ES2901131T3

ES2901131T3 - Sensores de desplazamiento angular de múltiples regiones y tensión compatibles

Info

Publication number: ES2901131T3
Application number: ES16780815T
Authority: ES
Inventors: Shawn P Reese; Jared K Jonas; Matt W Ball; Colton Allen Ottley
Original assignee: Bend Labs Inc
Current assignee: Nitto Bend Technologies Inc
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2022-03-21
Anticipated expiration: 2036-04-15
Also published as: US20170168567A1; US9612102B2; WO2016168572A1; EP3283839B1; EP3283839A4; US20160305759A1; CN107532878B; JP6805234B2; US10551917B2; JP2018513391A; CN107532878A; US11023044B2; US20200183494A1; EP3283839A1

Abstract

Un aparato que comprende: un filamento (212) de material compatible con un eje central (210) orientado a lo largo de una longitud del filamento (212) y orientado perpendicularmente a una anchura del filamento (212) cuando el filamento (212) está en posición lineal y no doblada; y un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones (200, 300, 350, 400, 500, 600, 900, 1000, 1600, 1700, 1800) conectado al filamento (212), el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones (200, 0, 350, 400, 500, 600, 900, 1000, 1600, 1700, 1800) comprende: una primera unidad de desplazamiento angular (220A) dispuesta en una primera región de detección (201A) del filamento (212A), en la que la primera unidad de desplazamiento angular (220A) está desplazada del eje central (210A) del filamento (212A) y se extiende a lo largo de una primera línea desplazada de una primera parte (211) del eje central (210A), en la que la primera unidad de desplazamiento angular (220A) comprende un primer extremo (240A) y un segundo extremo (240B), en el que un primer vector está definido por una primera línea desde un primer punto en el que el eje central interseca un primer plano en el primer extremo (240A) de la primera unidad de desplazamiento angular, en el que el primer plano es perpendicular al eje central, y a través de un segundo punto a una distancia infinitesimal del primer extremo de la primera unidad de desplazamiento angular que está contenido dentro de un segundo plano, en el que el segundo plano es ortogonal al primer plano y pasa por el eje central por medio de la bisección de la primera unidad de desplazamiento angular a lo largo de la longitud de la primera unidad de desplazamiento angular, en el que un segundo vector está definido por una segunda línea desde un tercer punto en el que el eje central interseca un tercer plano en el segundo extremo (240B) de la primera unidad de desplazamiento angular, en el que el tercer plano es perpendicular al eje central, y a través de un cuarto punto a una distancia infinitesimal del segundo extremo de la primera unidad de desplazamiento angular que está contenido dentro de un cuarto plano, en el que el cuarto plano es ortogonal al tercer plano y pasa por el eje central por medio de la bisección de la primera unidad de desplazamiento angular a lo largo de la longitud de la primera unidad de desplazamiento angular, en el que un primer desplazamiento angular entre el primer vector y el segundo vector dentro de un primer plano que se extiende a lo largo de la primera parte (211) del eje central (210A) y es ortogonal a una anchura de la primera unidad de desplazamiento angular (220A) se debe determinar en respuesta a la deformación de la primera unidad de desplazamiento angular (220A); y una segunda unidad de desplazamiento angular (220B) dispuesta en una segunda región de detección (201B) del filamento (212A), en la que la primera región de detección (201A) y la segunda región de detección (201B) son regiones espacialmente diferentes a lo largo del filamento (212), en la que la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) está desplazada del eje central (210A) del filamento (212A) y se extiende a lo largo de una segunda línea desplazada de una segunda parte del eje central (210A), en la que el segundo desplazamiento angular la unidad de desplazamiento angular (220B) comprende un tercer extremo (240C) y un cuarto extremo (240D), en el que un tercer vector está definido por una tercera línea desde un quinto punto en el que el eje central interseca un quinto plano en el tercer extremo (240C) de la segunda unidad de desplazamiento angular, en la que el quinto plano es perpendicular al eje central y a través de un sexto punto a una distancia infinitesimal del tercer extremo de la segunda unidad de desplazamiento angular que está contenido dentro de un sexto plano, en el que el sexto plano es ortogonal al quinto plano y pasa por el eje central por medio de la bisección de la segunda unidad de desplazamiento angular a lo largo de la longitud de la segunda unidad de desplazamiento angular, en el que un cuarto vector está definido por una cuarta línea desde un séptimo punto en el que el eje central interseca un séptimo plano en el cuarto extremo (240D) de la segunda unidad de desplazamiento angular, en el que el séptimo plano es perpendicular al eje central y a través de un octavo punto a una distancia infinitesimal del cuarto extremo de la segunda unidad de desplazamiento angular que está contenido dentro de un octavo plano, en el que el octavo plano es ortogonal al séptimo plano y pasa por el eje central por medio de la bisección de la segunda unidad de desplazamiento angular a lo largo de la longitud de la segunda unidad de desplazamiento angular, en el que un segundo desplazamiento angular entre el tercer vector y el cuarto vector dentro de un segundo plano que se extiende a lo largo de la segunda parte del eje central (210A) y es ortogonal a una anchura de la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) se debe determinar en respuesta a la deformación de la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) en el que el primer desplazamiento angular de la primera región de detección (201A) se debe determinar independientemente del segundo desplazamiento angular de la segunda región de detección (201B), de forma que un cambio en las características eléctricas de la primera unidad de desplazamiento angular (220A) en respuesta a la deformación de la primera unidad de desplazamiento angular (220A) es independiente de un cambio en las características eléctricas de la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) en respuesta a la deformación de la segunda unidad de desplazamiento angular (220B).

Description

DESCRIPCIÓN

Sensores de desplazamiento angular de múltiples regiones y tensión compatibles

Antecedentes

Los sensores para la detección, medición y monitorización de eventos o cambios ambientales son omnipresentes en el campo de la ingeniería. Los sensores pueden proporcionar una salida correspondiente que responda a la detección, medición y control de los eventos o cambios ambientales. Existe una gran variedad de sensores que incluyen sensores de temperatura, sensores de presión, sensores de ultrasonidos, sensores de tensión, sensores de luz, sensores de flexión y curvatura, sensores de desplazamiento angular, entre otros. Los sensores pueden utilizar diferentes tipos de elementos de detección, tales como elementos de detección capacitivos, elementos de detección resistivos, elementos de detección fotónicos u otros tipos de elementos de detección, para detectar los cambios ambientales. El documento US 8.941.392 B1 desvela un sistema de sensores y un sensor de desplazamiento angular basado en la detección de la tensión. El documento US 6.127.672 A desvela una tecnología de sensores para medir el lugar geométrico y las configuraciones de los objetos en el espacio.

Breve descripción de los dibujos

La presente divulgación se ilustra a modo de ejemplo, y no a modo de limitación, en las figuras de los dibujos adjuntos.

La FIG. 1A es una ilustración de una unidad de desplazamiento angular simplificada, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 1B es una ilustración de una porción de la unidad de desplazamiento angular simplificada de la FIG. 1A, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 2 ilustra diferentes configuraciones de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 3A ilustra diferentes configuraciones de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con otras realizaciones.

La FIG. 3B ilustra diferentes configuraciones de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 4 ilustra una aplicación de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 5 ilustra un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones de vista superior, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 6 ilustra los vectores para determinar el desplazamiento angular, de acuerdo con algunas realizaciones. La FIG. 7A ilustra una vista en perspectiva de una unidad de desplazamiento angular, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 7B y 7C ilustran secciones transversales de unidades de desplazamiento angular con diferentes configuraciones de electrodos y colocaciones de electrodos, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 8 ilustra una vista lateral de una sección transversal de una unidad de desplazamiento angular, de acuerdo con otras realizaciones.

La FIG. 9 es una ilustración de un sensor de tensión de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 10A y 10B ilustran una vista lateral y una vista superior, respectivamente, de un sensor de tensión de múltiples regiones con diferentes configuraciones, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 11 ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento de medición del movimiento de una articulación anatómica de un usuario mediante el uso de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 12A ilustra una unidad de desplazamiento angular, de acuerdo con otra realización.

La FIG. 12B ilustra otra vista de la unidad de desplazamiento angular de la FIG. 12A, de acuerdo con otra realización.

La FIG. 13 ilustra una unidad de desplazamiento angular, de acuerdo con otra realización.

La FIG. 14 ilustra un diagrama esquemático de varios componentes de un sistema para analizar datos relativos al desplazamiento angular, de acuerdo con una realización.

La FIG. 15 ilustra una red de detección, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 16 ilustra un sensor de desplazamiento angular de múltiples ejes y de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 17 ilustra un sensor de desplazamiento angular de múltiples ejes y de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones.

La FIG. 18 ilustra un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones

La FIG. 19 ilustra una representación diagramática de una máquina en forma de ejemplo de un sistema informático, de acuerdo con algunas realizaciones.

Descripción detallada

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un aparato recitado en la Reivindicación 1. Las características opcionales de la invención se recitan en las reivindicaciones dependientes.

Los sistemas de sensores para detectar la posición y el movimiento pueden detectar el movimiento alrededor de un punto con uno, dos o tres grados de libertad rotacionales. Cada grado de libertad rotacional puede ser descrito por un desplazamiento angular que ocurre dentro de un plano que es ortogonal a los planos que definen los otros dos grados de libertad rotacionales. Un sensor de un sistema de sensores que mide el desplazamiento angular se puede deformar en múltiples puntos a lo largo del sensor y deformarse en cualquier dirección en el espacio tridimensional (es decir, en tres grados de libertad rotacionales). Un sensor de un sistema de sensores que mide el desplazamiento angular puede experimentar repetidamente un gran desplazamiento angular, tal como un desplazamiento angular de 90 grados o más. Algunos sistemas de sensores pueden no tener la elasticidad necesaria para soportar tal deformación. Otros sistemas de sensores pueden sufrir deformaciones o daños temporales o permanentes si se someten repetidamente a grandes desplazamientos angulares. Otros sistemas pueden tener una repetibilidad y precisión pobres. Los sistemas de sensores que miden el desplazamiento angular de diferentes regiones, tales como las diferentes articulaciones del cuerpo humano, experimentan los retos mencionados y otros. Por ejemplo, el cuerpo humano incluye una multitud de articulaciones que se mueven en diferentes direcciones y a lo largo de diferentes y múltiples ejes. La medición del movimiento de las diferentes uniones puede suponer otros retos. La elasticidad de los sensores, la interconexión de los diferentes sensores, la colocación de los sensores, la medición independiente del desplazamiento angular de las diferentes regiones, así como otros factores contribuyen al reto de un sistema de sensores que mide el desplazamiento angular de diferentes regiones.

Las realizaciones de la presente divulgación abordan las deficiencias descritas anteriormente y otras deficiencias por medio del suministro de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones que incluye múltiples regiones de detección (también denominadas "regiones de detección") que son espacialmente diferentes. Una región de detección puede incluir una unidad de desplazamiento angular utilizada para determinar un desplazamiento angular asociado a la región de detección particular. El desplazamiento angular de una región de detección se puede determinar independientemente de un desplazamiento angular de otra región de detección del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones. La unidad de desplazamiento angular es estirable entre un primer extremo y un segundo extremo y se puede doblar a lo largo de una longitud de la primera unidad de desplazamiento angular y de la longitud del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones en cualquier dirección en el espacio tridimensional.

En una realización, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones puede estar conectado a un filamento de material compatible (también denominado "filamento", "cuerpo", "cuerpo alargado") con un eje central orientado a lo largo de una longitud del filamento y orientado perpendicularmente a una anchura del filamento cuando el filamento está en una posición lineal y no doblada. El filamento puede ser estirable a lo largo de la longitud del filamento y se puede doblar a lo largo de la longitud del filamento en cualquier dirección en el espacio tridimensional. El filamento puede ser de un material elastomérico tal como el caucho. La cadena puede incluir múltiples regiones de detección. Una región de detección puede ser un área definida por una unidad de desplazamiento angular u otra unidad de detección dentro de una región de detección del filamento. Una unidad de desplazamiento angular puede incluir uno o más condensadores compatibles desplazados del eje central del filamento, en la que los condensadores compatibles están conectados a (por ejemplo, conectados en la parte superior, parcialmente incrustados o totalmente incrustados en) el filamento (por ejemplo, matriz compatible). Los condensadores compatibles se pueden extender a lo largo de una línea desplazada de parte del eje central, en la que la parte del eje central puede ser el eje de desplazamiento angular para la respectiva unidad de desplazamiento angular. Una primera región de detección puede incluir una primera unidad de desplazamiento angular. La primera unidad de desplazamiento angular incluye un primer extremo que define un primer vector y un segundo extremo que define un segundo vector. Un desplazamiento angular entre el primer vector y el segundo vector dentro de un primer plano que se extiende a lo largo de la primera parte del eje central y es ortogonal a la anchura de la primera unidad de desplazamiento angular se puede determinar en respuesta a la deformación de la primera unidad de desplazamiento angular. Una deformación se puede referir a cualquier cambio de tamaño o forma de un objeto, tal como una unidad de desplazamiento angular, debido a una fuerza aplicada de otro objeto. La energía de deformación puede ser transferida a través de trabajo en lugar de por calor, reacción química, humedad, etc. En un ejemplo, la deformación puede provenir de una fuerza de tracción (por ejemplo, jalar), una fuerza de compresión (por ejemplo, empujar), una fuerza de cizallamiento, una fuerza de doblez y/o una fuerza de torsión (por ejemplo, torcer). La primera unidad de desplazamiento angular puede ser estirable entre el primer extremo y el segundo extremo, y se puede doblar a lo largo de la primera unidad de desplazamiento angular en cualquier dirección en un espacio tridimensional. Otras regiones de detección de las múltiples regiones de detección pueden incluir una unidad de desplazamiento angular similar a la primera unidad de desplazamiento angular descrita anteriormente. Cada unidad de desplazamiento angular de la región de detección respectiva puede medir el desplazamiento angular de la región de detección respectiva independientemente de otra región de detección. En un ejemplo, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones se puede utilizar para medir el desplazamiento angular de las articulaciones de un cuerpo humano para determinar el movimiento. Por ejemplo, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones se puede utilizar para medir el desplazamiento angular de las articulaciones de una mano humana para determinar el movimiento de la misma.

La FIG. 1A es una ilustración de una unidad de desplazamiento angular simplificada, de acuerdo con algunas realizaciones. La unidad de desplazamiento angular 100 se ilustra con el extremo 106 y el extremo 108. La curvatura 102,k(L) varía a lo largo de la longitud (L) de la unidad de desplazamiento angular 100 (por ejemplo, en la que la longitud (L) se extiende desde el extremo 106 hasta el otro extremo 108). La unidad de desplazamiento angular 100 es estirable entre el extremo 106 y el extremo 108 y se puede doblar a lo largo de una longitud (L) de la unidad de desplazamiento angular 100 en cualquier dirección en un espacio tridimensional. Por ejemplo, la unidad de desplazamiento angular 100 se puede comportar de forma similar a una banda elástica. La unidad de desplazamiento angular 100 se puede estirar y doblar en múltiples puntos a lo largo de la longitud. En cualquier punto de la longitud, la unidad de desplazamiento angular 100 se puede doblar a 90 grados o más en cualquier dirección del espacio tridimensional. Por ejemplo, la unidad de desplazamiento angular 100 se puede plegar sobre sí misma varias veces y/o retorcerse.

