Je výhodné, když jsou spolu takto datově propojené přechodové hmatové symboly 10, které se nacházejí v alespoň dvou různých hmatových plánech 5.i podlaží s různými pořadovými čísly i a leží na stejné cestě spojující podlaží. Nejvýhodnější je takto propojit přechodové hmatové symboly 10, které se nacházejí ve větším počtu různých hmatových plánů 5.i podlaží s různými pořadovými čísly i, přičemž současně tyto propojené přechodové symboly 10 leží na stejné cestě spojující podlaží. Cestou spojující podlaží přitom rozumíme cestu mezi nejníže a nejvýše položeným podlažím, a to jak ve směru zdola nahoru, tak i ve směru shora dolů. Cesta spojující podlaží přitom zahrnuje výtahy, schodiště, eskalátory, stoupací jezdící chodníky a v případě specifického uspořádání budovy může zahrnovat i vložené vodorovné úseky trasy mezi nimi. Jedná se například o případy, kdy je pro přesun do jiného podlaží potřeba přejít od jednoho výtahu k druhému, přejít mezi výtahem a schodištěm apod. Typicky jsou přechodové hmatové symboly 10 umístěny u výstupních a nástupních míst schodišť, eskalátorů, stoupacích jezdících chodníků či výtahů. V nejvýhodnějším provedení jsou pak spolu propojené všechny přechodové hmatové symboly 10 umístěné u nástupních/výstupních schodišť, eskalátorů, stoupacích jezdících chodníků a výtahů, které leží na stejné cestě spojující podlaží. Tzn. každá cesta spojující podlaží má svou sérii navzájem datově propojených přechodových hmatových symbolů JO. Uživatel tak k nástupnímu místu schodiště/výtahu/eskalátoru/stoupacího jezdícího chodníku v nástupním podlaží snadno najde výstupní místo schodiště/výtahu/eskalátoru/stoupacího jezdícího chodníku ležícího na stejné cestě spojující podlaží v cílovém podlaží.

V obr. 2. jsou kromě přechodových hmatových symbolů 10 a plošek pro detekci dotyku 8 znázorněny také některé další možné prvky, které mohou být obsaženy v hmatových plánech 5.i v počtu a druhu podle potřeb konkrétního modelu. V hmatovém plánu mohou být obsaženy první hmatové symboly 7 označující místnosti a/nebo druhé hmatové symboly 9 a/nebo hmatové linie 6. Druhé hmatové symboly 9 představují konkrétní místa v budově odlišná od místností a hmatové linie 6 představují trasu pohybu po budově, Tyto hmatové symboly 7, 9 uživateli umožní rozpoznávání významných bodů v interiéru. Tam, kde je potřebná interaktivita, mohou být některé z hmatových symbolů 7, 9 a/nebo některé z hmatových linií 6 osazeny ploškami 8 pro

-5 CZ 32260 UI detekci doteku. Některé prvky v hmatovém plánu 5.i podlaží mohou být znázorněny pouze reliéfně.

Pro snazší nalezení zrakově postiženým uživatelem může být alespoň jeden z prvních hmatových symbolů 7 propojen s alespoň jedním prvním vibračním motorem 7.1, Je také výhodné, když je alespoň jeden z druhých hmatových symbolů 9 propojen s alespoň jedním druhým vibračním motorem 9.1. Možná je i kombinace obou možností uvedených v tomto odstavci.

Hmatové plány 5.i podlaží budovy jsou ve výhodném provedení realizovány pomocí 3D tisku na organické sklo nebo plexisklo nebo pomocí CNC obrábění. Detekce dotyku je realizována pomocí nalepení kovových plošek 8 pro detekci dotyku. V některých případech je možné na tyto plošky 8 pro detekci dotyku použít vodivý materiál do 3D tiskárny, anglicky electrically conductive filament.

