IT201700014209A1 - Useful device for communication and interaction based on gestures and touch. - Google Patents
Useful device for communication and interaction based on gestures and touch.Info
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Description
BREVE DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invenzione riguarda un metodo migliorato per la comunicazione e l’interazione basata su gesti e tatto per “persone con limitazioni senso-motorie” tramite l’uso di un guanto interattivo dotato di sensori e attuatori opportunamente collocati sul palmo, sulle falangi e sul dorso della mano in grado di acquisire e/o trasmettere impulsi quali stimolazioni tattili e componenti del movimento della mano e delle dita, e un elaboratore elettronico funzionale alla codifica/decodifica di detti impulsi in segnali di controllo e linguaggi di comunicazione per persone con limitazioni senso-motorie. The present invention relates to an improved method for communication and interaction based on gestures and touch for "people with sensory-motor limitations" through the use of an interactive glove equipped with sensors and actuators suitably placed on the palm, on the phalanges and on the back of the hand capable of acquiring and / or transmitting impulses such as tactile stimulations and components of the movement of the hand and fingers, and an electronic processor functional to the encoding / decoding of said impulses into control signals and communication languages for people with sense limitations -motors.
In particolare la presente invenzione riguarda un metodo migliorato, e dispositivi utili, per trasmettere a/ricevere da un computer impulsi tattili e inerziali agenti sui punti sensibili delle dita, del palmo, e dorso della mano. In particular, the present invention relates to an improved method, and useful devices, for transmitting to / receiving from a computer tactile and inertial impulses acting on the sensitive points of the fingers, palm and back of the hand.
In accordo con la presente invenzione il termine “persone con limitazioni senso-motorie” include persone aventi una o più limitazioni parziali o totali del sistema sensoriale, scelte nel gruppo consistente di ciechi o sordociechi, e/o persone aventi una o più limitazioni parziali o totali, temporanee o permanenti, del sistema o delle delle capacità motorie, scelte nel gruppo consistente di tetraplegici o soggetti affetti da disturbi del sistema nervoso o dell’apparato muscoloscheletrico. In accordance with the present invention, the term "persons with sensory-motor limitations" includes persons having one or more partial or total limitations of the sensory system, chosen from the group consisting of blind or deafblind, and / or persons having one or more partial limitations or total, temporary or permanent, of the system or of the motor skills, chosen from the group consisting of tetraplegics or subjects suffering from disorders of the nervous system or musculoskeletal system.
CAMPO DELL’INVENZIONE FIELD OF THE INVENTION
I metodi di comunicazione e interazione utilizzati dalle persone con minorazioni senso-motorie sono svariati: The methods of communication and interaction used by people with sensory-motor impairments are varied:
- comunicazione comportamentale; - behavioral communication;
- comunicazione oggettuale; - object communication;
- comunicazione pittografica; - pictographic communication;
- Malossi; - Malossi;
- comunicazione gestuale; - gestural communication;
- Tadoma; - Tadoma;
- dattilologia; - typing;
- stampatello sulla mano; - block letters on the hand;
- Lorm; - Lorm;
- Braille; - Braille;
- lettura del movimento dell’occhio; - reading of the movement of the eye;
- lettura di impulsi motori residui. - reading of residual motor impulses.
Di seguito vengono elencati alcune ausili tecnici per la vista e l’udito che possono essere utili alle persone parzialmente sordo-cieche ovvero quando le minorazioni non sono concomitanti o totali: Listed below are some technical aids for sight and hearing that may be useful for partially deaf-blind people or when the impairments are not concomitant or total:
- Video ingranditore: si compone di una telecamera (che, posizionata su un foglio, riprende il testo che si vuole visionare) e di un monitor (che riporta l’immagine ripresa dalla telecamera). - Video enlarger: it consists of a camera (which, placed on a sheet, takes up the text you want to view) and a monitor (which shows the image taken by the camera).
- Software ingrandente: applicazioni per personal computer che consentono l’ingrandimento (a scala regolabile) delle immagini e dei testi visualizzati sul monitor. Questo supporto è destinato ad utenti con un residuo visivo. - Magnifying software: applications for personal computers that allow the images and texts displayed on the monitor to be enlarged (with adjustable scale). This support is intended for users with a visual residue.
- Sintesi vocale: particolarmente utile per gli utenti con minorazioni visive gravi ma con residui uditivi, i sistemi che integrano la sintesi vocale permettono la lettura dei testi con una voce sintetizzata. - Speech synthesis: particularly useful for users with severe visual impairment but with hearing residues, the systems that integrate speech synthesis allow the reading of texts with a synthesized voice.
