ES2351911A1 - Sistema de interfaz hombre-máquina para cascos. - Google Patents
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Abstract
Sistema de interfaz hombre-máquina para cascos. Sistema de interfaz hombre-máquina (HMI) para cascos (1) y procedimiento asociado al mismo, que comprende las siguientes etapas: a) identificar, por parte de al menos una unidad de control situada en el vehículo o en sistemas nómadas que se utilicen en el vehículo, al menos una señal relacionada con: - Acciones de navegación, y/o - avisos relacionados con el entorno del vehículo y condiciones de conducción, b) envío inalámbrico de información, relacionada con dichas señales de acción y/o de aviso, desde dicha, al menos una, unidad de control, hasta una electrónica de control que gestiona una serie de actuadores de vibración situados en el interior del casco; y c) creación de al menos una vibración por parte de al menos un actuador en función del tipo de señal, de manera que dicha vibración entre en contacto con la cabeza del usuario y éste relacione dicha, al menos una, vibración con una señal en concreto.
Description
Sistema de interfaz
hombre-máquina para cascos.
La presente invención se refiere a un sistema de
interfaz hombre-máquina (HMI) para cascos y al
procedimiento asociado al mismo. Dicho sistema tiene aplicación en
la conducción de aquellos vehículos que precisen de casco para su
uso o en aquellos en los que el uso del casco pueda mejorar la
transmisión de información del vehículo al usuario sin que esto
disminuya la seguridad de los usuarios.
Este sistema HMI tiene como finalidad
incrementar la seguridad del propio usuario, preferentemente un
motorista al ser capaz de transmitir información proveniente de la
moto, o de sistemas nómadas incorporados a la moto, que resulta de
gran importancia para la conducción con lo que refuerza la seguridad
activa del usuario al conseguir llegar al mismo sin necesidad que
éste aparte la mirada de la carretera y su entorno por el hecho de
tener que mirar al cuadro de instrumentos. El tiempo estimado de
pérdida de visión del entorno por el hecho de desviar la mirada al
cuadro de instrumentos, en el caso de conducción de una motocicleta,
se estima aproximadamente en por lo menos un segundo. Este tiempo,
especialmente si se conduce a velocidad elevada o bien se circula en
ámbito urbano, supone recorrer una distancia que, en ambos casos, al
no disponer de capacidad visual puede suponer que un cambio no
esperado de las condiciones del tráfico provoquen un accidente.
Alternativamente la información podría ser ignorada por el
motociclista porque dicha información fue presentada en una manera
visual imposible de percepción en aquella situación.
A modo de introducción, es conocida la
problemática referida a la pérdida de capacidad visual hacia la
carretera cuando un motorista desvía su mirada hacia el cuadro de
mandos de su motocicleta por cualquier motivo; en esos instantes el
motorista no es capaz de observar lo que ocurre a su alrededor ni
hacia dónde se dirige su motocicleta, y aunque el tiempo que tarda
en observar el cuadro de mandos no es elevado (hablamos del orden de
un segundo aproximadamente, donde a una velocidad de 100 km/h se
pierde la visión de la carretera durante un espacio de 28 metros),
es crucial en caso de encontrarse algún posible obstáculo que
difícilmente podrá esquivar.
Actualmente se está trabajando, por parte de los
fabricantes de motos, en dotarlas de sistemas que mejoren la
seguridad activa de las mismas, mediante la adaptación de los
sistemas ADAS (Advanced Driving Assistance Systems) que ya
incorporan los vehículos de cuatro ruedas a los vehículos de dos
ruedas, denominándose sistemas ARAS (Advanced Rider
Assistance Systems). Estos sistemas incluyen el FCW (Frontal Collision Warning) o avisador de colisión frontal, el LCS (Lañe Change Support) o sistema de ayuda en cambios de carril, el IS (Intersection
Support) o ayuda en intersecciones, el SW (Speed Warning) o aviso de velocidad y el CW (Curve warning) o aviso de curva entre otros. Asimismo, se puede dotar de mejoras en la transmisión de información de los actuales sistemas de navegación facilitando el seguimiento de instrucciones de los mismos.