El desplazamiento angular 104 (también denominado curvatura) puede ser un cambio de ángulo (es decir, A(9)) con respecto a un eje, tal como el eje central 110, o a un plano central (es decir, un plano que interseca el eje central y es coplanario a la anchura de la unidad de desplazamiento angular) y sobre un plano que interseca el eje y es ortogonal a la anchura de la unidad de desplazamiento angular, tal como la unidad de desplazamiento angular 100. Cabe señalar que el eje central 110, como se ilustra en la Figura 1A, muestra el eje central 110 cuando la unidad de desplazamiento angular 100 está en una posición lineal y no doblada. El eje central 110 de la unidad de desplazamiento angular 100 se curvará o doblará a medida que la unidad de desplazamiento angular 100 se curve y doble, como se ilustra en la Figura 1B. El desplazamiento angular 104 se puede determinar por medio de la integración de la curvatura 102,k(L) a lo largo de la longitud (L) de la unidad de desplazamiento angular 100 para generar un valor indicativo de un cambio en el desplazamiento angular 104 (es decir, A(9)). La curvatura extraña de la unidad de desplazamiento angular 100 puede no afectar a la medición del desplazamiento angular 104 de los extremos 106 y 108 (también denominados extremos del sensor), dado que la curvatura positiva extraña puede anular la curvatura negativa extraña a lo largo de la longitud (L) de la unidad de desplazamiento angular 100. El eje central 110 es un eje que se define en relación con uno o más elementos de detección (por ejemplo, el elemento de detección 114 de la Figura 1B) (también denominado "elementos de detección") de la unidad de desplazamiento angular 100. Por ejemplo, cuando la unidad de desplazamiento angular 100 está en una posición lineal y no doblada, la unidad de desplazamiento angular 100 se alinea con el eje central 110. El eje central 110 puede estar posicionado en alguna ubicación relativa a los elementos de detección de la unidad de desplazamiento angular 100, como se ilustra en la Figura 1B. El extremo 106 y el extremo 108 pueden definir dos vectores respectivos de la unidad de desplazamiento angular 100. Un vector puede ser una línea desde un primer punto en la que el eje central interseca un primer plano en el extremo de la unidad de desplazamiento angular 100, en la que el primer plano es perpendicular al eje central, y a través de un segundo punto a una distancia infinitesimal del extremo de la unidad de desplazamiento angular 100 que está contenido dentro de un segundo plano, en la que el segundo plano es ortogonal al primer plano y pasa por el eje central por medio de la bisección de un elemento de detección de la unidad de desplazamiento angular 100 a lo largo de la longitud del elemento de detección. Los vectores se pueden describir además al menos con respecto a la Figura 6.

La FIG. 1B es una ilustración de una porción 150 de la unidad de desplazamiento angular simplificada de la Figura 1A, de acuerdo con algunas realizaciones. La unidad de desplazamiento angular 100 puede incluir uno o más elementos de detección, tales como el elemento de detección 114. En otra realización, la unidad de desplazamiento angular 100 puede incluir otro elemento de detección (no mostrado) desplazado del eje central 110 en una dirección -Z y orientado paralelamente al elemento de detección 114. En un ejemplo, el elemento de detección 114 es un condensador compatible, tal como un condensador elastomérico. En un ejemplo, el elemento de detección 114 puede consistir en tres capas de elastómero. Cada una de las dos capas puede ser una capa de electrodos hecha de un relleno conductor tal como, por ejemplo, un nanotubo de carbono conductor o un compuesto de elastómero. Se debe apreciar que también se pueden implementar otras configuraciones de electrodos, como se describe más adelante con respecto a al menos la Figura 7B. El relleno conductor puede mantener la conductividad a pequeñas y grandes deformaciones que responden a pequeñas y grandes tensiones. Entre las dos capas de electrodos puede haber una capa dieléctrica no conductora. La capacitancia del condensador compatible se puede aproximar como un condensador de placas paralelas mediante el uso de la siguiente ecuación:

C es la capacitancia, k es la permitividad relativa £0 es la permitividad del espacio libre, A es el área de los electrodos y D es el espesor del dieléctrico.

La tensión y el estiramiento describen cómo se deforman elásticamente las cosas. La tensión (e) se puede describir i - Z-o

como L° , en la que 1 es la longitud total del material deformado y Lo es el cambio de longitud causado por la

deformación. El estiramientof/A) se puede describir como ¿o. El término tensión se puede utilizar para describir una pequeña deformación (por ejemplo, una varilla de metal sometida a tensión), mientras que el término estiramiento se puede utilizar para describir una deformación mayor (por ejemplo, una banda de goma sometida a tensión). La tensión puede ser una medida tridimensional (£^x, £^y, £^z) o un valor unidimensional, en la que la tensión se mide a lo largo de un eje de esfuerzo de tensión. En el esfuerzo, la tensión es positiva. En la compresión, la tensión es negativa. El estiramiento y tensión se pueden utilizar como sinónimos en la presente memoria, a menos que se describa de otra manera. En el caso de estiramiento por tracción(A) y asumiendo una relación de Poisson de 0,5 (dado que los elastómeros son relativamente incompresibles), la siguiente relación capacitancia-tensión se puede describir en la siguiente ecuación:

c0 es la capacitancia en el estado sin tensión, A es el estiramiento (o la tensión) como se definió anteriormente, y c(A) es la capacitancia bajo tensión. Hay que tener en cuenta que c(A) es función lineal de la tensión y es válida tanto para pequeñas como para grandes deformaciones (es decir, tanto para la tensión como para el estiramiento definidos anteriormente).

En una realización, la unidad de desplazamiento angular 100 puede incluir el elemento de detección 114 incrustado dentro del filamento 112 de material compatible, tal como una matriz elastomérica, de forma que el elemento de detección 114 está desplazado 120 una distancia Z desde el eje central 110 del filamento 112. Se debe apreciar que en otras realizaciones, el elemento de detección 114 puede estar parcialmente incrustado en el filamento 112 o conectado al filamento 112 (por ejemplo, conectado a una superficie exterior del filamento 112). El desplazamiento 120 puede ser una distancia Z desde el eje central 110. Cuando la unidad de desplazamiento angular 100 se dobla, se puede inducir una curvatura 102 (es decir, k (L)) en el elemento de detección 114. La curvatura puede dar lugar a una tensión de tracción positiva, st, en el elemento de detección 114 en el exterior (situado a una distancia Z del eje central 110) y a una tensión de compresión negativa, Sc en el elemento de detección (no mostrado) en el interior (situado a una distancia -Z del eje central 110). Para valores pequeños de Z en relación con la curvatura, la curvatura se puede relacionar linealmente con la tensión en el elemento de detección 114 y estimarse por medio de la ecuación (las unidades son 1/distancia ):

Cabe señalar que la ecuación anterior se puede utilizar cuando una unidad de desplazamiento angular incluye dos condensadores coplanares desplazados y reflejados alrededor de un eje central o plano central. Para una unidad de desplazamiento angular con un condensador de conformidad desplazado y reflejado alrededor de un eje central o plano central, la tensión de compresión negativa, Sc, se puede eliminar de la ecuación.

Aunque en la Figura 1B se ilustra un elemento de detección 114, en una unidad de desplazamiento angular 100 se pueden utilizar dos o más elementos de detección. En un ejemplo, el uso de dos elementos de detección en paralelo y reflejados alrededor del eje central 110 puede reducir el ruido de modo común y/o aumentar la relación señal/ruido. Cuando se utilizan dos o más elementos de detección orientados en paralelo en una unidad de desplazamiento angular 100, se puede llevar a cabo una medición de capacitancia diferencial. Por ejemplo, la diferencia entre dos mediciones de capacitancia separadas puede ser una medición de capacitancia diferencial. En otro ejemplo, el elemento de detección 114 puede compartir un plano de tierra (por ejemplo, un potencial de tierra relativo) con otro elemento de detección, y la diferencia entre dos mediciones de capacitancia separadas puede ser una medición de capacitancia diferencial. Cabe señalar que al conectar uno o más elementos de detección adicionales en el filamento 112 perpendicularmente al elemento de detección 114, la unidad de desplazamiento angular 100 puede medir el desplazamiento angular en dos planos ortogonales y en cualquier punto dentro de los dos planos ortogonales. Se debe apreciar que los elementos de detección adicionales en el filamento 112 pueden estar en una posición diferente a la perpendicular al elemento de detección 114, de forma que la unidad de desplazamiento angular 100 pueda medir el desplazamiento angular sobre otros planos. También se debe apreciar que la conexión de uno o más elementos de detección en forma helicoidal puede permitir la medición de la torsión alrededor del eje central 110.

El elemento de detección 114 puede ser un condensador compatible que incluye al menos dos electrodos (por ejemplo, electrodos compatibles) con un dieléctrico compatible dispuesto entre los dos electrodos. Los electrodos también pueden definir un espesor o profundidad (por ejemplo, en la dirección Z) de forma que los dos electrodos de los condensadores compatibles pueden incluir un espesor o profundidad similar en el intervalo de aproximadamente 10 a 500 micrómetros. El dieléctrico compatible dispuesto entre los electrodos puede definir un espesor o profundidad de aproximadamente 10 a 200 micrómetros. Además, el filamento 112 de la capa de material compatible 36 posicionado puede incluir una profundidad en el intervalo de aproximadamente 0,5 a 8 mm o mayor.

Los electrodos del condensador compatible pueden ser un material parcialmente conductor (y un material basado en elastómero) para conducir una carga o corriente. El dieléctrico flexible entre los electrodos puede ser no conductor o ligeramente conductor (por ejemplo, menos conductor que los electrodos) y estar formado por un material similar al del filamento 112. Los electrodos pueden estar formados a lo largo como capas de un material basado en elastómero con relleno conductor, como nanopartículas conductoras o metálicas. Las nanopartículas pueden incluir nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, nanohilos de níquel, nanohilos de plata, negro de humo, polvo de grafito, nanoplaquetas de grafeno y/u otras nanopartículas. En otra realización, el relleno conductor puede ser una micropartícula del mismo o similar material que la nanopartícula. En una realización, el electrodo del elemento de detección de tensión compatible se puede fabricar mediante el uso de la implementación iónica del relleno conductor para incrustar las nanopartículas, por ejemplo, en un elastómero.

En una realización, se utiliza una cantidad mínima de partículas de relleno conductoras, dado que un exceso de concentraciones de relleno puede alterar el comportamiento elástico del elastómero. Un exceso de partículas de relleno conductoras puede limitar la capacidad de la unidad de desplazamiento angular 100 para doblarse eficazmente y provocar una rotura del circuito eléctrico al doblar la unidad de desplazamiento angular 100. Además, se pueden utilizar elastómeros intrínsecamente conductores u otros materiales compatibles, tales como ionogeles y elastómeros o polímeros con portadores de carga libres o similares.

El filamento 112 (por ejemplo, la matriz elastomérica) puede ser un elastómero termoestable o termoplástico. Además, el filamento 112 puede ser un material dieléctrico y no conductor. El filamento 112 puede incluir características estructurales de alta elongación a la rotura superior al 20% y preferentemente superior al 500%, un durómetro bajo preferentemente en una escala de 60 Shore A, pero puede estar en cualquier lugar en el intervalo de 1 a 90 en la escala Shore A. Además, el filamento 112 puede incluir un conjunto de baja compresión de 1 a 30%. En una realización, un elastómero termoestable puede incluir elastómeros de silicona curados con estaño o platino y/o componentes de elastómero de poliuretano o cualquier otro material elastómero adecuado. En otra realización, un elastómero termoplástico puede incluir componentes de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), estireno-bloquebutadieno-estireno (SBS), y/o poliuretanos o cualquier otro elastómero termoplástico adecuado.

La FIG. 2 ilustra diferentes configuraciones de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 incluye diversas vistas de sensores de desplazamiento angular de múltiples regiones con diferentes configuraciones. Cabe señalar que las características que se describen con respecto al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 se aplican al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200A a 200D, a menos que se describa lo contrario. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 ilustra una vista superior del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200A, una sección transversal de una vista lateral del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200B, otra sección transversal de una vista lateral de otro sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200C, y una sección transversal de una vista lateral de otro sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200D.

El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 (o filamento 212A) tiene múltiples regiones de detección 201, que incluyen la región de detección 201A, la región de detección 201B y la región de detección 201C. Aunque se describen tres regiones de detección, se pueden incluir dos o más regiones de detección en el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200. La región de detección 201A incluye la unidad de desplazamiento angular 220A, la región de detección 201B incluye la unidad de desplazamiento angular 220B, y la región de detección 201C incluye la unidad de desplazamiento angular 220C. Se debe apreciar que todas las regiones de detección 201 se ilustran con la unidad de desplazamiento angular 220, algunas de las regiones de detección 201 pueden contener otras unidades de detección, tal como la unidad de tensión, o la unidad de presión, o la unidad de torsión, por ejemplo.

Las unidades de desplazamiento angular 220 incluyen dos extremos, en la que cada extremo define un vector de desplazamiento angular. La unidad de desplazamiento angular 220A incluye los extremos 240A y 240B, la unidad de desplazamiento angular 220B incluye los extremos 240C y 240D, y la unidad de desplazamiento angular 220C incluye los extremos 240E y 240F. Los vectores asociados a los extremos 240 se definen con respecto al eje central 210 (también denominado eje de desplazamiento angular). El eje central 210 se ilustra como común a todas las unidades de desplazamiento angular 220 del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200. Se debe apreciar que un eje central 210 puede ser distinto para una o más de las unidades de desplazamiento angular 220 o distinto para uno o más condensadores compatibles (por ejemplo, el condensador compatible 270) de una unidad de desplazamiento angular 220. Por ejemplo, el extremo 240A y el extremo 240B de la unidad de desplazamiento angular 220A se extienden entre la parte 211 del eje central 210A. La parte respectiva 211 del eje central 210A correspondiente a la unidad de desplazamiento angular 220A es el eje de desplazamiento angular para la unidad de desplazamiento angular 220A. La parte respectiva del eje central 210A correspondiente a la unidad de desplazamiento angular 220B es el eje de desplazamiento angular para la unidad de desplazamiento angular 220B. La parte respectiva del eje central 210A correspondiente a la unidad de desplazamiento angular 220C es el eje de desplazamiento angular para la unidad de desplazamiento angular 220C. Se debe apreciar que cada unidad de desplazamiento angular 220 puede tener un eje central respectivo (por ejemplo, parte del eje central) independiente de otros ejes centrales de otras unidades de desplazamiento angular. Por ejemplo, la unidad de desplazamiento angular 220B puede girar 90 grados de forma que el extremo 240C y el extremo 240D estén orientados verticalmente. El eje central asociado con la unidad de desplazamiento angular rotativo 220B puede estar en un ángulo de 90 grados con respecto al eje central 210A.

El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 puede estar conectado a un filamento 212 (por ejemplo, los filamentos 212A, 212B, 212C y 212D) de material compatible, tal como una matriz elastomérica. En una realización, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 está incrustado en el filamento 212. En otra realización, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 está parcialmente incrustado en el filamento 212. En otra realización, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 está conectado en una superficie exterior del filamento 212. Las regiones de detección 201 pueden estar conectadas por las respectivas regiones de fijación 202. Por ejemplo, la región de detección 201A y la región de detección 201B están físicamente conectadas a la región de fijación 202A, la región de detección 201B y la región de detección 201C están físicamente conectadas a la región de fijación 202B. La región de fijación puede ser de cualquier material. En una realización, la región de fijación 202 puede ser estirable y estar hecha de un material flexible, tal como una matriz elastomérica. En otra realización, la región de fijación puede estar hecha de un material inelástico o menos elástico que el filamento 212A. A efectos de ilustración, se muestra el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 incrustado en un único filamento 212A de material compatible. Sin embargo, se debe apreciar que se pueden implementar otras configuraciones. Por ejemplo, una o más unidades de desplazamiento angular 220 se pueden implementar en filamentos independientes conectados por regiones de fijación 202. La región de fijación 202 puede tener cualquier longitud a partir de 0 centímetros. En algunas realizaciones, la región de fijación 202 no está implementada.

Cada unidad de desplazamiento angular 220 está conectada a una o más trazas 230. La unidad de desplazamiento angular 220A está conectada a las trazas 230A y 230B. La unidad de desplazamiento angular 220B está conectada a las trazas 230A y 230C. La unidad de desplazamiento angular 220C está conectada a las trazas 230A y 230D. Las trazas 230 pueden ser un material conductor compatible capaz de deformarse de forma similar al filamento 212. En una realización, las trazas 230 están hechas de un elastómero, similar a los condensadores compatibles 270. En otra realización, las trazas 230 están hechas de un elastómero pero de una composición diferente a la de los condensadores compatibles 270. Por ejemplo, las trazas 230 pueden utilizar un relleno conductor diferente y/o una cantidad diferente de relleno conductor que los condensadores compatibles 270. Las trazas 230 pueden ser estirables a lo largo de la longitud de la traza 230 mientras que mantienen la conectividad y la conductividad. Las trazas 230 se pueden doblar en cualquier dirección en un espacio tridimensional y mantener la conectividad y la conductividad. Las trazas 230 pueden estar en el mismo plano que los electrodos de la unidad de desplazamiento angular 220, como se ilustra en la traza 230C conectada a la unidad de desplazamiento angular 220B. Las trazas 230 pueden estar en un plano diferente al de los electrodos de la unidad de desplazamiento angular 220, como se ilustra en la traza 230B conectada a la unidad de desplazamiento angular 220A a través de la vía 250A. Las vías adicionales se ilustran con puntos negros asociados al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200A (por ejemplo, la vía 250A) y con líneas verticales como se ilustra con respecto al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200^by 200C. Las vías, tales como la vía 250A, pueden estar hechas de numerosos materiales, tales como un material conductor compatible.