- Display o riga Braille: questi dispositivi consentono di convertire testi in alfabeto Braille, al fine di trasmetterli ad utenti con minorazioni visive gravi o totali. - Display or Braille line: these devices allow you to convert texts into the Braille alphabet, in order to transmit them to users with severe or total visual impairment.
- Lettori automatici: questi sistemi convertono testi cartacei in formato digitale, in modo da poterli leggere utilizzando sistemi vocali o display Braille. - Automatic readers: these systems convert paper texts into digital format, so that they can be read using speech systems or Braille displays.
- Stampanti Braille: sono stampanti particolari che consentono di stampare su carta testi scritti in alfabeto Braille. - Braille printers: they are special printers that allow you to print texts written in the Braille alphabet on paper.
- Sistemi integrati portatili: integrano le funzionalità di sintesi vocale e di stampa in Braille in dispositivi portatili. - Portable integrated systems: integrate speech synthesis and Braille printing capabilities into portable devices.
- Amplificatori a induzione magnetica (tele loop): sono sistemi che vengono installati in luoghi pubblici al fine di migliorare la qualità del suono ricevuto dagli apparecchi acustici utilizzati da persone con minorazioni uditive. - Magnetic induction amplifiers (tele loop): these are systems that are installed in public places in order to improve the quality of the sound received by hearing aids used by people with hearing impairments.
- Avvisatori luminosi o vibranti: installati per uso domestico o pubblico, accompagnano o sostituiscono segnali acustici. - Luminous or vibrating horns: installed for domestic or public use, they accompany or replace acoustic signals.
- Avvisatori acustici: installati per uso domestico o pubblico, accompagnano o sostituiscono segnali visivi. - Acoustic alarms: installed for domestic or public use, they accompany or replace visual signals.
- Sistemi di stimolo e comunicazione semplificata: particolarmente utilizzati nella fase di apprendimento e in situazioni di pluriminorazione sensoriale, questi dispositivi stimolano l’interazione attraverso comandi o risposte semplici. - Simplified stimulus and communication systems: particularly used in the learning phase and in situations of sensory multiple impairment, these devices stimulate interaction through simple commands or responses.
In definitiva, gli ausili tecnici utilizzano per i ciechi sono sistemi che sfruttano segnali audio, mentre per i sordi sono dispositivi visivi. Ultimately, technical aids use for the blind are systems that exploit audio signals, while for the deaf they are visual devices.
Qualora sussista una condizione di sordo-cecità totale, gli unici metodi che si possono utilizzare sono gli alfabeti tattili, come ad esempio il Braille, il Malossi, il Deaf-blind manual, o il Lorm. If there is a condition of total deaf-blindness, the only methods that can be used are tactile alphabets, such as Braille, Malossi, Deaf-blind manual, or Lorm.
Nel caso di una minorazione motoria invece, gli ausili principalmente utilizzati sono: In the case of a motor impairment, on the other hand, the aids mainly used are:
- sistemi per il riconoscimento vocale: sistemi software che utilizzando metodi di elaborazione del segnale decodificano ed eseguono i comandi vocali dell’utente; - speech recognition systems: software systems that use signal processing methods to decode and execute the user's voice commands;
- sistemi di eye-tracking: attraverso una telecamera rilevano il movimento degli occhi e lo convertono in controlli (spostamento del cursore e attivazione mediante click) per un dispositivo di puntamento (mouse); - eye-tracking systems: through a camera they detect the movement of the eyes and convert it into controls (movement of the cursor and activation by clicking) for a pointing device (mouse);
- sistemi per la comunicazione semplificata mediante l’uso del movimento residuo: sono costituiti da svariati tipi di sensori, principalmente di pressione, che permettono l’attivazione di controlli mediante il movimento residuo della testa, della bocca, della lingua, delle dita delle mani o dei piedi. - systems for simplified communication through the use of residual movement: they consist of various types of sensors, mainly pressure, which allow the activation of controls through the residual movement of the head, mouth, tongue, fingers or feet.
D’altra parte molti dei sistemi elencati in realtà non possono essere considerati veri e propri strumenti di comunicazione, perché non consentono una comunicazione bidirezionale, realizzata mediante l’uso concomitante di più ausili, alcuni di output (ovvero che consentono al disabile di ricevere messaggi) e altri di input (che permettono di inviare messaggi). On the other hand, many of the systems listed in reality cannot be considered real communication tools, because they do not allow two-way communication, achieved through the concomitant use of several aids, some of output (i.e. which allow the disabled person to receive messages ) and other inputs (which allow you to send messages).
