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Die Erfindung betrifft eine mechanische und elektronische Konstruktion, die es allen Benutzern, einschließlich Personen mit Sehbehinderungen, ermöglicht, ein geistiges Modell der Umgebung von mehrstöckigen Gebäuden zu erstellen.
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Derzeit bekannte technische Lösungen ermöglichen eine taktile (haptische) Interaktion auf der Ebene ganzer dreidimensionaler Gebäudemodelle in Form einer Außenhülle (dreidimensionales Modell). Dies wird zum Beispiel verwendet, um Denkmäler für sehbehinderte Nutzer zu präsentieren, wie es zum Beispiel im Dokument A beschrieben wird, „tactile model of the Ljubljana Castle", das auf der Webseite: https://www.ljubljanGB19790627/2010102skigrad.si/en/visit-us/interestingfacts/tactile-model/ online im Webzugang 2018-03-05 zu finden ist oder im Artikel „Blinde und Sehbehinderte in Olomouc besitzen Modelle andere Denkmäler" unter: https://www.archiweb.cz/n/home/nevidomi-a-slabozraci-v-olomouci-maji-modelydalsich-pamatek, online, Webzugang 2018-03-05.
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Es existieren auch andere bekannte technische Lösungen, die eine Interaktion auf der Ebene der Prägestruktur ermöglichen, wobei die dritte Dimension nur für die haptische Erkennung relevant ist. Um Klarheit zu schaffen, werden diese im folgenden Text als zweidimensionale Pläne oder zweidimensionale Lösungen bezeichnet, manchmal zur besseren Erkennung mit einer reliefartigen Bezeichnung. Es gibt eine Reihe von Lösungen, die einen Teil der Stadt, des Parks, des Gebäudestockwerks oder einen Teil davon auf diese Weise darstellen.
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Ein Beispiel für die Darstellung eines Stadtteils auf diese Weise ist in einem Artikel von Edman, P. (1992) zu finden: „Tastbare Grafiken", American Foundation for the Blind, verfügbar unter: https://books.google.cz/books?id=C7vq4-Th71AC&pg=PA320&dq=James,+G.,+A.+(1982).+Mobility+maps&hl=en&sa=X&ved =0ahUKEwjQv5Hiu9XZAhXQYVAKHcJNDCAQ6AEIKTAA#v=onepage&q=James%2 C%20G.%2C%20A.%20(1982).%20Mobility%20maps&f=false online, Webzugang 2018-03-05.
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Der Park wird zum Beispiel von Dinasys Ltd. dokumentiert. Orientierungskarten online verfügbar unter: http://www.dinasys.cz/de/products/orientation-maps. Die Stockwerke des Gebäudes oder Teile davon dokumentiert z. B. das Dokument ILIS Leitsysteme - Taktiler Plan mit Etageninfo, verfügbar unter: http://www.ilisleitsysteme.de/de/produkte/taktile-plaene/plan-mit-etageninfo/, online, Zugang 2018-03-05.
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Einige dieser Lösungen umfassen die Sprachausgabe und die interaktive Präsentation über Schaltflächen oder die Berührungserkennung, siehe z. B. ILIS Leitsysteme - Taktile Multimedia Pläne, verfügbar unter: http://www.ilisleitsysteme.de/de/produkte/taktile-plaene-multimedia/, online, Webzugang 2018-03-05 oder einige der Lösungen sind im Dokument unter den Namen MUSEUM EXHIBITIONS AND CULTURAL CENTRES RECOGNISED AT THE DESIGN FOR ALL FOUNDATION AWARDS 2012, verfügbar und unter: https://museumforallblog.wordpress.com/2012/05/02/museum-exhibitions-andcultural-centres-recognised-at-the-design-for-all-foundation-awards-2012/, online zu finden, Webzugang 2018-03-05 oder in einem Artikel von Brock, AM, Truillet, P., Oriola, B., Picard, D. & Jouffrais, C. vom Jahr 2015 mit dem Namen: Interaktivität von geografischen Karten für sehbehinderte Menschen/ Interactivity improves usability of geographic maps for visually impaired people, veröffentlicht in Human-Computer Interaction, 30 (2), 156-194. Der Artikel ist auch verfügbar unter:https://hal.archivesouvertes.fr/hal-01 077434/file/AcceptedManuscript-HCI-2014.pdf.