El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 también puede incluir la región de conexión 203. La región de conexión 203 puede ser un área de conexión eléctrica o un área terminal para una o más trazas. La región de conexión puede ser de cualquier material. En una realización, la región de conexión 203 es parte del filamento 212. En otra realización, la región de conexión puede ser una placa de circuito flexible o dura. La región de conexión 203 puede conectar el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 a otros circuitos, a la energía y/o a otros sensores de desplazamiento angular de múltiples regiones. La región de conexión 203 puede incluir almohadillas de electrodos para facilitar una conexión eléctrica.

El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200B ilustra una sección transversal de una vista lateral de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200B incluye unidades de desplazamiento angular 220 que incluyen cada una un condensador compatible 270 desplazado 260A a una distancia "t" del eje central 210B y a lo largo de una línea 216 (por ejemplo, la línea 216A, la línea 216B y la línea 216V) desplazada del eje central 210B. La unidad de desplazamiento angular 220A del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200B incluye el condensador compatible 270A. La unidad de desplazamiento angular 220B del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200B incluye un condensador compatible 270B. La unidad de desplazamiento angular 220C del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200B incluye el condensador compatible 270C. Los condensadores compatibles 270 incluyen dos electrodos. Por ejemplo, el condensador compatible 270A incluye el electrodo 272A y el electrodo 272B con un dieléctrico interpuesto entre ellos. Se debe apreciar que aunque las unidades de desplazamiento angular 220 (y el condensador compatible 270 de las unidades de desplazamiento angular 220) se ilustran como rectángulos, la unidad de desplazamiento angular 220 y los condensadores compatibles 270 asociados pueden ser circulares, elipsoidales o de cualquier otra forma.

En cada región de detección 201, una curvatura positiva inducirá una tensión positiva en la unidad de desplazamiento angular 220 para la respectiva región de detección 201 que aumentará la capacitancia para el condensador compatible 270 en la respectiva región de detección 201. La capacitancia puede ser una función lineal del desplazamiento angular entre los dos vectores definidos por los extremos 240 de la respectiva unidad de desplazamiento angular 220.

El desplazamiento angular de cada región de detección 201 se puede determinar independientemente del desplazamiento angular de otras regiones de detección. En una realización, un cambio en las características eléctricas de la unidad de desplazamiento angular 220A en respuesta a la deformación (por ejemplo, un doblez o un desplazamiento angular) del filamento 212A en la región de detección 201A es independiente de un cambio en las características eléctricas de la unidad de desplazamiento angular 220B en respuesta a la deformación del filamento 212A en la región de detección 201B e independiente de un cambio en las características eléctricas de la unidad de desplazamiento angular 220C en respuesta a la deformación del filamento 212A en la región de detección 201C. Por ejemplo, el cambio en la capacitancia del condensador 270A (o la señal eléctrica indicativa de la capacitancia) en respuesta a un doblez en la región de detección 201A es independiente del cambio en la capacitancia del condensador 270B y 270C asociado con la región de detección 201B y 201C, respectivamente.

El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200C muestra una sección transversal de una vista lateral de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200. Cada unidad de desplazamiento angular 220 incluye dos condensadores compatibles, los condensadores compatibles 270 y 271, reflejados alrededor del eje central 210C. El primer condensador compatible 270 (véase el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200B) está desplazado 260A una distancia 't' del eje central 210C. El segundo condensador compatible 271 está desplazado una distancia 't' del eje central 210C en la dirección opuesta. La unidad de desplazamiento angular 220A del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200C incluye los condensadores compatibles 270A y 271A. La unidad de desplazamiento angular 220B del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200C incluye los condensadores compatibles 270B y 271B. La unidad de desplazamiento angular 220C del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200C incluye los condensadores compatibles 270C y 271C. Los condensadores compatibles 271 incluyen dos electrodos. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200C se ilustra como incrustado en el filamento 212C.

La sensibilidad de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200C se puede aumentar por medio de la combinación de dos condensadores compatibles, tal como el condensador compatible 270 y 271, reflejados alrededor del eje central 210C. El condensador reflectante 270 y 271 alrededor del eje central 210C ayuda a rechazar las señales de modo común resultantes del ruido y la tensión. En cada región de detección 201, la diferencia de la capacitancia entre los condensadores compatibles 270 y 271 es proporcional a la curvatura de la región de detección respectiva.

El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200D muestra una sección transversal de una vista lateral de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200. De forma similar al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200C, cada unidad de desplazamiento angular 220 del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200D incluye dos condensadores compatibles, condensador compatible 270 y 271, reflejados alrededor del eje central 210D. Los condensadores compatibles 270 y 271 del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200D incluyen tres electrodos, el electrodo 272A, el electrodo 272B y el 272C. El electrodo 272A está dispuesto entre los electrodos 272B y 272C. Los electrodos 272B y 272C pueden estar acoplados a un potencial relativo de tierra y funcionar como un escudo contra el ruido u otras parásitas. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200D se ilustra como incrustado en el filamento 212D.

Se debe apreciar que la Figura 2 se proporciona a título ilustrativo y no limitativo. Se debe apreciar además que las características descritas en la presente memoria se pueden combinar, mezclar o eliminar con otras características descritas en la presente memoria. Por ejemplo, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 puede incluir regiones de detección 201 o unidades de desplazamiento angular 220 que tienen formas no rectangulares, tales como formas en V o formas divididas. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 puede incluir la unidad de desplazamiento angular 220 orientada a lo largo de diferentes ejes. Por ejemplo, como se ha comentado anteriormente, una unidad de desplazamiento angular 220 puede estar orientada perpendicularmente al eje central 210, o en cualquier otra orientación. Una unidad de desplazamiento angular 220 puede estar orientada en cualquier orientación arbitraria para medir el desplazamiento angular a lo largo de un eje arbitrario y/o puede incluir cualquier número arbitrario de planos adicionales de medición. Además, los condensadores compatibles 270 y/o 271 pueden incluir una o más configuraciones de electrodos. Por ejemplo, un primer electrodo de un condensador compatible puede estar completamente encerrado por un segundo electrodo. En otro ejemplo, un electrodo de un condensador compatible puede estar en la superficie (o parcialmente incrustado) en el filamento 212 para ayudar a proteger del ruido y otras señales parásitas. Otras configuraciones de electrodos se discuten al menos con respecto a la Figura 7B. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 o el filamento 212 pueden incluir regiones compatibles hechas de un material compatible más blando que las regiones circundantes, o un material con recortes para disminuir la conformidad, o un material con un espesor reducido en comparación con las regiones circundantes. En algunas realizaciones, las trazas 230 pueden estar hechas con material conductor compatible y están incrustadas en el filamento 212. En otras realizaciones, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 puede incluir una o más regiones de detección que incluyan unidades de detección con otros elementos de detección, tales como sensores de tensión compatibles, sensores de presión compatibles o electrodos compatibles (por ejemplo, para medir los biopotenciales de la superficie de la piel o la conductividad de la piel). Por ejemplo, un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 que incluye una región de detección 201 con un sensor de tensión compatible puede medir el desplazamiento angular en una o más regiones de detección 201 y la tensión en una o más regiones de detección 201.

La FIG. 3A ilustra diferentes configuraciones de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con otras realizaciones. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 300 incluye diversas vistas de sensores de desplazamiento angular de múltiples regiones con diferentes configuraciones. Cabe señalar que las características que se describen con respecto al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 se aplican al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 300, a menos que se describa lo contrario. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 300 ilustra una vista superior del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 300A y 300B, una sección transversal de una vista lateral del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 300C, 300D y 300E. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 300B ilustra la región de detección 201C con la unidad de desplazamiento angular 330 que incluye un elemento de detección de forma dividida, tal como un condensador compatible con la forma dividida. En algunas realizaciones, se puede utilizar un condensador de forma dividida para medir el desplazamiento angular de los nudillos de la mano y se puede formar para ajustarse a los contornos, o tener un vacío cortado dentro, para ajustarse alrededor de un nudillo que sobresale mientras se sigue midiendo el desplazamiento angular. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 300C a 300E muestra regiones de fijación 202 que son regiones de estiramiento. Las regiones de estiramiento se pueden estirar en respuesta a la fuerza de tracción y evitar que toda o parte de la fuerza de tracción se transfiera a las regiones de detección 201. La reducción de la fuerza de tracción transferida a las regiones de detección 201 puede permitir que la unidad de desplazamiento angular 220 detecte mejor el desplazamiento angular (por ejemplo, un doblez) de un objeto subyacente.

En una realización, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 300E es un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones de un solo eje fabricado con trazas y vías. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 300E incluye un filamento (por ejemplo, un miembro alargado compatible) con trazas compatibles incrustadas en su interior. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 300E puede tener múltiples regiones de detección. Cada región de detección puede tener una unidad de desplazamiento angular con un condensador compatible de tres electrodos (por ejemplo, el primer condensador compatible de tres electrodos) que tiene dos exteriores por encima y por debajo de un electrodo interior. Los electrodos exteriores pueden estar conectados a tierra por medio de vías de elastómero conductor. Se debe apreciar que el condensador compatible de tres electrodos se puede denominar condensador compatible de dos electrodos cuando una primera parte de un primer electrodo está por encima del segundo electrodo y una segunda parte del primer electrodo está por debajo del segundo electrodo. El condensador de tres electrodos está desplazado de un eje central. La unidad de desplazamiento angular también incluye otro condensador compatible con tres electrodos (por ejemplo, un segundo condensador compatible con tres electrodos) reflejado alrededor del eje central. Cada región de detección puede medir el desplazamiento angular de la región respectiva. Cada región de detección puede estar conectada a la región de conexión por medio de trazas compatibles. El elastómero dieléctrico (para el dieléctrico del condensador y/o del filamento compatible) es un elastómero de silicona termoestable con un durómetro de 10A a 60A. El elastómero conductor del condensador de tres electrodos es un elastómero de silicona termoestable con un durómetro de 10A a 60A con micro o nanopartículas conductoras (por ejemplo, negro de humo o nanotubos de carbono) dispersas en su interior. Las regiones estirables tienen un espesor reducido en comparación con las regiones de detección. Se debe apreciar que el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 300A ilustra una vista superior de la presente realización. El desplazamiento angular se mide para cada región de detección mediante el uso de un circuito de medición de capacitancia diferencial, por lo que el ruido de modo común y las señales (por ejemplo, la tensión de tracción) se cancelan.

La FIG. 3B ilustra diferentes configuraciones de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350 incluye diversas vistas de sensores de desplazamiento angular de múltiples regiones con diferentes configuraciones. Cabe señalar que las características que se describen con respecto al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 se aplican al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350, a menos que se describa lo contrario. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350 ilustra una vista superior del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350A, 350B y 350C, una sección transversal de una vista lateral del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350D y 350E. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350A incluye condensadores compatibles y trazas en un plano común. La región de detección 201C del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350A ilustra una configuración de electrodos divididos (por ejemplo, dos condensadores respectivos separados) que están en un plano común. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350B muestra tres condensadores compatibles, uno en cada región de detección 201, con trazas asociadas en un plano común. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350C muestra recortes (por ejemplo, huecos) en las regiones de fijación 202. En una realización, los recortes pueden aumentar el cumplimiento (por ejemplo, el estiramiento) en las regiones de fijación 202, y también pueden actuar para centrar la región de detección sobre una articulación, tal como un nudillo en una mano. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350D muestra una vista lateral de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones con condensadores compatibles y trazas en un plano común. Esta configuración está optimizada para medir el desplazamiento angular en múltiples regiones cuando la tensión es mínima. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350E muestra la vista lateral de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones con las regiones de detección 201 que incluyen un par de condensadores compatibles, cada uno de los pares de condensadores compatibles y las trazas asociadas en un plano común diferente y paralelo, que está optimizado para reducir el ruido y las señales de modo común, tal como la tensión de tracción.

En una realización, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350A incluye tres regiones de detección 201. Cada región de detección 201 incluye dos condensadores compatibles que son coplanares y se reflejan alrededor del eje central o plano central. Los condensadores compatibles se conectan a trazas que están en el plano con los electrodos de los condensadores compatibles. Los electrodos del condensador compatible incluyen dos capas estampadas de elastómero conductor separadas por un elastómero dieléctrico no conductor, de forma que cada unidad de desplazamiento angular se dirige a la región de conexión mediante el uso de una traza estampada en el mismo plano (por ejemplo, capa). El elastómero dieléctrico es un elastómero de silicona termoestable con un durómetro de 10A a 60A. El elastómero conductor es un elastómero de silicona termoestable con un durómetro de 10A a 60A con micro o nanopartículas conductoras (por ejemplo, negro de humo o nanotubos de carbono) dispersas en su interior. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350E puede ser una vista lateral de la realización actual. El desplazamiento angular se mide para cada región de detección mediante el uso de un circuito de medición de capacitancia diferencial, por lo que el ruido de modo común y las señales (por ejemplo, la tensión de tracción) se cancelan.

La FIG. 4 ilustra una aplicación de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones. A efectos ilustrativos, y no limitativos, la aplicación del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 400 ilustrado en la Figura 4 forma parte de un guante (para una mano) en el que uno o más dedos pueden contener uno o más sensores de desplazamiento angular de múltiples regiones. Se debe apreciar que el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 400 se puede utilizar en múltiples aplicaciones para detectar el desplazamiento angular. Cualquiera de los sensores de desplazamiento angular de múltiples regiones descritos en la presente memoria se puede utilizar como sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 400. La Figura 4 ilustra un solo dedo. Sin embargo, se debe apreciar que uno o más sensores de desplazamiento angular de múltiples regiones 400 (con o sin regiones de estiramiento) se pueden aplicar a algunas o a todas las articulaciones de una mano entera.

El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 400 muestra tres ángulos de desplazamiento angular diferentes 401 (es decir, ángulo 401A, ángulo 401B y ángulo 401C), que definen la orientación angular de los cuatro cuerpos rígidos elipsoidales. Cuando los ángulos 401 son distintos a cero, inducirán una curvatura dentro de las regiones de detección 201 e inducirán una tensión (por ejemplo, estiramiento) dentro de las regiones de fijación 202. A medida que los ángulos 401 se incrementan, la longitud de las regiones de fijación 202 a lo largo de la parte superior de los cuerpos rígidos elipsoidales también aumentará. Las regiones de fijación 202 se ilustran como regiones de estiramiento. En otra realización, algunas o todas las regiones de fijación 202 pueden no ser regiones de estiramiento. Dado que las regiones de detección 201 son más rígidas que las regiones de fijación 202, las regiones de detección 201 se deformarán principalmente en curvatura por flexión, mientras que el aumento de longitud será facilitado por las regiones de fijación 202. En una realización, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 400 con regiones de fijación 202 se puede fijar a los cuerpos rígidos elipsoidales vinculados en los cinco puntos de fijación 408 designados con un asterisco. Los puntos de fijación 408 pueden ayudar a mantener la posición de las regiones de detección 201 sobre la junta curva y ayudar a transmitir el estiramiento a la región de fijación 202. Por ejemplo, los puntos de fijación 408 se pueden conectar a un guante subyacente debajo del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 400. Se debe apreciar que los puntos de fijación 408 se pueden implementar de cualquier número de maneras, tal como por medio de un sustrato adhesivo que se adhiere a los cuerpos estriados elipsoidales subyacentes, puede ser una banda que se ajusta alrededor de los cuerpos estriados elipsoidales. En alguna realización, no se implementan puntos de fijación. En otras realizaciones, se implementan los mismos, menos o más puntos de fijación. Para cada región de detección 201, se puede medir un desplazamiento angular (es decir, el ángulo 401A, el ángulo 401B y el ángulo 401C), en función del cambio de capacitancia, en la que el desplazamiento angular es el ángulo entre dos vectores definidos por los extremos de la región de detección 201 (por ejemplo, la unidad de desplazamiento angular de la región de detección 201). El desplazamiento angular de cada región de detección 201 se puede determinar independientemente de las otras regiones de detección. El elemento de detección (por ejemplo, el condensador compatible) se muestra como una línea negra gruesa en la superficie superior del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 400, las trazas se muestran como una línea negra en una superficie inferior del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 400, el filamento de material compatible es de color gris, y los cuerpos rígidos elipsoidales vinculados están debajo del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 400. En un ejemplo, la región de fijación 202 puede estar hecha del mismo material que el filamento de material compatible, tal como una matriz elastomérica, y/o tener un espesor diferente al del filamento de material compatible de las regiones de detección 201. En otro ejemplo, el material de la región de fijación 202 puede ser un material diferente al de la región de detección 201 del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 400, tal como elastano u otro material elástico.