Con il metodo Malossi i sordo-ciechi possono comunicare tra di loro utilizzando zone tattili facilmente memorizzabili, collocate sul palmo della mano e in particolare sulle dita, dove viene individuato un numero di “aree sensibili” e differenti stili di pressione o movimento, in modo da far corrispondere a ciascuna area e a ciascuna pressione o movimento una lettera differente dell’alfabeto. With the Malossi method, deaf-blind people can communicate with each other using easily memorable tactile areas, placed on the palm of the hand and in particular on the fingers, where a number of "sensitive areas" and different styles of pressure or movement are identified, so to match each area and each pressure or movement a different letter of the alphabet.
Toccando e pizzicando in sequenza le varie parti della mano che corrispondono a una o più lettere dell’alfabeto, a seconda del tipo di movimento pressione che si va a imprimere, si rappresentano lettere differenti e, di conseguenza, si compongono parole e frasi in modo che la mano di chi riceve il messaggio si comporta come una specie di macchina da scrivere. By touching and pinching in sequence the various parts of the hand that correspond to one or more letters of the alphabet, depending on the type of pressure movement you are going to give, different letters are represented and, consequently, words and phrases are composed in a that the recipient's hand behaves like a typewriter.
Per farlo, l’utente che riceve il messaggio pone il palmo verso l’alto e distende le dita in modo da esporre il massimo della supeficie della mano all’utente che scrive il messaggio. To do this, the user who receives the message places his palm up and extends his fingers so as to expose the maximum of the hand surface to the user who writes the message.
Questo metodo è usato generalmente dalle persone che hanno appreso la lettura e la scrittura prima di diventare sordo-cieche, ma è anche ottimo in fase di apprendimento, proprio grazie alla facilità con cui si riesce a comprendere e utilizzare. This method is generally used by people who have learned reading and writing before becoming deaf-blind, but it is also excellent in the learning phase, thanks to the ease with which it is possible to understand and use.
Inoltre, si presta bene anche alla comunicazione tra sordociechi e persone che vedono e sentono normalmente che, anche se non lo conoscono in dettaglio, lo possono praticare facilmente utilizzando un guanto che riporti le lettere dell'alfabeto. In addition, it also lends itself well to communication between deafblind people and people who see and hear normally who, even if they do not know it in detail, can easily practice it using a glove that carries the letters of the alphabet.
DESCRIZIONE DELLE FIGURE DESCRIPTION OF THE FIGURES
La presente invenzione verrà ora descritta, a titolo illustrativo ma non limitativo, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati. The present invention will now be described, for illustrative but not limitative purposes, with particular reference to the figures of the attached drawings.
In figura 1 viene mostrato lo schema di assemblaggio dei componenti della mano sinistra di una variante del dispositivo secondo l’invenzione, in cui i numeri riportati in figura hanno i seguenti significati: scocca esterna (1) superiore del guanto modellata per adattarsi alla forma della mano la cui superficie superiore contiene un totale di diciotto sensori di tocco (2), uno per falange per un totale di tre per dito, più tre sul palmo; circuito elettronico flessibile (3) con un totale di diciotto alloggiamenti (4), uno per falange per un totale di tre per dito, più tre sul palmo, atti a ospitare attuatori vibrotattili miniaturizzati (5) con elemento ellittico interno, una scocca esterna inferiore (6) dotata di diciotto fori (7), uno per falange per un totale di tre per dito, più tre sul palmo, per facilitare il contatto degli attuatori vibrotattili (5) con il palmo della mano dell’utente; cinque elementi di fissaggio (8), uno per dito, per migliorare l’aderenza del guanto alle dita dell’utente; un elemento posteriore (9) indossato sul dorso composto da una fascia elastica (10), connessa alla scocca esterna (1) per mezzo di due passanti (11a, 11b), sulla quale è posizionata l’unità di elaborazione (12) del dispositivo. Figure 1 shows the assembly diagram of the left hand components of a variant of the device according to the invention, in which the numbers shown in the figure have the following meanings: upper outer shell (1) of the glove molded to adapt to the shape of the hand whose upper surface contains a total of eighteen touch sensors (2), one per phalanx for a total of three per finger, plus three on the palm; flexible electronic circuit (3) with a total of eighteen housings (4), one per phalanx for a total of three per finger, plus three on the palm, suitable for housing miniaturized vibrotactile actuators (5) with internal elliptical element, one lower external body (6) equipped with eighteen holes (7), one per phalanx for a total of three per finger, plus three on the palm, to facilitate contact of the vibrotactile actuators (5) with the palm of the user's hand; five fastening elements (8), one for each finger, to improve the adherence of the glove to the user's fingers; a rear element (9) worn on the back consisting of an elastic band (10), connected to the external body (1) by means of two loops (11a, 11b), on which the processing unit (12) of the device is positioned .