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Die bisherigen Lösungen erlauben jedoch nicht die Verknüpfung der Information einer relativen räumlichen Anordnung, die durch die zweidimensionalen Stockwerkpläne dargestellt wird, mit dem dreidimensionalen Modell des gesamten Gebäudes. Die vorhandenen zweidimensionalen Reliefpläne für Sehbehinderte sind nicht für Benutzer aus der allgemeinen Bevölkerung geeignet. Sie sind insbesondere durch bestimmte Methoden der Wahrnehmung von Sehbehinderten angepasst (z. B. entsprechen die Proportionen des Plans nicht direkt den Proportionen des realen Raums). Sie enthalten Informationen, die für Sehbehinderte wichtig sind (z. B. durch den Blinden-Taststock erkennbare Orientierungspunkte). Die visuelle Attraktivität und Überschaubarkeit dieser zweidimensionalen Reliefpläne für sehende Benutzer ist im Allgemeinen sehr klein.
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Derzeit gibt es keine bekannten Lösungen, um den Sehbehinderten die Orientierung in einem Gebäude, das durch ein dreidimensionales Modell dargestellt wird, zu ermöglichen. Dabei umfasst das Modell sowohl die äußere Gebäudehülle als auch die einzelnen Stockwerke. Daher sind keine technischen Lösungen bekannt, die den Sehbehinderten und sehenden Nutzern den Übergang zwischen den einzelnen Stockwerken erleichtern würde, und zwar anhand eines solchen Modells, das den Benutzer zum Startpunkt auf der Etage führen würde.
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Die obigen Nachteile werden durch ein dreidimensionales Gebäudemodell laut der vorliegenden Erfindung beseitigt, das in erster Linie für Sehbehinderte bestimmt ist. Das Modell enthält taktile Etagenpläne des Gebäudes, die in Schubladen angeordnet sind. Vorteilhaft wird der Übergang zwischen den Stockwerken durch spezielle taktile Übergangssymbole erleichtert, die durch den Tastsinn schnell zu finden sind. Insbesondere durch Änderung der Höhe des Symbols geben sie die Richtung und Art des Übergangs zwischen den Stockwerken wieder.
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Das Prinzip dieser Erfindung liegt darin, dass das dreidimensionale Gebäudemodell, das hauptsächlich für sehbehinderte Personen und für Gebäude mit mindestens zwei Etagen gedacht ist, taktile Etagenpläne des Gebäudes umfasst. Diese sind in Schubladen angeordnet, so dass in jeder Schublade ein taktiler Etagenplan mit der Folgenummer i vorhanden ist und die Schubladenanordnung in vertikaler Richtung der tatsächlichen Etagenanordnung im Gebäude entspricht, wobei i eine natürliche Zahl von 1 bis n ist. Dabei ist n die Anzahl der Etagen. Jedem Stockwerk des Gebäudes, das von einer Schublade mit taktilem Etagenplan dargestellt wird, ist eine bestimmte Nummer i zugewiesen, die sich von der der anderen Etagennummern unterscheidet.
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Vorzugsweise umfasst das dreidimensionale Gebäudemodell mindestens zwei taktile Pläne von mindestens zwei verschiedenen Gebäudeetagen und mindestens zwei taktile Übergangssymbole für den Übergang zwischen den Etagen. Diese sind auf mindestens zwei verschiedenen taktilen Plänen oder mindestens auf zwei verschiedenen Gebäudeetagen verteilt, wobei diese taktilen Übergangssymbole auf den taktilen Plänen der Gebäudeetagen die Übergangspunkte zwischen den Stockwerken angeben. Jedes dieser taktilen Übergangssymbole ist auch mit mindestens einem Berührungserkennungsfeld versehen und mit mindestens einem Übergangsvibrationsmotor ausgestattet, und/oder ist mit mindestens einem taktilen Animationsmechanismus gekoppelt, um die Position und/oder Form des taktilen Übergangssymbols zu ändern.