Každá ze zásuvek 3.i ve výhodném provedení vybavena alespoň jedním ovládacím prvkem 4.i pro manipulaci s touto zásuvkou 3.i, viz obr. 1 Je výhodné, když je každá zásuvka 3.i opatřena mechanickým nebo elektrickým nebo elektromagnetickým vysouvacím a zasouvacím mechanismem, který je mechanicky nebo elektricky propojen s alespoň jedním ovládacím prvkem 4.i pro manipulaci se zásuvkou příslušejícím k dané zásuvce 3.i a/nebo je datově propojen s alespoň některými přechodovými hmatovými symboly 10 v hmatovém plánu 5.i podlaží budovy umístěném v této zásuvce 3.i.

Ovládací prvky 4.i pro manipulaci se zásuvkami 3.i jsou provedeny tak, že minimalizují narušení celkového vizuálního vzhledu trojrozměrného modelu 1 budovy a umožní zrakově postiženým manipulaci s trojrozměrným modelem 1 budovy.

Hmatová animace přechodových hmatových symbolů 10 indikuje zamýšlený směr přechodu. Pro přechod mezi plány podlaží je pomocí modulu 4A.j pro detekci výsuvu zásuvky 3.j odjištěna zásuvka 3.j cílového plánu podlaží 5.j, kde j je přirozené číslo od 1 do n. Zásuvku 3.j lze vysunout až po uzavření zásuvky 3.i původního plánu 5.i podlaží, kde i je různé od j. Přechodový hmatový symbol 10 na cílovém plánu 5. i podlaží usnadní nalezení tohoto bodu pomocí přechodového vibračního motoru 11.

Reliéfní hmatové plány jednotlivých podlaží, jejichž ukázka je v obr. 2, mohou být doplněny o interaktivní hlasové předčítání na základě detekce dotyku jednotlivých míst na plánu podlaží. Detekce dotyku prostřednictvím plošek 8 pro detekci doteku může být realizována přímo na jednotlivých reliéfních hmatových symbolech 7, 9, 10 nebo i na významných místech hmatových linií reprezentujících trasu 6 pohybu po budově, například chodbu.

Zejména v případě modelů větších rozměrů a modelů budov s větším počtem podlaží je žádoucí uzpůsobit výšku 3D modelu 1 budovy nad zemí aktuálně prozkoumávanému i-tému podlaží budovy reprezentovanému zásuvkou 3.i. V případě prozkoumávání výše položených podlaží, a tedy výše položených zásuvek 3.i, je žádoucí, aby byl celý model níže tak, aby byl hmatový plán 5.i podlaží budovy, které je právě zkoumáno, dobře přístupný. V případě zkoumání nižších podlaží v níže uložených zásuvkách 3.i je pak analogicky potřeba, aby byl celý 3D model 1 budovy vysunut výše. Obrázek 4 znázorňuje případ, kdy je celý 3D model 1 budovy umístěný na desce stolu 14, kterou lze výškově polohovat pomocí podnoží 15. Toto polohování může být i automatické podle aktuálně zkoumané zásuvky 3.i, v tom případě je zajištěno mikropočítačem 18 a modulem 23 pro řízení výšky stolu.

V obr. 5 je znázorněno propojení některých elektrických a řídicích prvků trojrozměrného modelu 1 budovy. Každý hmatový plán 5.i podlaží budovy je vybaven svým vlastním řídícím obvodem mikrokontrolérem 16.i. Jednotlivé plošky 8 pro detekci dotyku z toho hmatového plánu 5.i podlaží budovy, k němuž je připojen daný mikrokontrolér 16.i, jsou připojeny k jednomu nebo více obvodům 17 pro detekci dotyku, které jsou dále připojeny k mikrokontroléru 16.i. Optimálně

-6CZ 32260 UI je v každém hmatovém plánu 5.i jeden obvod 17 pro detekci dotyku, ale možné je i využití společného obvodu 17 pro detekci dotyku pro více hmatových plánů 5.i s různými čísly i, případně může být více obvodů 17 pro detekci dotyku připojených k témuž mikrokontroléru 16.i jednom hmatovém plánu 5.i.

Obvod 17 pro detekci dotyku může být rezistivní nebo kapacitní, například Freescale Semiconductor MPR 121.

Ke každému mikrokontroléru 16.i jsou připojeny také všechny přechodové vibrační motory 11 a/nebo všechny servomotory 13 připojené k přechodovým hmatovým symbolům 10 z toho hmatového plánu 5.i podlaží budovy, k němuž je připojen daný mikrokontrolér 16.i.