In figura 2 viene mostrata una prima variante del dispositivo incorporato nella scocca, in cui i numeri riportati in figura (mano sinistra) hanno i seguenti significati: vista inferiore del guanto che mostra la scocca esterna (13), la cui parte inferiore è dotata di fori passanti per esporre gli attuatori vibrotattili (14) a contatto con la pelle dell’utente, connessa a cinque elementi di fissaggio (15a, 15b, 15c, 15d, 15e) a una fascia elastica (16) per migliorare l’aderenza del dispositivo alle dita e alla mano; detta fascia elastica ospita l’unità centrale (17) del dispositivo connessa alla scocca mediante un cavo (18) per il trasferimento dei dati da e verso le componenti presenti nella scocca del guanto; vista prospettica che mostra la scocca esterna inferiore (13) del guanto, dotata dei fori passanti per esporre gli attuatori vibrotattili (14) a contatto con la pelle dell’utente, e dei cinque elementi di fissaggio (15a, 15b, 15c, 15d, 15e) e della fascia elastica (16) opportunamente progettati per permettere di indossare il guanto sulle dita e sulla mano. Figure 2 shows a first variant of the device incorporated in the body, in which the numbers shown in the figure (left hand) have the following meanings: lower view of the glove showing the external body (13), the lower part of which is equipped with through holes to expose the vibrotactile actuators (14) in contact with the user's skin, connected to five fastening elements (15a, 15b, 15c, 15d, 15e) to an elastic band (16) to improve the adherence of the device to the fingers and hand; said elastic band houses the central unit (17) of the device connected to the body by a cable (18) for the transfer of data to and from the components present in the body of the glove; perspective view showing the lower outer shell (13) of the glove, equipped with the through holes to expose the vibrotactile actuators (14) in contact with the user's skin, and the five fastening elements (15a, 15b, 15c, 15d, 15e) and the elastic band (16) suitably designed to allow the glove to be worn on the fingers and hand.
In figura 3 viene mostrata una seconda variante del dispositivo incorporato nella scocca, in cui i numeri riportati in figura (mano sinistra) hanno i seguenti significati: vista inferiore, in cui la superficie inferiore della scocca (19) ospita 15 attuatori vibrotattili (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h, 20i, 20j, 20k, 20l, 20m, 20n, 20o) e 5 elementi di fissaggio (21a, 21b, 21c, 21d, 21e), ciascuno dotato di una fascia elastica (22) e di due elementi di ancoraggio (23a, 23b) per far scorrere la fascia elastica all’interno di detti elementi di ancoraggio in modo da adattarla allo spessore del dito. La scocca (19) è connessa all’unità centrale (24) per mezzo di un cavo (25) per la trasmissione dei dati, di due elementi di ancoraggio (26a e 26b) e di una fascia elastica (27) che consentono di fissare il dispositivo al dorso della mano. La vista superiore riporta la scocca superiore del guanto (19a), ricoperta da uno strato ulteriore (19b) per migliorare l’ergonomia del dispositivo, che ospita 18 aree sensibili (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h, 20i, 20j, 20k, 20l, 20m, 20n, 20o, 20p, 20r) contraddistinte anche dalla rappresentazione in Braille delle lettere dell’alfabeto, 5 elementi di fissaggio (21a, 21b, 21c, 21d, 21e) ciascuno comprendente due elementi di ancoraggio (23a e 23b) attraverso i quali una fascia elastica (22) passante permette di far aderire il dispositivo al dito adattandosi allo spessore di ciascun dito; inoltre, la scocca del dispositivo comprende due elementi di fissaggio (25a e 25b) che permettono di regolare una fascia elastica (24) che permette di far aderire la scocca (19) alla mano. Figure 3 shows a second variant of the device incorporated in the body, in which the numbers shown in the figure (left hand) have the following meanings: bottom view, in which the lower surface of the body (19) houses 15 vibrotactile actuators (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h, 20i, 20j, 20k, 20l, 20m, 20n, 20o) and 5 fasteners (21a, 21b, 21c, 21d, 21e), each equipped with a band elastic band (22) and two anchoring elements (23a, 23b) to make the elastic band slide inside said anchoring elements so as to adapt it to the thickness of the finger. The body (19) is connected to the central unit (24) by means of a cable (25) for data transmission, two anchoring elements (26a and 26b) and an elastic band (27) which allow to fix the device on the back of the hand. The top view shows the upper shell of the glove (19a), covered with a further layer (19b) to improve the ergonomics of the device, which houses 18 sensitive areas (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h , 20i, 20j, 20k, 20l, 20m, 20n, 20o, 20p, 20r) also distinguished by the representation in Braille of the letters of the alphabet, 5 fixing elements (21a, 21b, 21c, 21d, 21e) each comprising two elements anchors (23a and 23b) through which a passing elastic band (22) allows the device to adhere to the finger, adapting to the thickness of each finger; moreover, the body of the device comprises two fastening elements (25a and 25b) which allow to adjust an elastic band (24) which allows the body (19) to adhere to the hand.