Assistance Systems). Estos sistemas incluyen el FCW (Frontal Collision Warning) o avisador de colisión frontal, el LCS (Lañe Change Support) o sistema de ayuda en cambios de carril, el IS (Intersection
Support) o ayuda en intersecciones, el SW (Speed Warning) o aviso de velocidad y el CW (Curve warning) o aviso de curva entre otros. Asimismo, se puede dotar de mejoras en la transmisión de información de los actuales sistemas de navegación facilitando el seguimiento de instrucciones de los mismos.
Es por ello que se plantea resolver la
problemática anteriormente expuesta, de cara a disponer de algún
sistema que evite al motorista desviar la mirada hacia el cuadro de
mandos cuando la motocicleta o los sistemas nómadas instalados,
envíen información critica al conductor.
Respecto al estado de la técnica actual, es
conocida la solicitud de patente japonesa de número de publicación
JP2008026075, en la cual se describe un sistema de navegación en
conexión con la motocicleta, de forma que comprende un
"display" indicador de la dirección a seguir, y una serie de
dispositivos vibradores en el manillar de la moto para avisar de
posibles intersecciones, cambios de dirección e incluso de exceso de
la velocidad permitida en el tramo.
Esta solución plantea una serie de
inconvenientes, tales como:
- -
- Es necesario un "display" en el que se muestre la ruta a seguir, luego existe la problemática de que el motorista tenga que desviar la mirada para poder visualizar las indicaciones mostradas en el "display" aunque éste se encuentre en el casco.
- -
- Existe una serie de dispositivos vibradores en el propio manillar que avisan de indicaciones en el "display", estas vibraciones pueden ocasionar despistes en el motorista de cara a perder sensibilidad en la dirección de la motocicleta e incluso dar lugar a un accidente por pérdida de control de ésta.
- -
- La inclusión de dispositivos vibradores en el manillar no es una solución correcta, al necesitar de una elevada potencia vibratoria para que el motorista sea capaz de diferenciar la vibración del aviso frente a las vibraciones de la carretera, del propio motor de la motocicleta especialmente cuando se trate de altas cilindradas y pocos cilindros donde las vibraciones son más patentes y de gran amplitud, etc.
- -
- Adicionalmente extraer una elevada potencia para generar dichas vibraciones da lugar a necesitar una elevada capacidad de batería de manera que el producto final se encarece sustancialmente o simplemente no es viable por motivos de espacio con la actual tecnología de fabricación de baterías.
- -
- No siempre el conductor usa las dos manos para conducir.
Otra solicitud conocida, que resuelve parte de
los inconvenientes anteriormente citados, es la solicitud de patente
japonesa JP2005280487, en la cual existe una serie de dispositivos
vibradores en la zona de contacto de los muslos del motorista de
cara a avisar sobre las distintas acciones que se pueden llevar a
cabo sobre la motocicleta, donde los dispositivos se encuentran
preferentemente inmersos en una bolsa ergonómicamente adaptada a la
zona del depósito de combustible de la motocicleta.
Pero esta solicitud acarrea otros inconvenientes
como son:
- -
- La necesidad de un elemento tipo bolsa externo a la motocicleta, y que ha de ser colocado en ella cada vez que se desee realizar un viaje con la motocicleta, de modo que es de fácil sustracción al no poder ser guardado, generalmente, en los huecos de la moto.
- -
- Un motorista no lleva en todo momento los muslos en contacto con la motocicleta, ya que en curvas pronunciadas o en rectas a baja velocidad, los muslos suelen encontrarse separados de la motocicleta y el motorista no se percataría de las vibraciones.
Es por ello que se hace necesaria la aparición
de un nuevo sistema capaz de resolver todos los problemas que no
resuelven los sistemas anteriores y que sea capaz de transmitir la
información requerida, información que debe ser capaz de diferenciar
intensidad de riesgo y direccionalidad del mismo.