La FIG. 5 ilustra una vista superior de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 500 incluye seis regiones de detección 501: región de detección 501A, 501B, 501C, 501D, 501E y 501F. Las regiones de detección 501 pueden utilizar una única región de conexión, tal como la región de conexión 503. Todas o algunas de las regiones de detección 501 pueden compartir la región de conexión 503. La región de detección 501 puede incluir menos, la misma o más regiones de detección.

La FIG. 6 ilustra los vectores para determinar el desplazamiento angular, de acuerdo con algunas realizaciones. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 600 se muestra con tres regiones de detección 201, la región de detección 201A, la región de detección 201B y la región de detección 201C, ilustradas como rectángulos curvos negros. Cada región de detección 201 tiene su correspondiente unidad de desplazamiento angular 220A, 220B y 220C. Cada unidad de desplazamiento angular 220 tiene dos vectores (flechas) que apuntan desde los extremos de la unidad de desplazamiento angular 220. Un vector 601 puede ser una línea desde un primer punto 602 en la que un eje central interseca un primer plano en el extremo de la unidad de desplazamiento angular 220C, en la que el primer plano es perpendicular al eje central, y a través de un segundo punto 603 a una distancia infinitesimal del extremo de la unidad de desplazamiento angular 220C que está contenido dentro de un segundo plano, en la que el segundo plano es ortogonal al primer plano y pasa por el eje central por medio de la bisección de la unidad de desplazamiento angular 220C a lo largo de la longitud de la unidad de desplazamiento angular 220C.

La FIG. 7A ilustra una vista en perspectiva de una unidad de desplazamiento angular, de acuerdo con algunas realizaciones. En una realización, la unidad de desplazamiento angular 700 puede ser una unidad de desplazamiento angular, como se describe en la presente memoria. En otra realización, la unidad de desplazamiento angular 700 puede ser un sensor de desplazamiento angular (por ejemplo, un sensor de desplazamiento angular de región de detección único). La unidad de desplazamiento angular 700 ilustra un filamento 712 de material compatible. Incrustados en el filamento 712 están el condensador 720 y el condensador 721 que están desplazados alrededor de un eje central (que es aproximadamente en la que se encuentran los vectores 701 y 702). El vector 701 se encuentra en el extremo 740A de la unidad de desplazamiento angular 700. El vector 702 se encuentra en el extremo 740B de la unidad de desplazamiento angular 700. Los vectores 701 y 702 se utilizan para medir el desplazamiento angular 745 (0). Aunque se ilustran dos condensadores compatibles, se pueden implementar uno o más condensadores compatibles. El condensador compatible 720 (y el condensador compatible 721) tiene dos electrodos compatibles separados por un dieléctrico compatible. Otras configuraciones de electrodos se discutirán con respecto a la Figura 7B. Además, las colocaciones adicionales de los condensadores compatibles se discutirán con respecto a la Figura 7B. Se debe apreciar que se pueden implementar condensadores adicionales para medir el desplazamiento angular a lo largo de cualquier número de lugares adicionales de medición.

La FIG. 7B y 7C ilustran secciones transversales de unidades de desplazamiento angular con diferentes configuraciones de electrodos y colocaciones de electrodos, de acuerdo con algunas realizaciones. En una realización, la unidad de desplazamiento angular 750 puede ser una unidad de desplazamiento angular, como se describe en la presente memoria. En otra realización, la unidad de desplazamiento angular 750 puede ser un sensor de desplazamiento angular (por ejemplo, un sensor de desplazamiento angular de región de detección único). La unidad de desplazamiento angular 750 incluye las unidades de desplazamiento angular 750A a 750M, cada una de las cuales ilustra una configuración de electrodos y/o una colocación de electrodos diferente. En la Figura 7B, las unidades de desplazamiento angular 750A a 750G muestran secciones transversales a lo largo (por ejemplo, vista lateral) de una unidad de desplazamiento angular. En la Figura 7C , las unidades de desplazamiento angular a través de 750H a 750M muestran secciones transversales a lo largo de la anchura (por ejemplo, vista de extremo) de las unidades de desplazamiento angular correspondientes (por ejemplo, extremos de una unidad de desplazamiento angular)

La unidad de desplazamiento angular 750A muestra un único condensador compatible 751A incrustado en el filamento 755A y desplazado del eje central 753A. El condensador 751A está totalmente integrado en el filamento 755A. El condensador 751A incluye el dieléctrico 757A dispuesto entre los electrodos 760A y 760B. La unidad de desplazamiento angular 750B incluye un condensador compatible 751B. El condensador 751B incluye una capa dieléctrica 757B dispuesta entre los electrodos 760C y 760E. El condensador 751B está desplazado del eje central 753B. La unidad de desplazamiento angular 750B muestra un condensador compatible 751B conectado en la parte superior del filamento. Por ejemplo, el electrodo 760E se puede adherir al filamento 755B. En una realización, el electrodo superior 760C puede estar conectado a tierra y puede ayudar a proteger contra el ruido. En algunas realizaciones, el electrodo inferior 760E del condensador compatible 751B puede estar incrustado en el filamento 755B y el electrodo superior 760C puede ser externo al filamento 755B.

La unidad de desplazamiento angular 750C incluye un condensador compatible 751C. El condensador 751C incluye tres electrodos 760F, 760G y 760H. La capa dieléctrica 757C está dispuesta entre los electrodos 760F y 760G. La capa dieléctrica 757D está dispuesta entre los electrodos 760G y 760H. El condensador 751C está desplazado del eje central 753C. En una realización, el electrodo superior y el inferior (por ejemplo, los electrodos 760F y 760H) pueden estar conectados a tierra para ayudar al blindaje. El condensador 751C está conectado encima (o parcialmente incrustado) en el filamento 755C.

La unidad de desplazamiento angular 750D incluye un condensador compatible 751D. El condensador 751 incluye tres electrodos 7601, 760J y 760K. La capa dieléctrica 757E está dispuesta entre los electrodos 7601 y 760J. La capa dieléctrica 757F está dispuesta entre los electrodos 760J y 760K. El condensador 751D está desplazado del eje central 753D. En una realización, el electrodo superior y el inferior (por ejemplo, los electrodos 7601 y 760K) pueden estar conectados a tierra para ayudar al blindaje. El condensador 751D está conectado encima (o parcialmente incrustado) en el filamento 755D.

Las unidades de desplazamiento angular 750E a 750G muestran un par de condensadores compatibles desplazados del eje central (por ejemplo, unidades de desplazamiento angular diferencial). El par de condensadores compatibles se refleja alrededor del eje central y cada uno de los condensadores compatibles del par son paralelos entre sí. El par de condensadores compatibles se puede utilizar para llevar a cabo una medición diferencial del desplazamiento angular. La configuración del electrodo y la colocación del electrodo de la unidad de desplazamiento angular 750E es similar a la descrita con respecto a la unidad de desplazamiento angular 750B. La unidad de desplazamiento angular 750E incluye los condensadores 751E y 751F reflejados alrededor del eje central 753E en el filamento 755E. La configuración del electrodo y la colocación del electrodo de la unidad de desplazamiento angular 750F es similar a la descrita con respecto a la unidad de desplazamiento angular 750C. La unidad de desplazamiento angular 750F incluye los condensadores 751G y 751H reflejados alrededor del eje central 753F en el filamento 755F. La configuración del electrodo y la colocación del electrodo de la unidad de desplazamiento angular 750G es similar a la descrita con respecto a la unidad de desplazamiento angular 750D. La unidad de desplazamiento angular 750D incluye los condensadores 7511 y 751J reflejados alrededor del eje central 753G en el filamento 755G.

En la Figura 7C, la unidad de desplazamiento angular 750H, 7501, y 750J ilustran una unidad de desplazamiento angular con dos pares de condensadores compatibles que tienen diferentes configuraciones de electrodos y colocación. Los condensadores compatibles asociados a la unidad de desplazamiento angular 750H, 7501 y 750J están alrededor de un eje central 753J, 7531 y 753J, respectivamente. El eje central 753 pasa por el medio de cada filamento 775. El primer par de condensadores compatibles (es decir, el superior y el inferior) asociados a la unidad de desplazamiento angular 750H, 7501 y 750J se pueden utilizar para medir el desplazamiento angular alrededor de un primer plano que atraviesa el eje central y biseca el primer par de condensadores compatibles. El segundo par de condensadores compatibles (es decir, el derecho y el izquierdo) asociado con la unidad de desplazamiento angular 750H, 7501 y 750J se puede utilizar para medir el desplazamiento angular sobre un segundo plano que pasa por el eje central y biseca el segundo par de condensadores compatibles. La configuración del electrodo y la colocación del electrodo de la unidad de desplazamiento angular 750H es similar a la descrita con respecto a la unidad de desplazamiento angular 750B. La unidad de desplazamiento angular 750H incluye los condensadores 771A, 771B, 771C y 771D conectados al filamento 775H. La configuración del electrodo y la colocación del electrodo de la unidad de desplazamiento angular 7501 es similar a la descrita con respecto a la unidad de desplazamiento angular 750C. La unidad de desplazamiento angular 7501 incluye los condensadores 771E, 771F, 771G y 771H conectados al filamento 7751. La configuración del electrodo y la colocación del electrodo de la unidad de desplazamiento angular 750J es similar a la descrita con respecto a la unidad de desplazamiento angular 750D. La unidad de desplazamiento angular 750J incluye los condensadores 7711, 771J, 771K y 771L conectados al filamento 775J.

Las unidades de desplazamiento angular 750K, 750L y 750M muestran condensadores compatibles con dos electrodos en los que un electrodo rodea al otro. La unidad de desplazamiento angular 750K incluye el condensador compatible 771M. El condensador compatible 771M incluye un primer electrodo 780 que está rodeado por un segundo electrodo rectangular 781. El electrodo 781 puede incluir la porción lateral 781A, la porción lateral 781B, la porción superior 781C y la porción inferior 781D que rodean la parte superior, los lados y la parte inferior del primer electrodo 780. En algunas realizaciones, los extremos (es decir, la página de la cara) del primer electrodo 780 no están rodeados por el segundo electrodo 781. En otras realizaciones, uno o más extremos del primer electrodo 780 están rodeados, al menos parcialmente, por el segundo electrodo 781. Por ejemplo, la configuración de los electrodos de la unidad de desplazamiento angular 750K puede ser análoga a la de un cable coaxial, en el que el primer electrodo 780 es análogo al cable central de un cable coaxial y el segundo electrodo 781 es análogo a la pantalla que rodea el cable central. El segundo electrodo rectangular 781 puede estar conectado a tierra y ayudar al blindaje. Se debe apreciar que los electrodos 780 y 781 pueden tener cualquier forma. Por ejemplo, el electrodo 780 puede ser circular y el electrodo 781 puede ser un círculo más grande que encierra el electrodo 780. El condensador compatible 771M está incrustado en el filamento 775K y desplazado del eje central 753K y del plano central 782. El plano central 782 pasa por el eje central 753K y es coplanario al condensador compatible 771M. Se debe apreciar que aunque no se ilustra un plano central en cada unidad de desplazamiento angular descrita en la presente memoria, se puede incluir un plano central en algunas o todas las unidades de desplazamiento angular descritas en la presente memoria.

La unidad de desplazamiento angular 750L muestra dos condensadores compatibles 771N y 7710 incrustados en el filamento 775L. Los condensadores compatibles 771N y 7710 pueden ser similares al condensador compatible 771M descrito anteriormente. Los condensadores 771N y 7710 están desplazados y reflejados sobre el eje central 753L y el plano central 783.

La unidad de desplazamiento angular 750M muestra dos pares de condensadores compatibles alrededor del eje central 753M para medir el desplazamiento angular alrededor de dos planos ortogonales. La unidad de desplazamiento angular 750M incluye los condensadores compatibles 771P, 771Q, 771R y 771S incrustados en el filamento 775M. Los condensadores compatibles 771P, 771Q, 771R y 771S pueden ser similares al condensador compatible 771M descrito anteriormente. El primer par de condensadores compatibles 771P y 771R (es decir, superior e inferior) asociados con la unidad de desplazamiento angular 750M están desplazados y reflejados sobre el eje central 753M y el plano central 784 y se pueden utilizar para medir el desplazamiento angular sobre un primer plano (por ejemplo, el plano central 785) que atraviesa el eje central 753 y biseca los condensadores compatibles 771P y 771R. El segundo par de condensadores compatibles 771Q y 771S (es decir, derecho e izquierdo) están desplazados y reflejados sobre el eje central 753 y el plano central 785 y se pueden utilizar para medir el desplazamiento angular sobre un segundo plano (por ejemplo, el plano central 784) que atraviesa el eje central 753M y biseca el segundo par de condensadores compatibles 771Q y 771S. Se debe apreciar que la configuración y colocación de los electrodos en una unidad de desplazamiento angular única o en un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones puede incorporar una o más de las configuraciones y/o colocaciones descritas en la presente memoria.

La FIG. 8 ilustra una vista lateral de una sección transversal de una unidad de desplazamiento angular, de acuerdo con otras realizaciones. En una realización, la unidad de desplazamiento angular 800 puede ser una unidad de desplazamiento angular, como se describe en la presente memoria. Se debe apreciar que la unidad de desplazamiento angular 800 puede formar parte de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones. En otra realización, la unidad de desplazamiento angular 800 puede ser un sensor de desplazamiento angular (por ejemplo, un sensor de desplazamiento angular de región de detección único). La unidad de desplazamiento angular 800 ilustra diversas configuraciones que incluyen la unidad de desplazamiento angular 800A, 800B, 800C y 800D. La unidad de desplazamiento angular 800A incluye un par de condensadores compatibles 820A desplazados alrededor del eje central 810A. Los condensadores compatibles 820A están incrustados en el filamento 812A de material compatible, tal como una matriz compatible. La unidad de desplazamiento angular 800A está conectada al sustrato 815A. Un sustrato, tal como el sustrato 815A, puede ser un material compatible, tal como un elastómero o un material textil compatible. Un sustrato de tela puede estar hecho de elastano, un material tejido o un material no tejido. En algunas realizaciones, el sustrato puede tener un adhesivo en al menos un lado para conectarse a una superficie, tal como la piel humana alrededor de una articulación u otra superficie.

La unidad de desplazamiento angular 800B incluye un condensador compatible 820B desplazado alrededor del eje central 810B. El condensador 820B está incrustado en el filamento 812B de material compatible. La unidad de desplazamiento angular 800B está conectada en la parte superior del sustrato 815B. La unidad de desplazamiento angular 800C incluye un condensador compatible 820C desplazado alrededor del eje central 810C. El condensador 820C está conectado a una superficie superior del filamento 812C de material compatible. La unidad de desplazamiento angular 800C está conectada en la parte superior del sustrato 815C. La unidad de desplazamiento angular 800D incluye un par de condensadores compatibles 820D desplazados alrededor del eje central 810D. Los condensadores compatibles 820D están incrustados en el filamento 812D de material compatible. El sustrato 815D puede estar incrustado en el filamento 812. En otra realización, una mitad superior del filamento 812D puede estar conectada a la parte superior del sustrato 815D y una mitad inferior del filamento 812D puede estar conectada a la parte inferior del sustrato 815D.