In figura 4 viene mostrato il “layout” della scocca (mano sinistra), in cui i numeri riportati in figura hanno i seguenti significati: la superficie della scocca (28), realizzata in modo da adattarsi alla superficie della mano comprende due elementi di ancoraggio (29 e 30) ciascuno dotato di fori passanti (31 e 32) per consentire il passaggio di una fascia elastica che permette di far aderire il guanto alla mano. Figure 4 shows the "layout" of the body (left hand), in which the numbers shown in the figure have the following meanings: the surface of the body (28), made to adapt to the surface of the hand, includes two anchoring elements (29 and 30) each equipped with through holes (31 and 32) to allow the passage of an elastic band that allows the glove to adhere to the hand.
In figura 5 viene mostrata la struttura del circuito flessibile con alette ripiegabili che fungono da sensore capacitivo, in cui i numeri riportati in figura (mano sinistra) hanno i seguenti significati: la superficie del circuito rigido/flessibile (33) è strutturata in modo da prevedere un prolungamento nella zona del pollice per ospitare l’intera lunghezza del sensore di flessione; inoltre, il circuito è costituito da 18 alette (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 35g, 35h, 35i, 35j, 35k, 35l, 35m, 35n, 35o, 35p, 35q, 35r) ciascuna comprendente una “testa” (36a) atta a rilevare il tocco, un “collo” (36b) ripiegabile ed eventualmente delle insenature (36c) per facilitare la piegatura del collo di ciascuna aletta. Inoltre, il circuito ospita un’area (37) atta a collocare un attuatore vibrotattile (a contatto con il dorso della mano). Figure 5 shows the structure of the flexible circuit with foldable fins that act as a capacitive sensor, in which the numbers shown in the figure (left hand) have the following meanings: the surface of the rigid / flexible circuit (33) is structured so as to provide an extension in the thumb area to accommodate the entire length of the flexion sensor; moreover, the circuit consists of 18 fins (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 35g, 35h, 35i, 35j, 35k, 35l, 35m, 35n, 35o, 35p, 35q, 35r) each including a " head "(36a) adapted to detect the touch, a foldable" neck "(36b) and possibly some inlets (36c) to facilitate the bending of the neck of each flap. In addition, the circuit houses an area (37) suitable for placing a vibrotactile actuator (in contact with the back of the hand).
In figura 6 viene mostrata l’assemblaggio sensori e attuatori nella scocca (falange distale di un singolo dito), vista superiore e vista inferiore, in cui i numeri riportati in figura hanno i seguenti significati: la scocca esterna (38) ospita il circuito (39) comprendente un’aletta ripiegabile (43) atta a ospitare il sensore di tocco (42); sul circuito (39) è collocato il sensore di flessione (40) e l’attuatore vibrotattile (41). Figure 6 shows the assembly of sensors and actuators in the body (distal phalanx of a single finger), top view and bottom view, in which the numbers shown in the figure have the following meanings: the external body (38) houses the circuit ( 39) comprising a foldable flap (43) adapted to house the touch sensor (42); the bending sensor (40) and the vibrotactile actuator (41) are located on the circuit (39).
In figura 7 viene mostrata la sezione di una delle «aree sensibili», in cui i numeri riportati in figura hanno i seguenti significati: la scocca esterna (44) ospita il circuito (45) comprendente un’aletta ripiegabile (49) atta a ospitare il sensore di tocco (48); sul circuito (45) è collocato il sensore di flessione (46) e l’attuatore vibrotattile (47). Figure 7 shows the section of one of the "sensitive areas", in which the numbers shown in the figure have the following meanings: the external body (44) houses the circuit (45) comprising a foldable flap (49) suitable for housing the touch sensor (48); the bending sensor (46) and the vibrotactile actuator (47) are located on the circuit (45).