V obr. 5 jsou některé prvky, které se v reálu mohou vyskytovat v daném hmatovém plánu 5.i podlaží víckrát, pro jednoduchost reprezentovány jen jedním symbolem. Týká se to např. plošek 8 pro detekci dotyku, přechodových vibračních motorů 11 a servomotorů 13.

Jak je znázorněno v obr. 1, vysouvací a zasouvací mechanismus každé ze zásuvek 3.i může být opatřen i modulem 4A.i pro detekci výsuvu, který je propojen s mikrokontrolérem 16.i připojeným k hmatovému plánu 5.i podlaží budovy umístěnému v této zásuvce 31 Toto propojení je rovněž znázorněno v obr. 5.

Modul 4A.i pro detekci výsuvu má v sobě alespoň jednu z následujících funkcí: detekce výsuvu zásuvky 31 uzamykání výsuvu zásuvky 31 odjištění zásuvky 31 která se po tomto odjištění vysune.

Jak je také znázorněno v obr. 5, všechny mikrokontroléry 16.i připojené k jednotlivým hmatovým plánům 5.i podlaží budovy jsou propojeny s mikropočítačem 18. optimálně pomocí sériového rozhraní.

Ve výhodném provedení mikropočítač 18 obsahuje systém 19 pro převod textu na řeč, generátor 20 hlasových instrukcí a geografický model 21 budovy, přičemž geografický model 21 budovy je propojen s generátorem 20 hlasových instrukcí, který je dále propojen se systémem 19 pro převod textu na řeč.

Geografický model 21 budovy nezachycuje jen 3D model budovy, ale i prvky interiéru ve vzájemném vztahu, včetně jejich významu pro orientaci. viz např. https ://cs.wikipedia.org/wiki/Geografický_informačn%C3%AD_systém.

Mikropočítač 18 může dále obsahovat modul 22 kontextu obsahující informace o uživateli. Tyto informace může do systému zadat přímo uživatel nebo osoba, která mu poskytuje péči, například trénink v prostorové orientaci, případně jinou osobou obeznámenou s potřebami a omezeními daného klienta. V pokročilejším případě, kdy bude trojrozměrný model 1 budovy součástí komplexnějšího systému, mohou být tyto informace sdílené. Tyto informace je také možné zpřesňovat v průběhu interakce. Například když uživatel nebude rozumět, sníží se rychlost přehrávání nebo se zvýší hlasitost. Modul kontextu 22 obsahuje např. informace o navigačních potřebách uživatele (dosavadní znalosti interiéru, trasy významné pro uživatele, místa v interiéru významné pro uživatele), informace o jeho schopnostech využitelných pro interakci (zejména hlasitost, rychlost přehrávání, schopnost porozumět komplikovanějším informacím), a informace o jeho fyzických schopnostech (omezení hmatu, výška uživatele, zde je na vozíku). Modul kontextu 22 obsahuje data významná pro identifikaci osob pomocí biometrie (video-detekce obličejů) nebo identifikační karty.

Je výhodné, když je generátor 20 hlasových instrukcí propojen s modulem kontextu 22.

-7 CZ 32260 UI

Mikropočítač 18 je ve výhodném provedeníjntegrovaný do 3D modelu 1 budovy. Ve výhodném provedení je naprogramován tak, aby přehrával hlasové instrukce na základě dotyku jednotlivých interaktivních plošek 8 pro detekci dotyku. Instrukce mohou být syntetizovány pomocí softwarového systému 19 pro převod textu na řeč, anglicky Text to Speech, zkratka TTS. Generátor 20 hlasových instrukcí využívá geografický model 21 interiéru budovy a modulu 22 kontextu, s nimiž je propojen. Například při prozkoumávání hmatové linie 6 představující trasuje pomocí plošek 8 pro detekci dotyku možné odvodit směr procházení a poskytnout informace o tom, co je vlevo a co vpravo. Při procesu generování hlasových instrukcí generátorem 20 hlasových instrukcí lze zohlednit informace o preferencích a schopnostech uživatele (oblast zájmu, rychlost přehrávání hlasových instrukcí, hlasitost apod.), průběhu interakce (hlasové instrukce zohlední pořadí procházení bodů, které reagují na dotyk, pořadí prozkoumávání jednotlivých podlaží, body zájmu, se kterými uživatel interagoval delší dobu atd.). Trojrozměrný model 1 budovy také může přehrávat nahrané instrukce uložené v paměti mikropočítače 18.