La presente invención se refiere a un sistema de
interfaz hombre-máquina HMI (Human Machine
Interface) para cascos y al procedimiento asociado al mismo, que
evita que el propio usuario, preferentemente un motorista, tenga la
necesidad de mirar al cuadro de mandos para recibir información
sobre un riesgo potencial para la conducción que la moto ha
detectado gracias a los nuevos sistemas de seguridad que se
incorporarán en breve a los vehículos de dos ruedas o para recibir
instrucciones complementarias de sistemas de navegación. Importante
y gran ventaja del sistema propuesto es que información es dada sin
afectar de manera alguna a la vista del motociclista y tampoco
interfiere con movimientos al conducir la motocicleta.
Aún así se entiende muy intuitivamente la
direccionalidad y la urgencia de la información dada.
El sistema de interfaz
hombre-máquina (HMI) para cascos que la invención
propone comprende:
- al menos una unidad de control situada en el
casco, bien integrada en el interior del mismo o bien acoplado a
modo de sistema nómada, capaz de recibir información inalámbrica
proveniente del vehículo.
- una pluralidad de actuadores de vibración
situados en la parte interior del casco en contacto con la cabeza
del usuario; y donde dichos actuadores se encuentran relacionados
con dicha, al menos una, unidad de control, de manera que avisan al
usuario sobre al menos una determinada señal a través de la
vibración de al menos un actuador.
Cuando a lo largo de la memoria y
reivindicaciones se comenta que los actuadores de vibración se
encuentran en contacto con la cabeza del usuario, se debe entender
que los mismos se encuentran muy cercanos a la cabeza, bien tomando
contacto directo, bien a través de una tela de separación o bien
embebidos en el relleno de confort pero próximos a la cabeza del
usuario.
La información que se transmitirá podrá ser
cualquiera que se decida por parte de los fabricantes de vehículos o
sistemas nómadas adaptables a vehículos, aunque con preferencia
serán informaciones de seguridad que alerten de potenciales riesgos
en la conducción de forma que se puedan indicar direccionalmente,
produciendo vibración en diferentes zonas de la cabeza, y su
intensidad, variando la frecuencia de los pulsos de aviso.
De este modo, el sistema HMI relaciona distintas
señales generadas por los sistemas del vehículo con los actuadores
de vibración situados en el interior del casco del usuario, de modo
que se produzca al menos un contacto vibratorio con partes de la
cabeza del usuario y que le avisen de la señal en concreto, de
manera que el usuario no necesite fijar su mirada en el cuadro de
mandos del vehículo para percibir el
aviso.
aviso.
Estas notables ventajas vienen acentuadas porque
no producen distracciones al propio usuario, en el sentido de no
afectarle negativamente a la conducción y a la vista, tal y como se
observa en las solicitudes mencionadas anteriormente, ya que en el
sistema objeto de invención, las vibraciones se localizan en zonas
en contacto permanente con la cabeza y siendo esta localización
idónea para mejorar la sensibilidad por parte del usuario de cara a
detectar el aviso. La cabeza es zona idónea de envió de señal
vibratoria porque es una masa suspendida soportada por el cuello,
que actúa como un sistema muelle-amortiguador, que
atenúa todas las vibraciones procedentes tanto de la carretera como
del motor, a su vez, las vibraciones generadas en el casco por la
aerodinámica son de frecuencias diferentes o, en cualquier caso, de
amplitudes mucho menores a las que se generan con este nuevo sistema
HMI.
Respecto al tipo de actuadores de vibración
utilizados, en una realización preferente, el al menos un actuador
comprende un motor vibratorio insertado en una cápsula, de manera
que permita la vibración del motor vibratorio, y donde la cápsula se
encuentra situada, preferentemente, en el interior del relleno de
confort o espuma de la almohadilla lateral del casco,
preferentemente lo más cerca posible de la superficie de tela en
contacto con la mejilla del usuario; este tipo de motor vibratorio
se usa actualmente en distintos dispositivos como por ejemplo los
teléfonos móviles; y donde generalmente comprenden un motor
eléctrico cilíndrico al que se le acopla, a continuación de su eje,
un semicilindro que al girar genera una vibración al no encontrarse
su centro de gravedad en el eje longitudinal de giro del motor
vibratorio; y para que al introducir dichos actuadores en el
interior de la espuma del casco de manera que no se impida el libre
giro del semicilindro por parte de la espuma que rodea el actuador
dada la presión que se da en las almohadillas cuando el casco está
sobre la cabeza del usuario, se procede a encapsularlos en una
cápsula preferentemente cilíndrica. La ubicación de este tipo de
actuadores en zonas diferentes de las mencionadas es posible pero
reducirla la protección del casco en caso de impacto por lo que no
es recomendable.