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Es ist vorteilhaft, wenn mindestens zwei taktile Übergangssymbole, die in unterschiedlichen taktilen Plänen der verschiedenen Gebäudeetagen angeordnet sind, miteinander datenmäßig verbunden sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die taktilen Grundrisse des Gebäudes ferner erste taktile Symbole, die die Räume angeben und/oder zweite taktile Symbole und/oder taktile Linien anzeigen. Die zweiten taktilen Symbole stellen dabei bestimmte Orte im Gebäude dar, die sich von den Räumen unterscheiden, und die taktilen Linien präsentieren den Bewegungsweg durch das Gebäude. Dabei sind die taktilen Symbole und/oder zumindest einige der taktilen Linien mit Berührungserkennungsfeldern versehen.
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Es ist vorteilhaft, wenn mindestens ein Symbol der ersten taktilen Symbole mit mindestens einem ersten Vibrationsmotor gekoppelt ist und/oder wenn mindestens ein Symbol der zweiten taktilen Symbole mit mindestens einem zweiten Vibrationsmotor gekoppelt ist.
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Vorzugsweise ist jede der Schubladen mit mindestens einer Steuerung zum Handhaben der Schublade versehen. Jede Schublade kann mit einem mechanischen oder elektrischen oder elektromagnetischen Gleit- und Schiebemechanismus versehen sein, der mechanisch oder elektrisch mit mindestens einer der Schublade zugeordneten Schubladenhandhabungssteuerung gekoppelt ist, und/oder mit mindestens einem taktilen Übergangssymbol im taktilen Etagenplan des Gebäudes, der in dieser Schublade platziert ist, datenmäßig verbunden ist.
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Möglich ist auch eine Ausführungsform, bei der der taktile Animationsmechanismus als herausziehbare Schere ausgeführt und von einem Servomotor angetrieben ist.
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Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der jeder taktile Etagenplan des Gebäudes mit einem eigenen Mikrocontroller versehen ist und die einzelnen Berührungserkennungsfelder aus diesem taktilen Etagenplan des Gebäudes, an die dieser Mikrocontroller angekoppelt ist, an eine oder mehrere Berührungserkennungsschaltungen angeschlossen sind, die weiter mit dem Mikrocontroller verbunden sind.
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Es ist bevorzugt, wenn an jedem Mikrocontroller alle Übergangsvibrationsmotoren und/oder alle Servomotoren angeschlossen sind, die mit taktilen Übergangssymbolen aus dem taktilen Etagenplan des Gebäudes verbunden sind, an dem auch der gegebene Mikrocontroller angeschlossen ist.
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Alle Mikrocontroller, die mit einzelnen taktilen Grundrissen des Gebäudes verbunden sind, sind vorzugsweise an einen Mikrocomputer angeschlossen.
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Der Mikrocomputer beinhaltet ein Text-zu-Sprache-System, einen Sprachanweisungs-generator und ein geografisches Modell des Gebäudes, wobei das geografische Modell des Gebäudes mit einem Sprachanweisungsgenerator gekoppelt ist, der weiter mit dem Text-zu-Sprache-System verbunden ist.
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Der Mikrocomputer in der bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Kontextmodul, das Benutzerinformationen enthält.
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Der Sprachanweisungsgenerator kann mit einem Kontextmodul verbunden sein.
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Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das dreidimensionale Modell auf einer Tischplatte mit einem höhenverstellbaren Gestell angeordnet ist, und der Mikrocomputer ein Gestell-Höhensteuermodul umfasst, das meistens der aktuell am höchsten gelegenen Schublade und/oder der Information aus dem Kontextmodul entspricht.
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Vorteilhafterweise ist der Gleit- und Schiebemechanismus jeder Schublade mit einem Erkennungsmodul der Gleit- und Schiebebewegung versehen, das mit einem Mikrocontroller verbunden ist, der mit dem taktilen Etagenplan des Gebäudes verbunden ist, wobei sich der Plan in dieser Schublade befindet.