S ohledem na pohodlí uživatele je výhodné, když je trojrozměrný model 1 budovy umístěn na desce 14 stolu, který má výškově polohovatelné podnoží 15. Tato konfigurace je znázorněna v obr. 4. Mikropočítač 18 v tomto případě obsahuje modul 23 pro řízení výšky podnoží 15 podle nejvýše položené aktuálně vysunuté zásuvky 3.i a/nebo podle informací z modulu 22 kontextu. Při tomto polohování podnoží 15 jsou zohledněny např. informace o výšce uživatele a/nebo jeho preferencích (prohlížení modelu vsedě nebo vestoje), které jsou obsaženy obsažené v modulu kontextu 22. Modul 23 pro řízení výšky podnoží 15 může ale zohlednit i jiná data relevantní pro řízení výšky podnoží 15.

Zvukový výstup je realizován prostřednictvím zařízení 24 zvukového výstupu, které zahrnuje zvukovou kartu, typicky DAC převodník. Toto zařízení 24 zvukového výstupu je připojeno k reproduktoru 25. Použití výše popsaného trojrozměrného modelu 1 budovy se předpokládá ve dvou základních scénářích. Primárně je řešení navrženo pro zlepšení orientace osob se zrakovým postižením v pobytových zařízeních s trvalou péčí. Když do takovéhoto zařízení přichází nový klient, tak nemá z důvodu svého zrakového postižení možnost si budovu prohlédnout a vytvořit si mentální model jejího uspořádání. Zrakově postižený uživatel tedy použije 3D model 1 budovy v rámci nácviku prostorové orientace. Prostřednictvím modelu bude moci interaktivně prozkoumat polohu a uspořádání významných míst v interiéru budovy v kontextu jejího celkového uspořádání a tvaru pláště budovy.

Nácvik prostorové orientace probíhá od prozkoumávání vnějšího pláště budovy a vyhledání významných míst na tomto plášti - zejména východů z budovy. Uživatel se dále seznamuje s trasou na svůj pokoj a s trasami do dalších významných míst jako je jídelna, společenská místnost apod. Při hmatovém prozkoumávání trasy jsou poskytovány hlasové instrukce vytvořené na základě modulu kontextu 22 a geografického modelu 21 budovy. Tyto instrukce obsahují informace významné při orientaci zrakově postižených v interiéru. Přechod mezi podlažími je usnadněn pomocí speciálních přechodových hmatových symbolů 10 pro přechod mezi podlažími. V momentě, kdy symbol detektuje dotyk pomocí plošky 8 pro detekci dotyku, je spuštěna hmatová animace, která naznačí směr a způsob přechodu mezi podlažími. Směr je naznačen zejména změnou výšky symbolu 10 po detekci dotyku prostřednictvím plošky 8 pro detekci dotyku. Tato animace je doprovozená příslušnou hlasovou instrukcí. Uživatel je zároveň požádán, aby uzavřel zásuvku reprezentující dané aktuálně výchozí podlaží i. V momentě uzavření zásuvky 3.i naposledy prozkoumávaného aktuálně výchozího podlaží je odjištěna zásuvka 3.j, kde j je různé od i a kde j značí aktuálně cílové podlaží, v hmatovém plánu 5j podlaží, ve kterém pokračuje trasa, kterou se uživatel právě učí. Uzavření zásuvky 3.i a otevření zásuvky 3.i je detekováno pomocí modulů pro detekci výsuvu 4A.i a 4A,i. Pořadové číslo j tohoto aktuálně cílového podlaží určí buď přímo uživatel, nebo v případě spolupráce s osobou poskytující trénink prostorové orientace tato osoba. Systém také může mít připravené běžné scénáře pro použití uživatelem samostatně. V případě, že model je součástí navigačního systému, je přesměrování do další podlaží provedeno podle trasy zvolené pomocí jiného prvku tohoto

-8CZ 32260 UI navigačního systému.