También pueden contemplarse distintos tipos de
actuadores, tales como por ejemplo sensores que comprenden una
lámina piezoeléctrica flexible, de cara a adaptarse a la geometría
curva del casco, y situada también en el interior de éste. En este
caso los actuadores se pueden colocar en el relleno de confort, lo
más pegado posible a la cabeza del usuario y en cualquier lugar del
casco.
En cuanto al procedimiento asociado al sistema
HMI, éste comprende las siguientes etapas:
a) identificar, por parte de al menos una unidad
de control situada en el vehículo o en sistemas nómadas que se
utilicen en el vehículo, al menos una señal relacionada con:
- -
- Acciones de navegación, y/o
- -
- avisos relacionados con el entorno del vehículo y condiciones de conducción,
b) envió inalámbrico de información, relacionada
con dichas señales de acción y/o de aviso, desde dicha, al menos
una, unidad de control, hasta una electrónica de control que
gestiona una serie de actuadores de vibración situados en el
interior del casco; y
c) creación de al menos una vibración por parte
de al menos un actuador en función del tipo de señal, de manera que
dicha vibración entre en contacto con la cabeza del usuario y éste
relacione dicha, al menos una, vibración con una señal en
concreto.
La etapa b), anteriormente señalada, el envió
inalámbrico de información se realiza mediante radiofrecuencia.
Precisar que aunque se ha hablado en términos
preferentes de motorista y motocicleta, existen otros medios de
transporte en los cuales se precisa la utilización de casco, véase
por ejemplo vehículos de cuatro ruedas tipo barquetas (vehículos
descapotables), bicicletas o triciclos motorizados actualmente
utilizados generalmente en ciudades.
Así pues, de acuerdo con la invención descrita,
el sistema de interfaz hombre-máquina (HMI) para
cascos y el procedimiento asociado al mismo que la invención propone
constituye un avance en los sistemas avisadores hasta ahora
utilizados, y resuelve de manera plenamente satisfactoria la
problemática anteriormente expuesta, en la linea de ser capaz de
relacionar los avisos generados por el vehículo o sistemas nómadas
con el usuario de éste, evitando que éste desvíe su mirada hacia el
cuadro de mandos del propio vehículo.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de
realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de
dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter
ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista esquemática de
perfil del casco con sensores laterales, frontales y traseros.
La figura 2.- Muestra una vista esquemática
tridimensional de un tipo de sensor vibratorio con su
correspondiente cápsula.
La figura 3.- Muestra una vista esquemática de
una sección del casco, en la que se aprecian los actuadores
insertados en el interior del casco, en este caso en la almohadilla
lateral.
A la vista de la figura 1 puede observarse cómo
en una de las posibles realizaciones del sistema HMI para cascos que
la invención propone comprende una pluralidad de actuadores (2) de
vibración situados en la parte interior del casco (1) y en contacto
con la cabeza de un usuario tipo motorista.
A la vista de las figuras 2 y 3, se observa cómo
estos actuadores (2) de vibración se encuentran situados en el
interior de las almohadillas (3) laterales y próximos a la
superficie que estará en contacto con la cara del usuario, aunque se
pueden disponer en el espacio comprendido entre las almohadillas (3)
y el relleno de protección (4) del casco (1). A modo aclaratorio la
parte exterior del casco es la denominada carcasa (5), a
continuación se sitúa el relleno de protección (4) realizado
normalmente en EPS (poliestireno expandido) y posteriormente y en
contacto con la cabeza del motorista se encuentran las almohadillas
(3) acolchadas, que forman parte de lo que se denomina el relleno de
confort.