In figura 8a viene mostrata l’architettura hardware software del dispositivo, costituito da una scocca (“pad”) in grado di rilevare tocco sulla superficie e flessione delle dita e di stimolare l’utente attraverso vibrazioni; tale scocca è connessa un’unità centrale, dotata di un circuito per la misurazione delle componenti inerziali del movimento e di comunicare con un elaboratore elettronico su cui un software dedicato permette di utilizzare le funzionalità del dispositivo in diverse applicazioni, standard e dedicate. Figure 8a shows the hardware software architecture of the device, consisting of a body ("pad") capable of detecting touch on the surface and flexion of the fingers and stimulating the user through vibrations; this body is connected to a central unit, equipped with a circuit for measuring the inertial components of the movement and communicating with an electronic computer on which a dedicated software allows you to use the features of the device in various standard and dedicated applications.
In figura 8b viene mostrata l’architettura del circuito elettrico del dispositivo secondo l’invenzione, e in particolar modo dell’unità centrale, comprendente una CPU, di un modulo di trasmissione senza fili, come ad esempio Bluetooth, di un connettore per scambiare dati con la scocca (pad), di pulsanti per l’accensione e led per il monitoraggio dello stato del dispositivo (acceso/spento), di una batteria ricaricabile, grazie a un modulo di ricarica e di un connettore USB per collegare il dispositivo via cavo a una fonte di alimentazione elettrica o a un elaboratore. Figure 8b shows the architecture of the electrical circuit of the device according to the invention, and in particular of the central unit, comprising a CPU, of a wireless transmission module, such as Bluetooth, of a connector for exchanging data. with the body (pad), buttons for switching on and LEDs for monitoring the status of the device (on / off), a rechargeable battery, thanks to a charging module and a USB connector to connect the device via cable to a power source or computer.
In figura 8c viene mostrato il circuito elettrico del dispositivo secondo l’invenzione, in cui i numeri riportati in figura hanno i seguenti significati: il circuito elettrico è composto da una scheda elettronica (50) ospitante un pulsante di accensione/spegnimento/reset (51), un cavo (52) di trasmissione dati verso la scocca del dispositivo, un modulo di trasmissione (53) tramite Bluetooth, una batteria (54) ricaricabile e una porta USB (55) per l’alimentazione e la connessione via cavo a un PC. Figure 8c shows the electrical circuit of the device according to the invention, in which the numbers shown in the figure have the following meanings: the electrical circuit is composed of an electronic board (50) hosting an on / off / reset button (51 ), a data transmission cable (52) to the body of the device, a transmission module (53) via Bluetooth, a rechargeable battery (54) and a USB port (55) for power supply and cable connection to a PC.
In figura 8d viene mostrato il circuito elettrico del modulo per il rilevamento della flessione delle dita secondo l’invenzione, in cui i numeri riportati in figura hanno i seguenti significati: la CPU (56) è collegata ai cinque sensori di flessione (57a, 57b, 57c, 57d, 57e), eventualmente utilizzando resistori (58a, 58b, 58c, 58d, 58e). Figure 8d shows the electrical circuit of the module for detecting the flexion of the fingers according to the invention, in which the numbers shown in the figure have the following meanings: the CPU (56) is connected to the five flexion sensors (57a, 57b , 57c, 57d, 57e), possibly using resistors (58a, 58b, 58c, 58d, 58e).
In figura 8e viene mostrato il circuito elettrico del modulo per il rilevamento del tocco secondo l’invenzione, in cui i numeri riportati in figura hanno i seguenti significati: la CPU (56), alimentata dalla batteria (59), è collegata, ad esempio attraverso un bus di scambio dati, a due microcontrollori (60a e 60b) per il rilevamento dell’input capacitivo, a loro volta collegati a due gruppi (61a e 61b) di sensori di tocco (62). Figure 8e shows the electrical circuit of the touch detection module according to the invention, in which the numbers shown in the figure have the following meanings: the CPU (56), powered by the battery (59), is connected, for example through a data exchange bus, to two microcontrollers (60a and 60b) for detecting the capacitive input, in turn connected to two groups (61a and 61b) of touch sensors (62).
In figura 8f viene mostrato il circuito elettrico del modulo per l’attuazione vibrotattile secondo l’invenzione, in cui i numeri riportati in figura hanno i seguenti significati: la CPU (56), alimentata dalla batteria (59), è collegata, ad esempio attraverso un bus di scambio dati, a un microcontrollore (63) che svolge il compito di driver, ad esempio basato su transistor, del gruppo (64) dei motori vibrotattili (65). Figure 8f shows the electrical circuit of the vibrotactile actuation module according to the invention, in which the numbers shown in the figure have the following meanings: the CPU (56), powered by the battery (59), is connected, for example through a data exchange bus, to a microcontroller (63) which performs the task of driver, for example based on transistors, of the group (64) of vibrotactile motors (65).