Zároveň je pomocí výškově polohovatelného podnoží 15 upravena výška desky 14 stolu, na níž je umístěn trojrozměrný model 1 budovy, tak, aby byla umožněna pohodlná interakce s hmatovým plánem 5.j daného aktuálně cílového podlaží číslo j. Nalezení výchozího bodu v tomto novém podlaží číslo j je usnadněno pomocí přechodového vibračního motoru 11 připojeného k přechodovému hmatovém symbolu 10 pro přechod mezi podlažími a/nebo pomocí mechanismu 12 hmatové animace.

Uživatel se tímto způsobem postupně naučí orientaci na trasách významných pro jeho pohyb v interiéru.

Druhým scénářem použití trojrozměrného modelu 1 budovy je podpora samostatné navigace zrakově postižených v neznámém prostředí, například veřejné knihovně nebo v nákupním centru. Oproti výše zmíněnému scénáři se předpokládá zadání cílového místa v budově prostřednictvím jiného terminálu navigačního systému. Předpokládá se identifikace uživatele prostřednictvím identifikační karty nebo pomocí video-detekce osob. Tyto identifikační údaje budou nahrány do modulu 22 kontextu. Trojrozměrný model budovy 1 pak pomocí generátoru hlasových instrukcí 20 interaktivně provede uživatele po zamýšlené trase. Postupně jsou sdělovány instrukce významné pro orientaci zrakově postižených osob v interiéru.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle technického řešení půjde využít pro zlepšení orientace zejména ve veřejně přístupných budovách, ve kterých se pohybují zrakově postižení uživatelé.

Claims (15)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Trojrozměrný model (1) budovy s alespoň dvěma podlažími určený především pro zrakově postižené uživatele, vyznačující se tím, že obsahuje hmatové plány (5.i) podlaží budovy, které jsou uspořádány do zásuvek (3.i) tak, že v každé zásuvce (3.i) je hmatový plán (5.i) podlaží s pořadovým číslem i a uspořádání zásuvek (3.i) ve vertikálním směru odpovídá reálnému uspořádání podlaží v budově, přičemž i je přirozené číslo od 1 do n, kde n je počet podlaží budovy, a každému podlaží budovy reprezentovanému zásuvkou (3.i) s hmatovým plánem (5.i) je přiřazeno specifické číslo i odlišné od čísel jiných podlaží, přičemž počet zásuvek (3.i) s hmatovými plány (5.i) podlaží budovy je alespoň dvě, když tento trojrozměrný model (1) budovy dále obsahuje alespoň dva přechodové hmatové symboly (10) pro přechod mezi podlažími, které jsou rozmístěny na alespoň dvou různých hmatových plánech (5.i) alespoň dvou různých podlaží budovy, přičemž tyto přechodové hmatové symboly (10) na hmatových plánech (5.i) podlaží budovy označují místa pro přechod mezi podlažími, přičemž každý z těchto přechodových hmatových symbolů (10) je opatřen alespoň jednou ploškou (8) pro detekci dotyku a je také osazen alespoň jedním přechodovým vibračním motorem (11) a/nebo je propojen s alespoň jedním mechanismem (12) hmatové animace pro změnu polohy a/nebo tvaru přechodového hmatového symbolu (10).
2. 2. Trojrozměrný model (1) budovy podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň dva přechodové hmatové symboly (10) umístěné v různých hmatových plánech (5.i) různých podlaží budovy jsou spolu navzájem datově propojené.
3. 3. Trojrozměrný model (1) budovy podle kteréhokoli z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že hmatové plány (5.i) podlaží budovy dále obsahují první hmatové symboly (7) označující