La FIG. 9 es una ilustración de un sensor de tensión de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones. El sensor de tensión de múltiples regiones 900 puede incluir características similares a las del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, a menos que se describa lo contrario. El sensor de tensión de múltiples regiones 900 incluye múltiples regiones de detección 901, que incluyen la región de detección 901A, 901B y 901^c. Cada región de detección 901 incluye una unidad de tensión 920 (por ejemplo, un sensor de estiramiento). La región de detección 901A incluye la unidad de tensión 920A, la región de detección 901B incluye la unidad de tensión 920B, y la región de detección 901C incluye la unidad de tensión 920B. Las unidades de tensión 920 son compatibles y se deforman de forma similar a una unidad de desplazamiento angular. Las unidades de tensión 920 pueden medir la tensión que responde a una fuerza de tracción (por ejemplo, estiramiento).

Cada región de detección 901 puede incluir uno o más elementos de detección, tales como un condensador compatible, y puede detectar la tensión de forma independiente. La región de detección 901 se puede deformar proporcionalmente a la tensión aplicada. En algunas realizaciones, las regiones de fijación (por ejemplo, a1-a4) están situadas entre uno o más elementos de detección. Las regiones de fijación del sensor de tensión de múltiples regiones 900 pueden ser similares a las regiones de fijación descritas con respecto al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones descrito en la presente memoria. En otra realización, las regiones de fijación pueden estar situadas en la parte superior de los elementos de detección. Las regiones de fijación pueden proporcionar un punto de fijación en el que el sensor de tensión de múltiples regiones 900 se puede fijar a una superficie. En una realización, la región de fijación del sensor de tensión de múltiples regiones 900 puede tener una elasticidad limitada o nula, de forma que se pueda impartir una fuerza de tracción a las unidades de tensión 920. Una vez fijada, la región de fijación puede proporcionar un límite para que se aplique una carga y se induzca una tensión en un elemento de detección. Por ejemplo, un elemento de detección puede estar sobre una articulación y una región de fijación puede estar asegurada en una posición por encima de la articulación y otra región de fijación puede estar asegurada por debajo de la articulación. Cuando la articulación se flexiona, la flexión induce una tensión en el elemento de detección, en lugar de en la región de fijación. La región de fijación puede estar hecha de cualquier material, tal como un elastómero no conductor u otro material no conductor. La región de fijación se puede fijar a otra superficie por medio de cualquier material, tal como pegamento, una grapa o un material similar a un hilo. El sensor de tensión de múltiples regiones 900A ilustra los elementos de detección en un estado de tensión insignificante. El sensor de tensión de múltiples regiones 900B ilustra los elementos de detección bajo diferentes cantidades de tensión (por ejemplo, 30%, 40% y 20%). El porcentaje de tensión es una indicación de la cantidad de deformación (es decir, el cambio de área) de cada elemento de detección desde un estado de tensión insignificante hasta un estado de tensión. Un cambio en la distancia entre las regiones de fijación induce una tensión dentro del elemento de detección. Por ejemplo, si la capacitancia de referencia (sin deformación) para cada región de detección 901 es de 100 pF, la capacitancia resultante de la tensión aplicada (mostrada como valores x en el eje de la parte superior del sensor de tensión de múltiples regiones 900) puede resultar en un aumento proporcional de la capacitancia para cada elemento de detección. Aunque el sensor de tensión de múltiples regiones 900 ilustra un sensor de tensión de múltiples regiones con tres regiones de detección 901, se debe apreciar que el sensor de tensión de múltiples regiones puede tener cualquier número de regiones de detección 901. También se debe apreciar que un sensor de múltiples regiones puede incluir una o más regiones de detección con unidades de desplazamiento angular, una o más regiones de detección con unidades de tensión, y/o una o más regiones de detección con otros tipos de unidades de detección.

La FIG. 10A y 10B ilustran una vista lateral y una vista superior, respectivamente, de un sensor de tensión de múltiples regiones con diferentes configuraciones, de acuerdo con algunas realizaciones. El sensor de tensión de múltiples regiones 1000 puede ilustrar diferentes configuraciones del sensor de tensión de múltiples regiones 900 descrito con respecto a la Figura 9 , así como incluir características similares a las descritas con respecto al sensor de tensión de múltiples regiones 900. El sensor de tensión de múltiples regiones 1000 incluye el sensor de tensión de múltiples regiones 1000A, el sensor de tensión de múltiples regiones 1000B y el sensor de tensión de múltiples regiones 1000C. El sensor de tensión de múltiples regiones 1000 incluye la región de detección 901A, 901B y 901C. Cada región de detección 901 incluye una unidad de tensión respectiva 920A, 920B y 920C. Cada sensor de tensión de múltiples regiones 1000A, 1000B y 1000C muestra una vista lateral y una vista superior del respectivo sensor de tensión de múltiples regiones.

En una realización (es decir, la fila superior), el sensor de tensión de múltiples regiones 1000A incluye múltiples electrodos superpuestos, tales como electrodos elastoméricos, de condensadores compatibles. Los electrodos pueden estar separados por un dieléctrico, tal como un dieléctrico elastomérico. Los electrodos pueden estar superpuestos en diferentes planos respecto a un eje vertical, como se ilustra en la vista lateral del sensor de tensión de múltiples regiones 1000A. El condensador compatible C1 está formado por los electrodos e4 y e3 y puede medir la tensión en la región de detección 901C. El condensador de conformidad C2 está formado por e3 y e2 y puede medir la tensión dentro de la región de detección 901C y la región de detección 901B. El condensador de conformidad C3 se forma a partir de e2 y e1 y puede medir la tensión dentro de la región de detección 901C y la región de detección 901B y la región de detección 901A. La tensión dentro de una sola región de detección 901 se puede encontrar por medio de la resta de la capacitancia de las otras regiones de detección 901. En la vista lateral del sensor de tensión de múltiples regiones 1000A, los electrodos son líneas negras horizontales. En la vista superior del sensor de tensión de múltiples regiones 1000A, los tres electrodos superiores se muestran en diferentes tonos de gris, con todo el sensor de tensión de múltiples regiones 1000A delineado en una línea de puntos.

En otra realización (es decir, en la fila del medio), el sensor de tensión de múltiples regiones 1000B incluye dos capas de electrodos que forman condensadores compatibles separados en cada región de detección 901. Las trazas pueden estar en el mismo plano que los electrodos superiores (e2) los electrodos inferiores (e1). En otra realización (por ejemplo, la fila inferior), el sensor de tensión de múltiples regiones 1000C muestra trazas conductoras en un tercer plano que se conectan a los electrodos superiores (e2) a través de vías compatibles. Las trazas y las vías pueden estar compuestas por una variedad de materiales, tales como rellenos conductores y elastómeros conductores. Se debe apreciar que cualquier combinación de las características descritas en la presente memoria se puede utilizar en la configuración de un sensor de tensión de múltiples regiones.

La FIG. 11 ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento de medición del movimiento de una articulación anatómica de un usuario mediante el uso de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con algunas implementaciones. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones puede incluir componentes similares a los descritos en la presente memoria, por ejemplo el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 con respecto a la figura 2, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 300 con respecto a la Figura 3A, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 350 con respecto a la Figura 3B, y/o el sensor de tensión de múltiples regiones 900 con respecto a la Figura 9. El procedimiento 1100 se puede llevar a cabo total o parcialmente por medio de una lógica de procesamiento que comprende hardware (por ejemplo, circuitos, lógica dedicada, lógica programable, microcódigo), software (por ejemplo, instrucciones que se ejecutan en un dispositivo de procesamiento para llevar a cabo la simulación del hardware), o una combinación de los mismos. En una realización, un dispositivo de interfaz lleva a cabo todo o parte del procedimiento 1100.

El procedimiento 1100 incluye el suministro de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones con múltiples regiones de detección. Una primera región de detección incluye una primera unidad de desplazamiento angular, cuyos extremos definen dos vectores con respecto a un eje central (por ejemplo, el eje de desplazamiento angular). Una segunda región de detección incluye una segunda unidad de desplazamiento angular, cuyos extremos definen otros dos vectores con respecto a un eje central. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones puede estar conectado a un filamento de material compatible. La primera y la segunda región de detección pueden medir el desplazamiento angular de forma independiente.

El procedimiento 1100 también puede incluir el posicionamiento de la primera región de detección próxima a una primera articulación anatómica de un usuario. El procedimiento 1100 además puede incluir el posicionamiento de la segunda región de detección próxima a una segunda articulación anatómica del usuario. Las regiones de detección se pueden extender sobre la primera y/o segunda articulación anatómica del usuario o situarse cerca (por ejemplo, a los lados) de la primera y/o segunda articulación anatómica.

El procedimiento 1100 en el bloque 1105 también puede incluir la medición de un desplazamiento angular sobre un primer plano que se define entre el primer par de vectores de la primera unidad de desplazamiento angular cuando la unidad de desplazamiento angular se mueve desde la posición lineal y no doblada a una posición doblada por medio de un movimiento de la primera articulación anatómica por parte del usuario. En algunas realizaciones, la medición del desplazamiento angular sobre un plano, tal como el primer plano, incluye la medición con un circuito de medición diferencial asociado al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones. Una unidad de desplazamiento angular puede incluir al menos un condensador compatible que tenga una anchura que se extienda a lo largo de la longitud del filamento, como se describe en la presente memoria. En otras realizaciones, la medición del desplazamiento angular sobre un plano incluye la medición de un cambio en el desplazamiento angular en el plano entre el par de vectores definidos por los extremos de la unidad de desplazamiento angular. En una realización, un dispositivo de circuito, tal como un dispositivo de interfaz acoplado al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, puede determinar un desplazamiento angular entre el primer vector y el segundo vector por medio de la medición de una señal (por ejemplo, una señal analógica indicativa de una capacitancia de un condensador compatible) asociada a un condensador compatible de la unidad de desplazamiento angular. El dispositivo de circuito puede convertir la señal en un valor digital indicativo de la capacitancia del condensador compatible.

En algunas realizaciones, el procedimiento 1100 también puede incluir la generación de señales de retroalimentación a un usuario basadas en los parámetros de entrada que cumplen con el desplazamiento angular medido con al menos una de las notificaciones audibles, una notificación visual y una notificación táctil vibratoria. Cabe señalar que la unidad de desplazamiento angular puede medir el desplazamiento angular sobre diferentes planos con una adición de uno o más condensadores compatibles, como se discute en la presente memoria.

El procedimiento 1100 en el bloque 1110 también puede incluir la medición de un desplazamiento angular sobre un segundo plano que se define entre el segundo par de vectores de la segunda unidad de desplazamiento angular cuando la unidad de desplazamiento angular se mueve desde la posición lineal y no doblada a una posición doblada por medio de un movimiento de la segunda articulación anatómica por parte del usuario. El procedimiento 1100 en el bloque 1110 se puede llevar a cabo de manera similar al bloque 1105.

El procedimiento 1100 también puede incluir la realización de una calibración del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones que tenga en cuenta la desalineación entre los extremos de la unidad de desplazamiento angular y el eje anatómico de la articulación anatómica que se está midiendo.

En algunas realizaciones, el procedimiento 1100 en el bloque 1115 incluye el almacenamiento de datos en un dispositivo de interfaz acoplado al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones. El procedimiento 1100 en el bloque 1120 también puede incluir la transferencia de los datos a un dispositivo remoto, de forma inalámbrica o de otro modo. El dispositivo de interfaz se puede fijar a un usuario o a un objeto (no mostrado) e incluir varios componentes electrónicos, tal como un microcontrolador y una memoria, para recibir datos relativos a un desplazamiento angular, que se tratan con más detalle en la presente memoria. Además, el dispositivo de interfaz puede estar acoplado operativamente a un dispositivo remoto para que un usuario pueda ver y analizar los datos recibidos del dispositivo de interfaz.

La FIG. 12A ilustra una unidad de desplazamiento angular, de acuerdo con otra realización. Se debe apreciar que la unidad de desplazamiento angular 12 también puede ser un sensor de desplazamiento angular. El sistema de sensores 10 se representa en una posición doblada, en lugar de una posición lineal y no doblada. El sistema de sensores 10 puede incluir una unidad de desplazamiento angular 12 que puede ser un material basado en elastómero incrustado en un filamento 14 de material compatible que es altamente flexible y/o plegable. El sistema de sensores 10 puede incluir un filamento 14 de material compatible. El filamento 14 puede ser un material flexible y que se puede doblar desde una posición lineal, no doblada, hasta múltiples posiciones de doblado. Los extremos primero y segundo de la unidad de desplazamiento angular 12 están incrustados dentro de los respectivos miembros rígidos primero y segundo 16, 18 que pueden ser algo alargados y preferentemente formados simétricamente alrededor de los extremos primero y segundo de la unidad de desplazamiento angular 12. Los miembros rígidos 16, 18 pueden incrustar total o parcialmente los extremos del sensor de desplazamiento angular. Alternativamente, los miembros rígidos 16, 18 pueden estar incrustados dentro de los extremos del sensor de desplazamiento angular, ya sea parcial o totalmente. En otras realizaciones, no se implementan miembros rígidos 16, 18. Además, los miembros rígidos 16, 18 pueden adoptar la forma de adhesivos, tornillos, soldaduras u otra forma de fijación entre los extremos de la unidad de desplazamiento angular 12 y un sustrato al que se fija la unidad de desplazamiento angular 12. El sustrato al que se adhiere la unidad de desplazamiento angular 12 puede incluir plástico, metal, cerámica, tela, elastómeros y similares. En una realización, los primeros y segundos miembros rígidos 16, 18 pueden definir un primer vector 52 y un segundo vector 54, respectivamente. En otra realización, los extremos de la unidad de desplazamiento angular 12 pueden definir un primer vector 52 y un segundo vector 54. En la posición lineal no doblada, los primeros y segundos vectores 52, 54 pueden ser sustancialmente coaxiales con la línea horizontal 56.

En la posición no lineal y doblada, los primeros y segundos miembros rígidos 16, 18 (y/o los extremos) se pueden desplazar de forma que el filamento 14 de material compatible no sea lineal o se mueva a una posición doblada. En esta posición doblada, los primeros y segundos vectores 52, 54 definen un ángulo o, de otra manera referido en la presente memoria como, un desplazamiento angular 60 entre los primeros y segundos miembros rígidos 16, 18 (y/o extremos). En una realización, el desplazamiento angular 60 se puede determinar, por ejemplo, a partir de una línea horizontal 56, relativa o paralela a un eje de la unidad de desplazamiento angular 12 en la posición lineal, tomada de una intersección 58 de los primeros y segundos vectores 52, 54. Como tal, el desplazamiento angular 60 puede ser igual a un primer ángulo vectorial 62 menos un segundo ángulo vectorial 64, en el que el primer ángulo vectorial 62 puede estar definido entre la línea horizontal 56 y el primer vector 52 y el segundo ángulo vectorial 64 puede estar definido entre la línea horizontal 56 y el segundo vector 54. Otros ángulos, tales como un ángulo agudo 66 definido entre el segundo vector 54 y la línea horizontal 56, también pueden ser de interés y pueden tener necesidad de ser analizados, lo que puede ser fácilmente calculado como un parámetro. De este modo, el sistema de sensores 10 puede proporcionar datos de medición para calcular el desplazamiento angular 60 entre el primer y el segundo vector 52, 54. La unidad de desplazamiento angular 12 también puede proporcionar datos de medición en cuanto al cambio en el desplazamiento angular 60 a lo largo del tiempo, así como una tasa de cambio del desplazamiento angular 60 entre los primeros y segundos vectores 52, 54.