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Vorzugsweise befinden sich die Schubladen in einem Kasten, der eine visuell genaue Darstellung des Gebäudeaußenraums enthält.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 die Gesamtkonfiguration des dreidimensionalen Gebäudemodells 1; diese Figur zeigt, wie im dreidimensionalen Gebäudemodell die taktilen Pläne 5.i der einzelnen Etagen in Form von herausziehbaren Schubladen integriert sind;
- 2 den taktilen Gebäudeplan 5.i eines bestimmten Stockwerks; diese Figur zeigt ferner, wie die Flächen 8 zur Berührungserkennung und die taktilen Übergangssymbole 10 für die Übergänge zwischen den Stockwerken in den Plan integriert sind;
- 3 eine beispielhafte Ausführungsform des taktilen Animationsmechanismusses 12, der eine herausziehbare Schere bildet und der von einem Servomotor 13 angetrieben wird;
- 4 die Realisierung der Höhenpositionierung des dreidimensionalen Gebäude-modells 1 und
- 5 ein Blockschaubild der Verschaltung der einzelnen Komponenten zur Realisierung der Interaktivität und Beschallung des dreidimensionalen Gebäudemodells 1.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 1 - 5 dargestellt. Das 3D-Modell 1 des Gebäudes wird, basierend auf verfügbaren Plänen und Fotos, normalerweise in einem CAD-Programm (z. B. Inventor, ArchiCAD, Rhinoo) erstellt. Anschließend wird dieses Modell für die Produktion durch CNC-Fräsen von MDF-Platten, Kunstholz oder ähnlichem Material optimal angepasst. Auf diese Weise entstehen die einzelnen Außenwände des Gebäudes. Die Details werden durch 3D-Druck aus ABS oder PLA-Material oder dergleichen erzeugt bzw. aus PET-, PETG-, PTFE-Materialien oder dergleichen.
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Die Vorderwand des dreidimensionalen Gebäudemodells 1 ist so gestaltet, dass es das Herausziehen der Schubladen 3.i ermöglicht, die die einzelnen taktilen Etagenpläne 5i des Gebäudes enthalten. Diese taktilen Etagenpläne 5.i sind in Schubladen 3.i so angeordnet, dass in jeder Schublade 3.i ein taktiler Etagenplan 5.i mit der Folgenummer i vorhanden ist und die Anordnung der Schubladen 3.i in vertikaler Richtung der realen Etagenanordnung im Gebäude entspricht; i ist dabei eine natürliche Zahl von 1 bis n, wobei n die Anzahl der Stockwerke des Gebäudes anzeigt und jedem Stockwerk des Gebäudes, das durch Schublade 3.i mit dem taktilen Etagenplan 5.i dargestellt wird, eine bestimmte Zahl i zugewiesen wird, die sich von den anderen Stockwerksnummern unterscheidet.
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Die Anzahl der Schubladen 3.i im dreidimensionalen Gebäudemodell 1 kann gleich oder kleiner als n sein. Die Anzahl der Schubladen 3.i im dreidimensionalen Gebäudemodell 1 kann kleiner als n sein, beispielsweise wenn es bevorzugt ist, nur ausgewählte für die Bewegung der Nutzer wichtige Stockwerke darzustellen. Die vorliegende Erfindung findet die häufigste Anwendung für Gebäude mit mindestens zwei Stockwerken.
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Die Schubladen 3.i sind direkt in das dreidimensionale Gebäudemodell 1 integriert, typischerweise mittels Schienen, die ein einfaches Herausschieben ermöglichen. Es können handelsübliche Auszüge sein, die beim Möbelbau oder bei Serverschränken verwendet werden.
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Das dreidimensionale Gebäudemodell 1, von dem ein Ausführungsbeispiel in 1 gezeigt ist, ermöglicht jedem Nutzer die Erschaffung eines visuellen Erscheinungsbilds und der gesamten Anordnung. Das visuelle Erscheinungsbild und die physische Umsetzung dieses Modells ermöglichen sowohl eine taktile Interaktion für Sehbehinderte als auch eine visuell genaue Darstellung eines bestimmten Gebäudes für sehende Benutzer. Die Schubladen 3.i befinden sich in einem Kasten, der die äußere Gebäudeumhüllung optisch und taktil wiedergibt. 1 zeigt ein Beispiel mit drei Schubladen 3.1, 3.2 und 3.3. Gezeigt wird auch eine Darstellung des Gebäudedachs 2, die sowohl optisch als auch taktil ist.