   -9CZ 32260 UI místnosti a/nebo druhé hmatové symboly (9), a/nebo hmatové linie (6), když druhé hmatové symboly (9) představují konkrétní místa v budově odlišná od místností a hmatové linie (6) představují trasu pohybu po budově, přičemž alespoň některé z hmatových symbolů (7,9) a/nebo alespoň některé z hmatových linií (6) jsou osazeny ploškami (8) pro detekci doteku.
4. 4. Trojrozměrný model (1) budovy podle nároku 3, vyznačující se tím, že alespoň jeden z prvních hmatových symbolů (7) je propojen s alespoň jedním prvním vibračním motorem (7.1) a/nebo že alespoň jeden z druhých hmatových symbolů (9) je propojen s alespoň jedním druhým vibračním motorem (9.1).
5. 5. Trojrozměrný model (1) budovy podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že každá ze zásuvek (3.i) je vybavena alespoň jedním ovládacím prvkem (4.i) pro manipulaci s touto zásuvkou (3.i) a že každá zásuvka (3.i) je opatřena mechanickým nebo elektrickým nebo elektromagnetickým vysouvacím a zasouvacím mechanismem, který je mechanicky nebo elektricky propojen s alespoň jedním ovládacím prvkem (4.i) pro manipulaci se zásuvkou příslušejícím k dané zásuvce (3.i) a/nebo je datově propojen s alespoň některými přechodovými hmatovými symboly (10) v hmatovém plánu (5.i) podlaží budovy umístěném v této zásuvce (3.i).
6. 6. Trojrozměrný model (1) budovy podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že mechanismus (12) hmatové animace je výsuvný nůžkový a je poháněn servomotorem (13).
7. 7. Trojrozměrný model (1) budovy podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že každý hmatový plán (5.i) podlaží budovy je vybaven svým vlastním mikrokontrolérem (16.i) a jednotlivé plošky (8) pro detekci dotyku z toho hmatového plánu (5.i) podlaží budovy, k němuž je připojen daný mikrokontrolér (16.i), jsou připojeny k jednomu nebo více obvodům (17) pro detekci dotyku, které jsou dále připojeny k mikrokontroléru (16.i).
8. 8. Trojrozměrný model (1) budovy podle nároku 7 nebo podle nároků 6 a 7, vyznačující se tím, že ke každému mikrokontroléru (16.i) jsou připojeny také všechny přechodové vibrační motory (11) a/nebo všechny servomotory (13) připojené k přechodovým hmatovým symbolům (10) z toho hmatového plánu (5.i) podlaží budovy, k němuž je připojen daný mikrokontrolér (16.i).
9. 9. Trojrozměrný model (1) budovy podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že všechny mikrokontroléry (16.i) připojené kjednotlivým hmatovým plánům (5.i) podlaží budovy jsou propojeny s mikropočítačem (18).
10. 10. Trojrozměrný model (1) budovy podle nároku 9, vyznačující se tím, že mikropočítač (18) obsahuje systém (19) pro převod textu na řeč, generátor (20) hlasových instrukcí a geografický model (21) budovy, přičemž geografický model (21) budovy je propojen s generátorem (20) hlasových instrukcí, který je dále propojen se systémem (19) pro převod textu na řeč.
11. 11. Trojrozměrný model (1) budovy podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že mikropočítač (18) obsahuje modul (22) kontextu obsahující informace o uživateli.
12. 12. Trojrozměrný model budovy podle nároků 10 a 11, vyznačující se tím, že generátor (20) hlasových instrukcí je propojen s modulem kontextu (22).
13. 13. Trojrozměrný model (1) budovy podle kteréhokoli z nároků 9 až 12, vyznačující se tím, že je umístěn na desce (14) stolu, který má výškově polohovatelné podnoží (15), a mikropočítač (18) obsahuje modul (23) pro řízení výšky podnoží (15).
14. 14. Trojrozměrný model (1) budovy podle nároku 5 a kteréhokoli z nároků 7 až 13, vyznačující se tím, že vysouvací a zasouvací mechanismus každé ze zásuvek (3.i) je opatřen modulem (4A.i)

    - 10CZ 32260 UI pro detekci výsuvu, který je propojen s mikrokontrolérem (16.i) připojeným k hmatovému plánu (5.i) podlaží budovy umístěnému v této zásuvce (3.i).
15. 15. Trojrozměrný model (1) budovy podle kteréhokoli z nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že 5 zásuvky (3.i) jsou umístěny ve schránce, která zachovává vizuálně věrné zobrazení vnějšího pláště budovy.