In figura 9 viene mostrato il fronte e retro del circuito stampato (rigido e flessibile) della componente che si monta sul palmo, con sensori e attuatori, in cui i numeri riportati in figura (mano sinistra) hanno i seguenti significati: la scocca (66) – vista inferiore - contiene il circuito stampato composto da una parte flessibile (67a) e da una parte rigida (67b); detto circuito, che ospita 18 sensori di tocco (68a, 68b, 68c, 68d, 68e, 68f, 68g, 68h, 68i, 68j, 68k, 68l, 68m, 68n, 68o, 68p, 68q, 68r) e cinque sensori di flessione (69a, 69b, 69c, 69d, 69e), è collegato all’unità centrale per mezzo di un cavo di trasmissione dati (70). La vista inferiore del circuito, composto da una parte flessibile (67a) e da una parte rigida (67b) mostra la scocca (66) – vista superiore - ospitante 16 attuatori vibro-tattili (68a, 68b, 68c, 68d, 68e, 68f, 68g, 68h, 68i, 68j, 68k, 68l, 68m, 68n, 68o, 68p); detto circuito è connesso all’unità centrale per mezzo di un cavo di trasmissione dati (70). Figure 9 shows the front and back of the printed circuit (rigid and flexible) of the component that is mounted on the palm, with sensors and actuators, in which the numbers shown in the figure (left hand) have the following meanings: the body (66 ) - bottom view - contains the printed circuit consisting of a flexible part (67a) and a rigid part (67b); said circuit, which houses 18 touch sensors (68a, 68b, 68c, 68d, 68e, 68f, 68g, 68h, 68i, 68j, 68k, 68l, 68m, 68n, 68o, 68p, 68q, 68r) and five flexion (69a, 69b, 69c, 69d, 69e), is connected to the central unit by means of a data transmission cable (70). The bottom view of the circuit, made up of a flexible part (67a) and a rigid part (67b), shows the body (66) - top view - housing 16 vibro-tactile actuators (68a, 68b, 68c, 68d, 68e, 68f , 68g, 68h, 68i, 68j, 68k, 68l, 68m, 68n, 68o, 68p); said circuit is connected to the central unit by means of a data transmission cable (70).
TECNICA NOTA TECHNIQUE NOTE
Il brevetto britannico GB2302583 è relativo ad un dispositivo utile per scrivere su di un calcolatore parole, tramite il linguaggio dei segni, tramite l’uso di guanti con elettrodi disposti sulla loro superficie. The British patent GB2302583 relates to a device useful for writing words on a computer, using sign language, through the use of gloves with electrodes placed on their surface.
Il brevetto statunitense US5047952 è relativo ad un sistema di comunicazione per sordi, sordo-ciechi o individui non vocali, in cui un primo individuo indossa un guanto provvisto di sensori utili per emettere segnali elettrici che vengono percepiti/letti/decriptati da un secondo individuo che utilizza un computer provvisto di un sintetizzatore vocale, un monitor LCD o un display braille. The United States patent US5047952 relates to a communication system for deaf, deaf-blind or non-vocal individuals, in which a first individual wears a glove equipped with sensors useful for emitting electrical signals that are perceived / read / decrypted by a second individual who use a computer equipped with a speech synthesizer, an LCD monitor or a braille display.
Il brevetto europeo EP0809223 è relativo ad un sistema di comunicazione comprende apparecchiature per esercitare la stimolazione temporanea sotto forma di punti, aree o linee sulla mano di una persona; in cui possono essere applicate più unità di stimolazione adiacenti l'una all'altra sotto forma di una griglia o matrice; ed in cui la forza della stimolazione esercitata può essere regolata. The European patent EP0809223 relates to a communication system which comprises equipment for exercising temporary stimulation in the form of points, areas or lines on a person's hand; in which several stimulation units adjacent to each other in the form of a grid or matrix can be applied; and in which the force of the stimulation exerted can be adjusted.
Molti articoli sul web sono relativi al “LORM glove”, un guanto indossabile dotato di attuatori vibrotattili esclusivamente indicato per l’utilizzo dell’alfabeto LORM. Many articles on the web relate to the "LORM glove", a wearable glove equipped with vibrotactile actuators exclusively indicated for the use of the LORM alphabet.