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Die taktilen Pläne 5.i sind an die taktile Interaktion von sehbehinderten und schwachsichtigen Nutzern angepasst und umfassen typischerweise Reliefelemente.
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Ein Beispiel für den taktilen Etagenplan 5.i des Gebäudes mit der Nummer i in einer möglichen Ausführungsform ist in 2 dargestellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das dreidimensionale Gebäudemodell 1 mindestens zwei taktile Pläne 5.i von mindestens zwei verschiedenen Stockwerken des Gebäudes und mindestens zwei Übergangssymbole 10 für die Übergänge zwischen den Stockwerken, die auf mindestens zwei verschiedenen taktilen Plänen 5.i von mindestens zwei verschiedenen Gebäudeetagen verteilt sind. Dies ist ein wesentliches Element der Erfindung, das behinderten Benutzern das Navigieren erleichtert.
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Jedes dieser taktilen Übergangssymbole 10 ist mit mindestens einer Berührungserfassungsfläche 8 versehen. Zur einfacheren taktilen Erfassung ist jedes der taktilen Übergangssymbole 10 auch mit mindestens einem Übergangsvibrationsmotor 11 versehen und/oder ist mit mindestens einem taktilen Animationsmechanismus 12 gekoppelt, um die Position und/oder Form des taktilen Übergangssymbols 10 zu ändern. Diese Verbindung ist wegen der Durchschaubarkeit nicht in 2 dargestellt, doch eine mögliche Implementierung dieser Verbindung ist in 3 detailliert dargestellt.
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Die taktilen Übergangssymbole 10 befinden sich in der Nähe der Ausgangspunkte für den Übergang zwischen den Stockwerken, z. B. in der Nähe von Treppen, Aufzügen und Rolltreppen. Durch das Hinzufügen eines Übergangsvibrationsmotors 11 und/oder eines taktilen Animationsmechanismusses 12 ist es möglich, den Startpunkt für den Übergang zwischen den Stockwerken auf einem bestimmten Stockwerk anzugeben. Das heißt zum Beispiel, den Ort der Platzierung von einer Treppe, einer Rolltreppe oder eines Aufzugs leicht zu finden. Es sind Ausführungsformen möglich, bei denen nur der transiente Vibrationsmotor 11 vorhanden ist, Ausführungsformen, bei denen nur der taktile Animationsmechanismus 12 vorhanden ist sowie eine Kombination der beiden oben erwähnten Ausführungsformen, die 3 darstellt. In der bevorzugten Ausführungsform von 3 ist der taktile Animationsmechanismus 12 eine einziehbare Schere, die von einem Servomotor 13 angetrieben wird. In dieser Ausführungsform ändert der taktile Animationsmechanismus 12 die Höhe des taktilen Übergangssymbols 10. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen des taktilen Animationsmechanismusses 12 möglich, z. B. solche, die das Ausfahren und Kippen des taktilen Übergangssymbols 10 ermöglichen, und zwar auch ohne Verwendung des Scherenmechanismusses. Taktile Animation mit Rotation, Schiebung etc. ist ebenfalls möglich.
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Somit kann der Benutzer leicht die Stellen lokalisieren, die den Übergang zwischen den Stockwerken ermöglichen, dank der Tatsache, dass das taktile Übergangssymbol 10 auf die Berührung reagiert, typischerweise durch taktile Animation, beispielsweise durch Ändern der Form oder der Höhe. Diese Funktion erleichtert die Benutzerinteraktion beim Wechseln zwischen den Stockwerken eines Gebäudemodells.
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Die durch den Übergangsvibrationsmotor 11 realisierten Vibrationen werden typischerweise verwendet, um ein bestimmtes taktiles Übergangssymbol 10 zu lokalisieren. Wenn zum Beispiel in ein anderes Stockwerk gewechselt wird, vibriert das jeweilige taktile Übergangssymbol 10, wenn die Schublade geöffnet wird.