En una realización en la que la unidad de desplazamiento angular 12 implementa dos condensadores compatibles paralelos, el desplazamiento angular 60 se mide, así como cada uno de los ángulos mencionados anteriormente, con una medición diferencial basada en la salida de capacitancia de los condensadores compatibles primero y segundo a lo largo de la longitud del filamento 14 de material compatible o unidad de desplazamiento angular 12. El desplazamiento angular 60 se detecta por medio de la medición de la capacitancia entre los electrodos interior y exterior de cada uno de los primeros y segundos condensadores compatibles. La medición diferencial de los condensadores primero y segundo aumenta la sensibilidad y reduce el ruido de modo común. En algunas realizaciones, los primeros y segundos condensadores compatibles están espaciados de forma paralela de forma que aumente la sensibilidad del desplazamiento angular. Los primeros y segundos condensadores compatibles están desplazados de un eje central de y se reflejan alrededor del eje central. En algunas realizaciones en las que la unidad de desplazamiento angular 12 incluye un único condensador compatible, el desplazamiento angular 60 se detecta por medio de la medición de la capacitancia entre los electrodos interior y exterior del único condensador compatible.

Cuando el sistema de sensores 10 se encuentra en una posición lineal y no doblada, los datos de medición transmitidos desde la unidad de desplazamiento angular 12 indicarán un desplazamiento angular sustancialmente nulo. Lo mismo ocurre cuando el primer y segundo miembros rígidos 16, 18 (o los extremos de la unidad de desplazamiento angular 12) son paralelos entre sí, dado que cualquier capacitancia positiva/negativa generada debido a la flexión en la unidad de desplazamiento angular 12 se anulará. Por otro lado, cuando los miembros rígidos 16, 18 (y/o los extremos) se mueven a una orientación que no es coaxial o no paralela, tal como la mostrada en la Figura 12A, las mediciones de capacitancia proporcionadas por la unidad de desplazamiento angular 12 pueden proporcionar un desplazamiento angular 60 relativo a la orientación entre los primeros y segundos vectores 52, 54.

La FIG. 12B ilustra otra vista de la unidad de desplazamiento angular de la FIG. 12A, de acuerdo con otra realización. En una realización, el desplazamiento angular 60 se calcula a lo largo y dentro de un primer plano 70 o una proyección o componente del primer plano 70 en relación con los primeros y segundos miembros rígidos 16, 18 y la unidad de desplazamiento angular 12. En otra realización, el desplazamiento angular 60 se calcula a lo largo y dentro de un primer plano 70 o una proyección o componente del primer plano 70 en relación con los extremos y la unidad de desplazamiento angular 12. Debido a la flexibilidad del filamento 14 de material compatible, los primeros y segundos miembros rígidos 16, 18 y/o el filamento 14 de material compatible se pueden extender fuera del primer plano 70 y, por lo tanto, el desplazamiento angular 60 que se puede medir puede ser una proyección o componentes del primer plano 70 en relación con la posición real de la unidad de desplazamiento angular 12. El primer plano 70 se puede definir como un plano que se corresponde con y/o se extiende a lo largo del eje central 24 de la unidad de desplazamiento angular 12 y se extiende sustancialmente ortogonal a la anchura 44 de los primeros y segundos condensadores compatibles 32, 34 de la unidad de desplazamiento angular 12. La anchura 44 de la unidad de desplazamiento angular 12 se puede definir como la dimensión ortogonal a la longitud longitudinal, las dimensiones de la anchura 44 y la longitud se extienden dentro del mismo plano.

Además, el desplazamiento angular 60 puede estar definido únicamente por el ángulo entre los primeros y segundos vectores 52, 54. El sistema de sensores 10 puede proporcionar datos de medición para el desplazamiento angular 60 en relación con los primeros y segundos vectores 52, 54 y es insensible a la trayectoria de la unidad de desplazamiento angular 12, que incluyen cualquier arruga, torcedura, flexión fuera del plano, etc. de la propia unidad de desplazamiento angular 12. Por ejemplo, en la FIG. 12A, la unidad de desplazamiento angular 12 se dobla de forma similar a una configuración en "M". Sin embargo, como se establece, la medición diferencial de los primeros y segundos condensadores compatibles 32, 34 se limita al desplazamiento angular 60 de los primeros y segundos vectores 52, 54.

La FIG. 13 ilustra una unidad de desplazamiento angular, de acuerdo con otra realización. La unidad de desplazamiento angular 12 del sistema de sensores 10 se muestra doblada en diversos lugares de forma similar a una configuración en "S". Sin embargo, en esta configuración en "S", los primeros y segundos vectores 52, 54 son sustancialmente paralelos entre sí y, por lo tanto, no hay desplazamiento angular entre los primeros y segundos vectores 52, 54. De esta manera, las mediciones de capacitancia positiva y negativa de la unidad de desplazamiento angular 12 en la medición diferencial se anularían entre sí para proporcionar datos de medición sin desplazamiento angular entre el primer y el segundo vector 52, 54.

La FIG. 14 ilustra un diagrama esquemático de varios componentes de un sistema para analizar datos relativos al desplazamiento angular, de acuerdo con una realización. En una realización, los componentes primarios pueden incluir el sistema de sensores 10 (por ejemplo, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y/o el sensor de tensión de múltiples regiones), el dispositivo de interfaz 20 (todo o parte también denominado dispositivo de circuito) y el dispositivo remoto 22. El sistema de sensores 10 puede incluir la unidad de desplazamiento angular 12 (por ejemplo, una sola unidad de desplazamiento angular o una o más unidades de desplazamiento angular de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones descrito en la presente memoria) y un dispositivo de biorretroalimentación 111. El dispositivo de interfaz 20 puede incluir un circuito de medición de capacitancia 113, un microcontrolador 115, un amplificador de biorretroalimentación 116 y una interfaz de usuario 118. El microcontrolador 115 puede incluir un circuito de cálculo 121, una memoria 122 y un software de control y análisis 124. El dispositivo remoto 22 puede incluir una pantalla 126 y una entrada de usuario 128, y puede incluir los procesadores y dispositivos informáticos de, por ejemplo, un teléfono inteligente o un ordenador personal, como se conoce en la técnica. En otras realizaciones, el microcontrolador 115 puede incluir circuitos analógicos y digitales para llevar a cabo la funcionalidad del circuito de medición de la capacitancia 113, el circuito de cálculo 121 y el amplificador de biorretroalimentación 116. En algunas realizaciones, el dispositivo de interfaz 20 puede ser un dispositivo de procesamiento, tal como un microprocesador o una unidad central de procesamiento, un controlador, un procesador de propósito especial, un procesador de señales digitales ("DSP"), un circuito integrado de aplicación específica ("ASIC"), una matriz de puertas programables en campo ("FPGA"), o uno o más dispositivos de procesamiento conocidos por los expertos en la técnica.

En el uso, por ejemplo, sobre el movimiento de flexión de la unidad de desplazamiento angular 12, el circuito de medición de capacitancia 113 mide las capacitancias de los condensadores compatibles, tales como el condensador compatible 32, 34 de la unidad de desplazamiento angular 12. Como se ilustra en la FIG. 14, el circuito de medición de capacitancia 113 puede estar alojado en el dispositivo de interfaz 20 y acoplado a la unidad de desplazamiento angular 12 a través de cables, como se indica con la flecha 130. Alternativamente, el circuito de medición de capacitancia 113 puede estar alojado adyacente o con la propia unidad de desplazamiento angular 12 (como se indica con la flecha discontinua 130') o dentro de, por ejemplo, uno de los primeros y segundos miembros rígidos (no mostrados) acoplados a la unidad de desplazamiento angular 12. Cabe señalar que el circuito de medición de la capacitancia 113 puede medir la capacitancia entre los al menos dos electrodos de uno de los condensadores compatibles 32, 34. En otra realización, el circuito de medición de capacitancia 113 puede medir una capacitancia diferencial de los dos condensadores compatibles 32, 34. Cuando la unidad de desplazamiento angular 12 incluye un único condensador compatible, el circuito de medición de la capacitancia 113 puede medir una única capacitancia entre los electrodos del único condensador compatible. El circuito de medición de capacitancia 113 puede medir las capacitancias o la capacitancia diferencial en términos de voltaje o corriente. El circuito de medición de la capacitancia 113 transmite entonces los datos de voltaje o de corriente al microcontrolador 115, tal como al circuito de cálculo 121, como indica la flecha 132. El circuito de cálculo 121 calcula los valores de los datos de voltaje o de corriente proporcionados por el circuito de medición de capacitancia 113 para calcular el desplazamiento angular 60 entre el primer y el segundo vector 52, 54 (Véase la FIG. 12A y 12B). El circuito de cálculo 121 puede entonces transmitir los datos de los ángulos a la memoria 122 (que se convierte entonces en datos registrados) y al software de control y análisis 124, como indican las respectivas flechas 134, 136. En una realización, los parámetros pueden ser introducidos como límites máximos/mínimos para el desplazamiento angular a través, por ejemplo, de la interfaz de usuario 118. La interfaz de usuario 118 puede incluir una pantalla y/o una entrada de usuario, tales como teclas de entrada. Los límites máximos (y mínimos) pueden ser útiles para que un usuario sepa una vez que ha alcanzado un desplazamiento angular particular con el sistema de sensores 10. Como tal, si el usuario cumple con los parámetros deseados (o no deseados, de acuerdo con sea el caso), el software de control y análisis 124 puede transmitir una señal al amplificador de biorretroalimentación 116, como se indica en la flecha 138, que a su vez puede transmitir una señal de vuelta al dispositivo de biorretroalimentación 111, como se indica en la flecha 140, en el sistema de sensores 10.

El dispositivo de biorretroalimentación 111 puede entonces producir una notificación al usuario de que se ha alcanzado un parámetro de entrada predefinido, tal como el desplazamiento angular máximo, de forma que el usuario comprenda en tiempo real los límites relativos al movimiento de la articulación particular del usuario que se está analizando, por ejemplo. La notificación puede ser al menos una de las siguientes: una notificación visual, una notificación audible y una notificación táctil o alguna otra notificación que facilite al usuario la comprensión de su límite máximo. Alternativamente, la notificación puede ser cualquier combinación de notificaciones visuales, audibles y táctiles. La notificación visual puede ser en forma de una luz parpadeante (o de varios colores) o similar mostrada en el propio sistema sensor 10 o en el dispositivo de interfaz 20 y/o también se puede visualizar en una pantalla del dispositivo de interfaz 20. La notificación audible puede ser un timbre o un pitido o algo similar que puede ser transmitido preferentemente de forma audible desde el dispositivo de interfaz 20, pero también puede ser transmitido desde el sistema de sensores 10. La notificación táctil puede estar acoplada o integrada a uno de los primeros y segundos miembros rígidos 16, 18 (FIG. 12A) del sistema de sensores 10 o puede estar integrado en el dispositivo de interfaz 20. Dicha notificación táctil puede ser en forma de vibración o de alguna otra notificación táctil, tal como un miembro de compresión. De este modo, el dispositivo de biorretroalimentación 111 puede notificar al usuario en tiempo real al extender o contraer una articulación anatómica a un desplazamiento angular máximo de acuerdo con un parámetro de entrada predeterminado. Del mismo modo, en otra realización, un usuario puede introducir parámetros de un desplazamiento angular mínimo en el dispositivo de interfaz 20 para la notificación de biorretroalimentación. Además, en otra realización, el usuario puede introducir parámetros para un desplazamiento angular mínimo y un desplazamiento angular máximo. La introducción de estos parámetros puede ser útil para los ejercicios durante la fisioterapia y para los deportistas que se entrenan para obtener determinados movimientos en varias articulaciones anatómicas.

Al finalizar una sesión de terapia de rehabilitación o entrenamiento o similar, por ejemplo, los datos registrados 142 pueden ser almacenados en la memoria 122 o dispositivo de almacenamiento del dispositivo de interfaz 20. Dichos datos registrados 142 también pueden ser visibles en el dispositivo de interfaz 20 en una pantalla de la interfaz de usuario 118. Los datos registrados 142 pueden entonces ser transferidos al dispositivo remoto 22, como indica la flecha 144. El dispositivo remoto 22 puede ser cualquier dispositivo informático conocido, tal como un dispositivo móvil, un teléfono inteligente, una tableta, un ordenador personal, un sistema de juegos, etc. En una realización, los datos registrados 142 se pueden transferir a un teléfono inteligente, por ejemplo, por medio de tecnología inalámbrica (por ejemplo, a través de una red de área local inalámbrica (WLAN), tal como una red Bluetooth® o una red Wi-Fi®) o transferirse a través de puertos mini-USB o similares, como es sabido por los expertos en la técnica. En otra realización, los datos registrados 142 se pueden transferir a un ordenador personal a través de un puerto, tal como un puerto USB con, por ejemplo, un dispositivo de memoria portátil, tal como una unidad de disco duro. El usuario puede entonces guardar los datos registrados 142 en el dispositivo remoto 22 para su posterior análisis. Como se ha expuesto anteriormente, el usuario puede guardar diversas sesiones de datos registrados 142 en el dispositivo remoto 22 para obtener más datos de análisis y comparación para comprender mejor, por ejemplo, el progreso o el retroceso en el desplazamiento angular de las articulaciones anatómicas del usuario.

Aunque no se ilustra, los elementos descritos en la Figura 14 pueden ser alimentados por numerosas fuentes de energía que incluyen una o más de las baterías, baterías recargables, energía por cable, almacenamiento capacitivo, y técnicas de barrido de energía tales como barrido de energía por radiofrecuencia (RF), entre otros.

La FIG. 15 ilustra una red de detección, de acuerdo con algunas realizaciones. La red de detección 1500, (también denominada "red de detección capacitiva elastomérica de múltiples capas" o "red de detección") se muestra superpuesta a una mano humana. La red de detección 1500 puede formar parte o estar incluida en un guante (no mostrado). Se debe apreciar que la red de detección 1500 puede incluir uno o más de los sensores y/o características descritas en la presente memoria, tal como el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones (por ejemplo, el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 200 de la Figura 2) y/o el sensor de tensión de múltiples regiones (el sensor de tensión de múltiples regiones 900 de la Figura 9).

La red de detección 1500, ilustrada en la parte superior de la mano, se puede utilizar para medir el movimiento de la mano y de los dedos. En una realización, la red de detección 1500 incluye un sensor de tensión de múltiples regiones y/o un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y/o una combinación de ellos superpuestos en cada dedo. Un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y/o un sensor de tensión de múltiples regiones o puede incluir una o más regiones de detección (por ejemplo, la región de detección 201 de la Figura 2, la región de detección 901 de la Figura 9), que incluyen cada región de detección uno o más elementos de detección. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y/o el sensor de tensión de múltiples regiones se pueden colocar en una multitud de sustratos compatibles, tales como tela, elastómero o cinta adhesiva. Cada región de detección puede medir el doblez, el estiramiento y/o la presión de un dedo sobre un objeto (por ejemplo, el tacto) independientemente de otra región de detección. Cada región de detección puede estar separada espacialmente. Las regiones de detección del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y/o del sensor de tensión de múltiples regiones pueden estar conectadas con trazas conductoras a una región de conexión eléctrica. Las trazas conductoras pueden ser trazas de elastómero conductor. Uno o más de los sensores de desplazamiento angular de múltiples regiones y/o los sensores de tensión de múltiples regiones pueden estar conectados a la región de conexión eléctrica. La región de conexión eléctrica puede contener o conectarse a la electrónica de detección adicional. Aunque se muestra una región de conexión eléctrica en la parte superior de la mano, se pueden utilizar diferentes realizaciones que incluyan múltiples regiones de conexión eléctrica.

La red de detección 1500 en la parte superior de la mano también puede incluir uno o más elementos de detección, tal como un condensador compatible, en cada área entre los dedos para medir el movimiento de la mano en una zona entre los dedos (por ejemplo, para medir la extensión y la contracción de los dedos). Los uno o más elementos de detección en cada área entre los dedos pueden ser acoplados a la región de conexión eléctrica con trazas de conexión como se ilustra.

La red de detección 1500 en la parte superior de la mano también puede incluir elementos de detección adicionales para medir los cambios en los ángulos de la articulación de la muñeca y/o los ángulos de la articulación del pulgar. Se puede utilizar cualquier número de elementos de detección. Los elementos de detección adicionales también se pueden conectar a la región de conexión eléctrica por medio de trazas conductoras.