Para que el motorista perciba diferentes
intensidades de aviso, los actuadores (2) son capaces de variar la
intensidad del aviso hacia el motorista mediante la variación de la
frecuencia de los pulsos enviados, facilitando la percepción por
parte del motorista de la inminencia del riesgo comunicado desde la
motocicleta o sistemas nómadas instalados.
En la figura 2 puede observarse un tipo de
actuador (2) de los que comprende un motor vibratorio (2a) insertado
en una cápsula (2b), de manera que permita la vibración de dicho
motor vibratorio (2a), y donde la cápsula (2b) se encuentra situada
en el interior de la almohadilla lateral (3).
A la vista de esta descripción y juego de
figuras, el experto en la materia podrá entender que las
realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser
combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención.
La invención ha sido descrita según algunas realizaciones
preferentes de la misma, pero para el experto en la materia
resultará evidente que múltiples variaciones pueden ser introducidas
en dichas realizaciones preferentes sin exceder el objeto de la
invención reivindicada.
Claims (7)
1. Procedimiento de interfaz
hombre-máquina (HMI) en cascos (1),
caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
a) identificar, por parte de al menos una unidad
de control situada en el vehículo o en sistemas nómadas que se
utilicen en el vehículo, al menos una señal relacionada con:
- -
- Acciones de navegación, y/o
- -
- avisos relacionados con el entorno del vehículo y condiciones de conducción,
b) envió inalámbrico de información, relacionada
con dichas señales de acción y/o de aviso, desde dicha, al menos
una, unidad de control, hasta una electrónica de control que
gestiona una serie de actuadores de vibración situados en el
interior del casco; y
c) creación de al menos una vibración por parte
de al menos un actuador en función del tipo de señal, de manera que
dicha vibración entre en contacto con la cabeza del usuario y éste
relacione dicha, al menos una, vibración con una señal en
concreto.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque en la etapa b), el envió de información
se realiza mediante radiofrecuencia.
3. Sistema de interfaz
hombre-máquina (HMI) para cascos (1),
caracterizado porque comprende
al menos una unidad de control situada en el
casco, bien integrada en el interior del mismo o bien acoplado a
modo de sistema nómada, capaz de recibir información inalámbrica
proveniente del vehículo.
una pluralidad de actuadores de vibración
situados en la parte interior del casco en contacto con la cabeza
del usuario; y donde dichos actuadores se encuentran relacionados
con dicha, al menos una, unidad de control, de manera que avisan al
usuario sobre al menos una determinada señal a través de la
vibración de al menos un actuador.
4. Sistema según la reivindicación 3,
caracterizado porque
el interior del casco (1) comprende unas
almohadillas (3) situadas en los laterales y por encima de un
relleno de protección (4) de dicho casco (1) próximo a la zona de la
mandíbula del usuario,
y donde al menos parte de los actuadores (2) se
encuentran situados en el espacio comprendido entre dichas
almohadillas (3) y el relleno de protección (4) del casco (1) o bien
en el interior de dichas almohadillas (3).
5. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque los actuadores
(2) alertan de potenciales riesgos en la conducción de forma que se
puedan indicar direccionalmente, produciendo vibración en diferentes
zonas de la cabeza, y su intensidad, variando la frecuencia de los
pulsos de aviso.
6. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque al menos un
actuador (2) comprende un motor vibratorio (2a) insertado en una
cápsula (2b) de manera que permita la vibración de dicho motor
vibratorio (2a), y donde la cápsula (2b) se encuentra situada en el
interior del casco (1).
7. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque al menos un
actuador (2) comprende una lámina piezoeléctrica situada en el
interior del casco (1).
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| ES201031421A ES2351911A1 (es) | 2010-09-24 | 2010-09-24 | Sistema de interfaz hombre-máquina para cascos. |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201031421A ES2351911A1 (es) | 2010-09-24 | 2010-09-24 | Sistema de interfaz hombre-máquina para cascos. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2351911A1 true ES2351911A1 (es) | 2011-02-14 |
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ID=43528439
Family Applications (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FC2A | Grant refused |
Effective date: 20120507 |