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Die Vorrichtung gemäß dieser technischen Lösung kann zur besseren Orientierung verwendet werden, insbesondere in öffentlich zugänglichen Gebäuden, in denen sich Sehbehinderte bewegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- 3D- Gebäudemodell
- 2
- Darstellung des Gebäudedachs (optisch und taktil)
- 3.i
- Schublade (mit taktilen Plan 5.i)
- 4.i
- Schubladenhandhabungssteuerung 3.i
- 4A.i
- Modul zur Erkennung des Herausziehens der Schublade 3.i
- 5.i
- taktiler Plan (Gebäudeetage mit der Nummer i)
- 6
- taktile Linie (die den Korridor und/oder die Route darstellt)
- 7
- erstes taktiles Symbol (das den Raum darstellt)
- 7.1
- erster Vibrationsmotor
- 8
- Berührungserkennungsfeld
- 9
- zweites taktiles Symbol (das einen anderen bestimmten Ort im Gebäude als den Raum darstellt)
- 9.1
- zweiter Vibrationsmotor
- 10
- taktiles Übergangssymbol (für Übergänge zwischen den Stockwerken)
- 11
- Übergangsvibrationsmotor
- 12
- taktiler Animationsmechanismus (zur Änderung der Position und/oder der Form des taktilen Übergangssymbols 10)
- 13
- Servomotor
- 14
- Tischplatte (zur Platzierung des 3D-Gebäudemodells 1)
- 15
- Gestell (höhenverstellbar)
- 16.i
- Mikrocontroller (oder Steuerschaltung des taktilen Gebäude- und Etagenplans 5.i)
- 17
- Berührungserkennungsschaltung
- 18
- Mikrocomputer
- 19
- Text-zu-Sprache-Softwaresystem
- 20
- Sprachanweisungsgenerator (aus dem geografischen Gebäudemodell 21)
- 21
- geografisches Gebäudemodell
- 22
- Kontextmodul (enthält Informationen über den Benutzer/Benutzerin, seine/ihre Fähigkeiten und Bedürfnisse)
- 23
- Höhensteuermodul des Gestells 15
- 24
- Audioausgabegerät (normalerweise Digital-Analog-Wandler und Verstärker)
- 25
- Lautsprecher
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „tactile model of the Ljubljana Castle“, das auf der Webseite: https://www.ljubljanGB19790627/2010102skigrad.si/en/visit-us/interestingfacts/tactile-model/ online im Webzugang 2018-03-05 [0002]
- „Blinde und Sehbehinderte in Olomouc besitzen Modelle andere Denkmäler“ unter: https://www.archiweb.cz/n/home/nevidomi-a-slabozraci-v-olomouci-maji-modelydalsich-pamatek, online, Webzugang 2018-03-05 [0002]
- Edman, P. (1992) zu finden: „Tastbare Grafiken“, American Foundation for the Blind, verfügbar unter: https://books.google.cz/books?id=C7vq4-Th71AC&pg=PA320&dq=James,+G.,+A.+(1982).+Mobility+maps&hl=en&sa=X&ved =0ahUKEwjQv5Hiu9XZAhXQYVAKHcJNDCAQ6AEIKTAA#v=onepage&q=James%2 C%20G.%2C%20A.%20(1982).%20Mobility%20maps&f=false online, Webzugang 2018-03-05 [0004]
- z. B. ILIS Leitsysteme - Taktile Multimedia Pläne, verfügbar unter: http://www.ilisleitsysteme.de/de/produkte/taktile-plaene-multimedia/, online, Webzugang 2018-03-05 [0006]
- MUSEUM EXHIBITIONS AND CULTURAL CENTRES RECOGNISED AT THE DESIGN FOR ALL FOUNDATION AWARDS 2012, verfügbar und unter: https://museumforallblog.wordpress.com/2012/05/02/museum-exhibitions-andcultural-centres-recognised-at-the-design-for-all-foundation-awards-2012/, online zu finden, Webzugang 2018-03-05 [0006]
- Brock, AM, Truillet, P., Oriola, B., Picard, D. & Jouffrais, C. vom Jahr 2015 mit dem Namen: Interaktivität von geografischen Karten für sehbehinderte Menschen/ Interactivity improves usability of geographic maps for visually impaired people, veröffentlicht in Human-Computer Interaction, 30 (2), 156-194 [0006]
- https://hal.archivesouvertes.fr/hal-01 077434/file/AcceptedManuscript-HCI-2014.pdf [0006]