La red de detección 1500, ilustrada en la parte inferior de la mano, puede proporcionar retroalimentación háptica a un usuario. La retroalimentación háptica puede ser una estimulación física creada por un dispositivo electro-táctil. La retroalimentación háptica se puede utilizar para crear una sensación de tacto para un usuario por medio de la aplicación de fuerzas, vibraciones, calor o movimientos a los elementos de detección hápticos de una red de detección elastomérica de múltiples capas. La estimulación física creada por medio de uno o más elementos de detección hápticos se puede utilizar para crear una sensación táctil en un entorno virtual, para ayudar a la creación de objetos virtuales en una simulación informática, para controlar dichos objetos virtuales, y/o para mejorar el control remoto de máquinas y dispositivos.

La red de detección 1500 en la parte inferior de la mano puede incluir regiones de detección de elementos de detección hápticos, tales como electrodos, actuadores y/o sensores de presión. Al igual que el sensor de tensión de múltiples regiones y/o el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, un sensor háptico de múltiples regiones puede tener una o más regiones de detección (por ejemplo, una región de detección háptica), y cada región de detección incluye uno o más elementos de detección hápticos. Un sensor háptico de múltiples regiones puede, por ejemplo, tener tres regiones de detección capaces de proporcionar retroalimentación háptica a un dedo. Las regiones de detección pueden estar separadas espacialmente y proporcionar una sensación táctil independiente y variada con diferentes magnitudes a cada región de detección. Un elemento de detección háptico puede estar en una variedad de sustratos compatibles, de manera similar a un sensor de tensión de múltiples regiones y/o un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones como se ha descrito anteriormente. En una realización, un elemento de detección háptico puede ser un electrodo que produce una cantidad de calor para simular el toque de un objeto caliente por parte de un usuario. En otro ejemplo, un elemento de detección háptico puede ser un actuador que se deforma físicamente. Los elementos de detección hápticos pueden estar intercalados en diferentes áreas de la mano y conectados por trazas conductoras que se conectan a la región de conexión eléctrica, de manera similar a la descrita anteriormente con respecto a la red de detección 1500 en la parte superior de la mano. Se debe apreciar que los elementos de detección hápticos se pueden intercalar o combinar con otros elementos de detección de cualquier manera. También se debe apreciar que la red de detección 1500 que mide el movimiento se muestra en la parte superior de la mano y la red de detección 1500 que utiliza elementos de detección hápticos se muestra en la parte inferior de la mano se utiliza con fines de ilustración y no de limitación. Una red de detección 1500 y/o un sensor de tensión/desplazamiento angular/háptico de múltiples regiones puede utilizar cualquier combinación de elementos de detección hápticos y elementos de detección compatibles para medir el movimiento y/o proporcionar una retroalimentación háptica.

La FIG. 16 ilustra un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y de múltiples ejes y de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones. Un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y de múltiples ejes 1600 se puede referir a un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, como se describe en la presente memoria, que tiene una o más regiones de detección que miden el desplazamiento angular alrededor de dos ejes (o alrededor de dos planos perpendiculares sobre un eje, tal como un eje central). Por ejemplo, con referencia a la Figura 1A y 1B, por medio de la conexión de uno o más elementos de detección adicionales en el filamento 112 perpendicularmente al elemento de detección 114, la unidad de desplazamiento angular 100 puede medir el desplazamiento angular en dos planos ortogonales y cualquier punto dentro de los dos planos ortogonales. En la Figura 7C se ilustra una configuración ejemplar de electrodos de una unidad de desplazamiento angular de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y de múltiples ejes 1600 (véase la unidad de desplazamiento angular 750H, 7501, 750J y 750M). En referencia a 750M de la Figura 7C, el primer par de condensadores compatibles 771P y 771R (es decir, superior e inferior) asociados con la unidad de desplazamiento angular 750M están desplazados y reflejados sobre el eje central 753M y el plano central 784 y se pueden utilizar para medir el desplazamiento angular sobre un primer plano (por ejemplo, el plano central 785) que atraviesa el eje central 753 y biseca los condensadores compatibles 771P y 771R. El segundo par de condensadores compatibles 771Q y 771S (es decir, derecho e izquierdo) están desplazados y reflejados sobre el eje central 753 y el plano central 785 y se pueden utilizar para medir el desplazamiento angular sobre un segundo plano (por ejemplo, el plano central 784) que atraviesa el eje central 753M y biseca el segundo par de condensadores compatibles 771Q y 771S.

El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y de múltiples ejes 1600 muestra dos regiones de detección (por ejemplo, región de detección de múltiples ejes) en el que cada región tiene dos ejes de desplazamiento angular que son medidos. Cada región puede incluir una unidad de desplazamiento angular. La primera región tiene vectores definidos por los puntos extremos (puntos negros, vector omitido para mayor claridad) de cada unidad de desplazamiento angular o región de detección, que tienen una proyección sobre el plano x-y, a partir del cual se calcula el primer ángulo de desplazamiento angular 01, y tienen una proyección sobre el plano x-z a partir del cual se calcula el segundo ángulo de desplazamiento angular 02. El primer ángulo de desplazamiento angular 01 y el segundo ángulo de desplazamiento angular 02 son ortogonales entre sí. Un diagrama similar se muestra a la derecha, en la que la segunda región de detección también tiene dos ángulos de desplazamiento angular, p1 y p2. La línea discontinua en el centro representa el límite entre dos regiones de detección e ilustra que los desplazamientos angulares de la primera región de detección son independientes de los desplazamientos angulares de la segunda región de detección.

La FIG. 17 ilustra un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y de múltiples ejes y de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y de múltiples ejes 1700 ilustra dos regiones de detección. Se debe apreciar que el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y de múltiples ejes 1700 puede tener cualquier número de regiones de detección. Se muestra una vista lateral (abajo) en la que las unidades de desplazamiento angular (rectángulos negros) están incrustadas dentro o encima del filamento (rectángulo blanco interior). Los trazas conductoras eléctricos extensibles que conectan las unidades de desplazamiento angular a un circuito de medición (no mostrado) son de color gris oscuro. La traza conductora fina es para la tierra común y la traza conductora gruesa representa todas las trazas a cada unidad de desplazamiento angular. Las líneas de puntos están conectadas a las vistas de la sección transversal de la parte asociada del sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y de múltiples ejes 1700. En las vistas de la sección transversal, las líneas negras representan las unidades de desplazamiento angular, los círculos grises oscuros representan la traza de tierra común, mientras que una línea gris oscura indica una traza para cada unidad de desplazamiento angular. En la parte superior aparece una leyenda.

En una realización, el sensor de desplazamiento angular de múltiples ejes y de múltiples regiones 1700 incluye un filamento o un miembro alargado hecho de un material compatible con múltiples regiones de detección. Cada región de detección incluye una unidad de desplazamiento angular con dos pares de condensadores compatibles. El primer par de condensadores compatibles está orientado de forma coplanar y desplazado y reflejado sobre un eje central y el plano central. El primer par de condensadores compatibles se lee a través de un circuito de medición de capacitancia diferencial para proporcionar una medida de desplazamiento angular dentro del plano perpendicular al plano central. El segundo par de condensadores compatibles es ortogonal al primer par de condensadores compatibles y mide el desplazamiento angular en el plano ortogonal cuando se conecta a un circuito capacitivo diferencial similar. Las unidades de desplazamiento angular (y el condensador compatible que contiene) están conectadas eléctricamente a la región de conexión por medio de trazas situados en el interior del filamento. El elastómero dieléctrico es un elastómero de silicona termoestable con un durómetro de 10A a 60A. El elastómero conductor es un elastómero de silicona termoestable con un durómetro de 10A a 60A con micro o nanopartículas conductoras (por ejemplo, negro de humo o nanotubos de carbono) dispersas en su interior. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones y de múltiples ejes 1700 puede medir dos desplazamientos angulares para cada región de detección.

La FIG. 18 ilustra un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones, de acuerdo con algunas realizaciones. Los sensores de desplazamiento angular de múltiples regiones 1800 ilustran que pueden medir la flexión/extensión del ángulo del dedo. Los sensores de desplazamiento angular de múltiples regiones 1800 muestran un filamento de material compatible en gris oscuro, la unidad de desplazamiento angular en negro y las aberturas recortadas en blanco. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 1800A muestra trazas que están hechos en la misma capa que los electrodos del condensador compatible de la unidad de desplazamiento angular y están directamente estampados y conectados eléctricamente. El sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones 1800B muestra trazas que se añaden a una capa o plano diferente de los electrodos de los condensadores compatibles de la unidad de desplazamiento angular. Las trazas se conectan a los electrodos por medio de vías conductoras. El recorte de la izquierda ayuda a centrar el sensor sobre el nudillo, mientras que los otros dos recortes aumentan la conformidad entre las regiones de detección.

La FIG. 19 ilustra una representación diagramática de una máquina en forma de ejemplo de un sistema informático, de acuerdo con algunas realizaciones. El sistema informático 1900 puede acceder a un conjunto de instrucciones que, cuando se ejecutan, hacen que la máquina lleve a cabo una o varias de las metodologías expuestas en la presente memoria . El sistema informático 1900 puede corresponder al dispositivo de interfaz 20, al dispositivo remoto 22 o al microcontrolador 115 que ejecuta el software de control y análisis 124 de la FIG. 14. El sistema informático 1900 puede corresponder a una IMU o a un sistema informático en comunicación con una IMU, como se describe en la presente memoria. En las realizaciones de la presente invención, la máquina puede estar conectada (por ejemplo, en red) a otras máquinas en una red de área local (LAN), una intranet, una extranet o Internet. La máquina puede funcionar como un servidor o como una máquina cliente en un entorno de red cliente-servidor, o como una máquina par en un entorno de red peer-to-peer (o distribuido). La máquina puede ser un ordenador personal (PC), una tableta PC, un decodificador (STB), un asistente digital personal (PDA), un teléfono móvil, un dispositivo web, un servidor, un rúter de red, un conmutador o un puente, o cualquier máquina capaz de ejecutar un conjunto de instrucciones (secuenciales o de otro tipo) que especifican las acciones que debe llevar a cabo dicha máquina. Además, aunque sólo se ilustra una única máquina, se considerará que el término "máquina" también incluye cualquier conjunto de máquinas (por ejemplo, ordenadores) que ejecuten individual o conjuntamente un conjunto (o varios conjuntos) de instrucciones para llevar a cabo una o varias de las metodologías expuestas en la presente memoria.

El sistema informático 1900 de ejemplo incluye un dispositivo de procesamiento 1902, una memoria principal 1904 (por ejemplo, una memoria de sólo lectura (ROM), una memoria flash, una memoria de acceso aleatorio dinámico (DRAM) tal como una DRAM sincrónica (SDRAM), una memoria estática 1906 (por ejemplo, una memoria flash, una memoria de acceso aleatorio estático (SRAM), etc.), y una memoria secundaria 1916 (por ejemplo, un dispositivo de almacenamiento de datos), que se comunican entre sí a través de un bus 1908.

El dispositivo de procesamiento 1902 representa uno o más procesadores de propósito general, tal como un microprocesador, una unidad central de procesamiento o similares. El término "dispositivo de procesamiento" se utiliza en la presente memoria para referirse a cualquier combinación de uno o más circuitos integrados y/o paquetes que incluyen uno o más procesadores (por ejemplo, uno o más núcleos de procesamiento). Por lo tanto, el término dispositivo de procesamiento abarca un microcontrolador, una CPU de un solo núcleo, una CPU de múltiples núcleos y un sistema de múltiples núcleos masivo que incluye numerosos circuitos integrados interconectados, cada uno de los cuales puede incluir múltiples núcleos de procesamiento. Por lo tanto, el dispositivo de procesamiento 1902 puede incluir múltiples procesadores. El dispositivo de procesamiento 1902 puede incluir un microprocesador de conjunto de instrucciones complejas (CISC), un microprocesador de conjunto de instrucciones reducidas (RISC), un microprocesador de palabra de instrucción muy larga (VLIW), un procesador que implemente otros conjuntos de instrucciones o procesadores que implementen una combinación de conjuntos de instrucciones. El dispositivo de procesamiento 1902 también puede ser uno o más dispositivos de procesamiento de propósito especial, tal como un circuito integrado de aplicación específica (ASIC), una matriz de puertas programares en campo (FPGA), un procesador de señales digitales (DSP), un procesador de red, o similares.

El sistema informático 1900 además puede incluir uno o más dispositivos de interfaz de red 1922 (por ejemplo, NIC). El sistema informático 1900 también puede incluir una unidad de visualización de vídeo 1910 (por ejemplo, una pantalla de cristal líquido (LCD) o un tubo de rayos catódicos (CRT)), un dispositivo de entrada alfanumérica 1912 (por ejemplo, un teclado), un dispositivo de control del cursor 1914 (por ejemplo, un ratón) y un dispositivo de generación de señales 1920 (por ejemplo, un altavoz).

La memoria secundaria 1916 puede incluir un medio de almacenamiento legible por máquina (o más específicamente un medio de almacenamiento legible por ordenador) 1924 en el que se almacenan uno o más conjuntos de instrucciones 1954 que incorporan una o más de las metodologías o funciones descritas en la presente memoria. Las instrucciones 1954 también pueden residir, total o al menos parcialmente, dentro de la memoria principal 1904 y/o dentro del dispositivo de procesamiento 1902 durante la ejecución de las mismas por el sistema informático 1900; la memoria principal 1904 y el dispositivo de procesamiento 1902 también constituyen medios de almacenamiento legibles por máquina.

Mientras que el medio de almacenamiento legible por ordenador 1924 se muestra en una realización de ejemplo como un único medio, el término "medio de almacenamiento legible por ordenador" debe ser tomado para incluir un único medio o múltiples medios (por ejemplo, una base de datos centralizada o distribuida, y/o cachés y servidores asociados) que almacenan uno o más conjuntos de instrucciones. El término "medio de almacenamiento legible por ordenador" también incluirá cualquier medio distinto de una onda portadora que sea capaz de almacenar o codificar un conjunto de instrucciones para su ejecución por la máquina que haga que ésta lleve a cabo una o varias de las metodologías de las presentes realizaciones. El término "medio de almacenamiento legible por ordenador" incluirá, sin limitarse a ello, los medios no transitorios, tales como las memorias de estado sólido y los medios ópticos y magnéticos.

Los módulos, componentes y otras características descritas en la presente memoria se pueden implementar como componentes de hardware discretos o integrados en la funcionalidad de componentes de hardware tales como ASIC^s, FPGAs, DSPs o dispositivos similares. Además, los módulos se pueden implementar como firmware o circuitos funcionales dentro de dispositivos de hardware. Además, los módulos se pueden implementar en cualquier combinación de dispositivos de hardware y componentes de software, o sólo en software.

Algunas porciones de las descripciones detalladas que siguen se presentan en términos de algoritmos y representaciones simbólicas de operaciones sobre bits de datos dentro de una memoria de ordenador. Estas descripciones y representaciones algorítmicas son los medios utilizados por los expertos en la técnica del procesamiento de datos para transmitir de forma más eficaz la esencia de su trabajo a otros expertos en la técnica. Un algoritmo se concibe en la presente memoria, y en general, como una secuencia autoconsistente de pasos que conducen a un resultado deseado. Los pasos son los que requieren manipulaciones físicas de cantidades físicas. Por lo general, aunque no necesariamente, estas cantidades adoptan la forma de señales eléctricas o magnéticas capaces de ser almacenadas, transferidas, combinadas, comparadas y manipuladas de otro modo. A veces resulta conveniente, principalmente por razones de uso común, referirse a estas señales como bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, términos, números o similares.

Hay que tener en cuenta, sin embargo, que todos estos términos y otros similares se deben asociar a las magnitudes físicas apropiadas y no son más que etiquetas convenientes aplicadas a estas magnitudes. A menos que se indique específicamente lo contrario, como se desprende de la siguiente discusión, se aprecia que a lo largo de la descripción, las discusiones que utilizan términos tales como "identificar", "medir", "establecer", "detectar", "modificar", o similares, se refieren a la acción y los procesos de un sistema informático, o dispositivo informático electrónico similar, que manipula y transforma los datos representados como cantidades físicas (electrónicas) dentro de los registros y memorias del sistema informático en otros datos representados de manera similar como cantidades físicas dentro de las memorias o registros del sistema informático u otros dispositivos de almacenamiento, transmisión o visualización de información.

Las realizaciones de la presente divulgación también se refieren a un aparato para llevar a cabo las operaciones descritas en la presente memoria. Este aparato puede estar especialmente construido para los fines requeridos, o puede comprender un sistema informático de propósito general programado selectivamente por un programa informático almacenado en el sistema informático. Dicho programa de ordenador se puede almacenar en un medio de almacenamiento legible por ordenador, tal como, pero sin limitarse a ello, cualquier tipo de disco, que incluyen disquetes, discos ópticos, CD-ROM y discos magneto-ópticos, memorias de sólo lectura (ROM), memorias de acceso aleatorio (RAM), EPROM, EEPROM, medios de almacenamiento en disco magnético, medios de almacenamiento óptico, dispositivos de memoria flash, otro tipo de medios de almacenamiento accesibles por máquina, o cualquier tipo de medio adecuado para almacenar instrucciones electrónicas, cada uno de ellos acoplado a un bus del sistema informático.

Los algoritmos y las visualizaciones que se presentan en la presente memoria no están relacionados intrínsecamente con ningún ordenador u otro aparato en particular. Se pueden utilizar varios sistemas de propósito general con programas de acuerdo con las enseñanzas de la presente memoria, o puede resultar conveniente construir aparatos más especializados para llevar a cabo los pasos requeridos del procedimiento. La estructura requerida para una variedad de estos sistemas aparecerá como se estableció en la descripción anterior. Además, las presentes realizaciones no se describen con referencia a ningún lenguaje de programación en particular. Se apreciará que una variedad de lenguajes de programación se pueden utilizar para implementar las enseñanzas de las realizaciones como se describió en la presente memoria.

Se debe entender que la descripción anterior pretende ser ilustrativa y no restrictiva. Muchas otras realizaciones serán evidentes para los expertos en la técnica tras la lectura y comprensión de la descripción anterior. Aunque las presentes realizaciones se han descrito con referencia a ejemplos específicos, se reconocerá que la divulgación no se limita a las realizaciones descritas, sino que se puede practicar con modificaciones y alteraciones dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas. Por consiguiente, la memoria descriptiva y los dibujos se deben considerar en un sentido ilustrativo y no en un sentido restrictivo. Por lo tanto, el alcance de la divulgación se debe determinar con referencia a las reivindicaciones adjuntas, junto con todo el alcance de los equivalentes a los que tienen derecho dichas reivindicaciones. En la descripción anterior se exponen numerosos detalles. Sin embargo, será evidente, para los expertos en la técnica que tengan el beneficio de esta divulgación, que las realizaciones de la presente divulgación se pueden practicar sin estos detalles específicos. En algunos casos, las estructuras y los dispositivos conocidos se muestran en forma de diagrama de bloques, en lugar de en detalle, para evitar oscurecer las realizaciones de la presente divulgación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato que comprende:

un filamento (212) de material compatible con un eje central (210) orientado a lo largo de una longitud del filamento (212) y orientado perpendicularmente a una anchura del filamento (212) cuando el filamento (212) está en posición lineal y no doblada; y

un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones (200, 300, 350, 400, 500, 600, 900, 1000, 1600, 1700, 1800) conectado al filamento (212), el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones (200, 300, 350, 400, 500, 600, 900, 1000, 1600, 1700, 1800) comprende:

una primera unidad de desplazamiento angular (220A) dispuesta en una primera región de detección (201A) del filamento (212A), en la que la primera unidad de desplazamiento angular (220A) está desplazada del eje central (210A) del filamento (212A) y se extiende a lo largo de una primera línea desplazada de una primera parte (211) del eje central (210A), en la que la primera unidad de desplazamiento angular (220A) comprende un primer extremo (240A) y un segundo extremo (240B), en el que un primer vector está definido por una primera línea desde un primer punto en el que el eje central interseca un primer plano en el primer extremo (240A) de la primera unidad de desplazamiento angular, en el que el primer plano es perpendicular al eje central, y a través de un segundo punto a una distancia infinitesimal del primer extremo de la primera unidad de desplazamiento angular que está contenido dentro de un segundo plano, en el que el segundo plano es ortogonal al primer plano y pasa por el eje central por medio de la bisección de la primera unidad de desplazamiento angular a lo largo de la longitud de la primera unidad de desplazamiento angular,

en el que un segundo vector está definido por una segunda línea desde un tercer punto en el que el eje central interseca un tercer plano en el segundo extremo (240B) de la primera unidad de desplazamiento angular, en el que el tercer plano es perpendicular al eje central, y a través de un cuarto punto a una distancia infinitesimal del segundo extremo de la primera unidad de desplazamiento angular que está contenido dentro de un cuarto plano, en el que el cuarto plano es ortogonal al tercer plano y pasa por el eje central por medio de la bisección de la primera unidad de desplazamiento angular a lo largo de la longitud de la primera unidad de desplazamiento angular,

en el que un primer desplazamiento angular entre el primer vector y el segundo vector dentro de un primer plano que se extiende a lo largo de la primera parte (211) del eje central (210A) y es ortogonal a una anchura de la primera unidad de desplazamiento angular (220A) se debe determinar en respuesta a la deformación de la primera unidad de desplazamiento angular (220A); y

una segunda unidad de desplazamiento angular (220B) dispuesta en una segunda región de detección (201B) del filamento (212A), en la que la primera región de detección (201A) y la segunda región de detección (201B) son regiones espacialmente diferentes a lo largo del filamento (212), en la que la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) está desplazada del eje central (210A) del filamento (212A) y se extiende a lo largo de una segunda línea desplazada de una segunda parte del eje central (210A), en la que el segundo desplazamiento angular

la unidad de desplazamiento angular (220B) comprende un tercer extremo (240C) y un cuarto extremo (240D), en el que un tercer vector está definido por una tercera línea desde un quinto punto en el que el eje central interseca un quinto plano en el tercer extremo (240C) de la segunda unidad de desplazamiento angular, en la que el quinto plano es perpendicular al eje central y a través de un sexto punto a una distancia infinitesimal del tercer extremo de la segunda unidad de desplazamiento angular que está contenido dentro de un sexto plano, en el que el sexto plano es ortogonal al quinto plano y pasa por el eje central por medio de la bisección de la segunda unidad de desplazamiento angular a lo largo de la longitud de la segunda unidad de desplazamiento angular,

en el que un cuarto vector está definido por una cuarta línea desde un séptimo punto en el que el eje central interseca un séptimo plano en el cuarto extremo (240D) de la segunda unidad de desplazamiento angular, en el que el séptimo plano es perpendicular al eje central y a través de un octavo punto a una distancia infinitesimal del cuarto extremo de la segunda unidad de desplazamiento angular que está contenido dentro de un octavo plano, en el que el octavo plano es ortogonal al séptimo plano y pasa por el eje central por medio de la bisección de la segunda unidad de desplazamiento angular a lo largo de la longitud de la segunda unidad de desplazamiento angular,

en el que un segundo desplazamiento angular entre el tercer vector y el cuarto vector dentro de un segundo plano que se extiende a lo largo de la segunda parte del eje central (210A) y es ortogonal a una anchura de la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) se debe determinar en respuesta a la deformación de la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) en el que el primer desplazamiento angular de la primera región de detección (201A) se debe determinar independientemente del segundo desplazamiento angular de la segunda región de detección (201B), de forma que un cambio en las características eléctricas de la primera unidad de desplazamiento angular (220A) en respuesta a la deformación de la primera unidad de desplazamiento angular (220A) es independiente de un cambio en las características eléctricas de la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) en respuesta a la deformación de la segunda unidad de desplazamiento angular (220B).

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que:

la primera unidad de desplazamiento angular (220A) comprende un primer condensador compatible (270A) que está desplazado del eje central (210B) en una primera dirección, en la que el primer condensador conforme (270A) comprende un primer electrodo (272A) y un segundo electrodo (272B) dispuestos entre una capa dieléctrica; y

la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) comprende un segundo condensador compatible (270B) que está desplazado (260A) del eje central (210B) en la primera dirección.

3. El aparato de la reivindicación 2, en el que:

la primera unidad de desplazamiento angular (220A) además comprende un tercer condensador compatible (271A) que está desplazado del eje central (210C) en una segunda dirección y se extiende a lo largo de una tercera línea desplazada de la primera parte del eje central (210C); o

la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) además comprende un cuarto condensador compatible (271B) que está desplazado del eje central (210C) en una segunda dirección y se extiende a lo largo de una cuarta línea desplazada de la segunda parte del eje central (210C).

4. El aparato de la reivindicación 2, en el que:

el primer electrodo (272A) del primer condensador compatible (270A) está dispuesto entre el segundo electrodo (272B) y un tercer electrodo (272C), en el que el segundo electrodo (272B) y el tercer electrodo (272C) están conectados a tierra; o

el primer electrodo (780) está rodeado al menos parcialmente por el segundo electrodo (781), en el que el segundo electrodo (781) está conectado a tierra.

5. El aparato de la reivindicación 1, en el que el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones (900) además comprende una unidad de tensión (920) dispuesta en una tercera región de detección del filamento para medir la tensión, en la que la unidad de tensión (920) comprende un quinto condensador compatible.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el que:

la primera unidad de desplazamiento angular (220A) es estirable entre el primer extremo (240A) y el segundo extremo (240B) y se puede doblar a lo largo de la primera unidad de desplazamiento angular (220A) en cualquier dirección en un espacio tridimensional, en el que un cambio de las características eléctricas de la primera unidad de desplazamiento angular (220A) en respuesta a la deformación del filamento (212) refleja un primer doblez en la primera región de detección (201A); o

el filamento (212) es estirable a lo largo de la longitud del filamento (212), en el que el filamento (212) se puede doblar a lo largo de la longitud del filamento (212) en cualquier dirección en un espacio tridimensional, en el que un cambio de las características eléctricas de la primera unidad de desplazamiento angular (220A) en respuesta a la deformación del filamento (212) refleja un primer doblez en la primera región de detección (201A) y en el que un cambio de las características eléctricas de la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) en respuesta a la deformación del filamento (212) refleja una segunda curvatura en la segunda región de detección (201B).

7. El aparato de la reivindicación 1, en el que un cambio en las características eléctricas de la primera unidad de desplazamiento angular (220A) en respuesta a la deformación del filamento (212) en la primera región de detección (201A) es independiente de un cambio en las características eléctricas de la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) en respuesta a la deformación del filamento (212) en la segunda región de detección (201B).

8. El aparato de la reivindicación 1, en el que la primera unidad de desplazamiento angular (220A) está al menos parcialmente incrustada en el filamento (212).

9. El aparato de la reivindicación 1, que además comprende un sustrato (815A) de material textil acoplado al filamento (212) de material compatible.

10. El aparato de la reivindicación 1, además comprende: un dispositivo de circuito, acoplado al sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones (200, 300, 350, 400, 500, 600, 900, 1000, 1600, 1700, 1800), para determinar un primer desplazamiento angular entre el primer vector y el segundo vector y para determinar un segundo desplazamiento angular entre el tercer vector y el cuarto vector.

11. El aparato de la reivindicación 10, en el que el dispositivo de circuito es operable para medir una primera señal asociada con un primer condensador compatible (270A) de la primera unidad de desplazamiento angular (220A) y convertir la primera señal en un primer valor digital indicativo de una primera capacitancia, y en el que el dispositivo de circuito es operable para medir una segunda señal asociada con la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) y convertir la segunda señal en un segundo valor digital indicativo de una segunda capacitancia.

12. El aparato de la reivindicación 11, en el que:

el primer condensador compatible (270A) comprende un primer electrodo (272A), un segundo electrodo (272B) y una capa dieléctrica, en la que el dispositivo de circuito es operable para medir la primera señal mientras se aplica tierra al segundo electrodo (272B); o

el primer condensador compatible (270A) comprende un primer electrodo (272A), un segundo electrodo (272B), un tercer electrodo (272C), y una capa dieléctrica, en la que el primer electrodo (272A) está dispuesto entre el segundo electrodo (272B) y el tercer electrodo (272C), y en la que el dispositivo de circuito es operable para medir la primera señal mientras se aplica tierra al segundo electrodo (272B) y al tercer electrodo (272C).

13. El aparato de la reivindicación 1, en el que:

la primera unidad de desplazamiento angular (220A) comprende un primer condensador compatible (270A) dispuesto en la primera región de detección (201A) del filamento (212), el primer condensador compatible (270A) comprende un primer electrodo (272A) y un segundo electrodo (272B), en el que el primer electrodo (272A) está dispuesto en un primer plano a lo largo de una longitud de la primera región de detección (201A) del filamento (212) en el que una primera porción del segundo electrodo (272B) está dispuesta en un segundo plano por encima del primer plano y una segunda porción del segundo electrodo (272B) está dispuesta en un tercer plano por debajo del primer plano, en el que el primer condensador compatible (270A) está desplazado del eje central (210) del filamento (212) y se extiende a lo largo de la primera línea desplazada de la primera parte (211) del eje central (210), en el que el primer condensador compatible (270A) comprende el primer extremo (240A) y el segundo extremo (240D); y

la segunda unidad de desplazamiento angular (220B) comprende un segundo condensador compatible (270B) dispuesto en la segunda región de detección (201B) del filamento (212), el segundo condensador compatible (270B) comprende un tercer electrodo (272C) y un cuarto electrodo, en el que el tercer electrodo (272C) está dispuesto en un cuarto plano a lo largo de una longitud de la segunda región de detección (201B) del filamento (212) en la que una primera porción del cuarto electrodo está dispuesta en un quinto plano por encima del cuarto plano y una segunda porción del cuarto electrodo está dispuesta en un sexto plano por debajo del cuarto plano, en el que el segundo condensador compatible (270B) está desplazado del eje central (210) del filamento (212) y se extiende a lo largo de la segunda línea desplazada de una segunda parte del eje central (210), en el que el segundo condensador compatible (270B) comprende el tercer extremo (240C) y el cuarto extremo (240D).

14. El aparato de la reivindicación 13, en el que el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones (200) además comprende un tercer condensador compatible (271A) de la primera región de detección (201A) que está desplazado del eje central (210C) en una dirección opuesta al primer condensador compatible (271A) y se extiende a lo largo de una tercera línea desplazada de la primera parte del eje central (210C).

15. El aparato de la reivindicación 14, en el que:

el sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones (200) además comprende un cuarto condensador compatible (271B) que está desplazado del eje central (210C) en una dirección opuesta al segundo condensador compatible (271B) y se extiende a lo largo de una cuarta línea desplazada de la segunda parte del eje central (210C); o

una porción superior, una porción inferior, una primera porción lateral y una segunda porción lateral del primer electrodo (780) están rodeadas por el segundo electrodo (781), y en el que el segundo electrodo (781) está conectado a tierra.

Región de Región de Región de Región de Región de

detección fijación detección fijación detección Región de

2°1A 202A 201B 222B 201C n 203

0A

_ _ ________________ ______________ ___________________ _________________

región de conexión

vía traza

0B

reg n e conexión Unidad de

desplazam. t

angular

330

e2

e1 traza

0C * C1 Región C ., 2 Región C3 regi n de conexión Región de de Estira- Región.de de Estira Región de

Detección miento Detección miento Detección

de Doblez de Doblez de Doblez

1 2 3

e2

e1

_ _____ via ___ traza

0D Región = = 1 J Región = = Q región de conexión

Re ión de Re ión de - Región de

j C1 ! C2 C3 región de conexión Región de Región de Región de

Detección Detección Detección

de Doblez de Doblez de Doblez

1 2 3

FIG. 3A

0 Región de Región de Región de Región de Reg¡ón de detección fijación detección fijación Región de V 201A 202A 201B 202B conexión 203

201C

₁C1 C2 ¡ _{1 i 1}! ₁C3 región de Región de i Región de» : Región de conexión Detección Detección Detección,

de Doblez de Doblez de Doblez

1 2 3

FIG. ^{3 B}

1100

Medir el primer desplazamiento angular de una primera unidad de desplazamiento angular de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones

1105

Medir el segundo desplazamiento angular de una segunda unidad de desplazamiento angular de un sensor de desplazamiento angular de múltiples regiones

Almacenar datos indicativos del primer desplazamiento angular y el segundo desplazamiento angular

1115