Il brevetto Italiano IT1354931, che si può definire come documento di tecnica nota più vicina alla presente invenzione, è relativo ad un dispositivo per l’interazione e comunicazione mediante computer secondo il metodo “Malossi”. Il dispositivo rivendicato in IT1354931 è in forma di guanto che sulla parte esterna, in corrispondenza delle zone delle dita e del palmo della mano individuati dal metodo Malossi, presenta pulsanti corrispondenti a lettere e pulsanti corrispondenti a numeri; mentre nella parte interna, a contatto della pelle, presenta sensori vibranti atti a trasmettere impulsi tattili sul palmo della mano. The Italian patent IT1354931, which can be defined as a known technical document closest to the present invention, relates to a device for interaction and communication by computer according to the "Malossi" method. The device claimed in IT1354931 is in the form of a glove which on the outside, in correspondence with the areas of the fingers and palm of the hand identified by the Malossi method, has buttons corresponding to letters and buttons corresponding to numbers; while on the inside, in contact with the skin, it has vibrating sensors designed to transmit tactile impulses on the palm of the hand.
I sensori di tocco presenti sul dispositivo descritto in IT1354931 (utili per trasmettere segnali ad un computer o altro dispositivo similare) nel dispositivo secondo l’invenzione sono stati sostituiti con sensori capacitivi, più resistenti in grado di riconoscere più segnali (e.g., sfioramenti). Inoltre nel dispositivo secondo l’invenzione gli attuatori sono stati sostituiti da attuatori vibrotattili button-style (con ellittico interno), al fine di minimizzare l’eventuale attrito con componenti esterne; The touch sensors present on the device described in IT1354931 (useful for transmitting signals to a computer or other similar device) in the device according to the invention have been replaced with capacitive sensors, more resistant able to recognize multiple signals (e.g., touches). Furthermore, in the device according to the invention, the actuators have been replaced by button-style vibrotactile actuators (with internal elliptical), in order to minimize any friction with external components;
All’interno del dispositivo secondo l’invenzione è stata integrata un’unità inerziale a 9 gradi di libertà (accelerometro, giroscopio, magnetometro) che permette di riconoscere il movimento e l’orientazione della mano nello spazio e di associare ai suddetti movimenti ulteriori comandi e controlli, detta un’unità inerziale a 9 gradi di libertà è assente nel dispositivo descritto in IT1354931. Inside the device according to the invention, an inertial unit with 9 degrees of freedom (accelerometer, gyroscope, magnetometer) has been integrated which allows to recognize the movement and orientation of the hand in space and to associate further commands to the aforementioned movements. and controls, said a 9 degrees of freedom inertial unit is absent in the device described in IT1354931.
La struttura meccanica del dispositivo secondo l’invenzione, rispetto al dispositivo descritto in IT1354931, è stata completamente rivoluzionata, da una forma a guanto che causava difficoltà di utilizzo e che riduceva la durabilità meccanica dei componenti e di conseguenza la vita del dispositivo si è passati a una forma a “pad/piatta” che agevola l’usabilità e la durabilità. The mechanical structure of the device according to the invention, compared to the device described in IT1354931, has been completely revolutionized, from a glove shape that caused difficulties of use and that reduced the mechanical durability of the components and consequently the life of the device has passed to a "pad / flat" shape that facilitates usability and durability.
A forma a “pad” in accordo con la presente invenzione è una forma piatta del tipo di quella mostrato nelle figure. Pad shaped according to the present invention is a flat shape of the type shown in the figures.
Inoltre il dispositivo secondo la presente invenzione può essere utilizzato da chi conosce il Braille (ma non il Malossi) e viceversa mentre il dispositivo descritto in IT1354931 supporta esclusivamente il sistema di comunicazione basato sul metodo Malossi. Furthermore, the device according to the present invention can be used by anyone who knows Braille (but not Malossi) and vice versa, while the device described in IT1354931 only supports the communication system based on the Malossi method.
Nessuno dei dispositivi sopra citati e nessuno degli ulteriori dispositivi noti nell’arte alla data odierna descrivono o suggeriscono il dispositivo in accordo con la presente invenzione. None of the aforementioned devices and none of the other devices known in the art to date describe or suggest the device in accordance with the present invention.
DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
Il dispositivo oggetto della presente invenzione è un miglioramento del dispositivo descritto nel brevetto Italiano IT1354931 (“closest prior art”). Detto dispositivo (della presente invenzione) si basa sull’applicazione di un struttura piatta a forma di mano, che si lega/fissa al polso dell’individuo che lo indossa, munita di sensori di tocco applicati in corrispondenza delle falangi delle dita e del palmo della mano, sensori di flessione applicati in corrispondenza delle dita, sensori di movimento applicati in corrispondenza del dorso della mano e attuatori vibrotattili applicati in corrispondenza delle falangi della mano, i quali permettono di trasmettere i segnali dell’utente con minorazione sensomotoria a un dispositivo che li trasforma in segnali digitali atti ad essere ricevuti da un computer al quale il guanto è collegato mediante cavi o radiocomandi, e di convertire i risultati dell’elaborazione del calcolatore in stimoli tattili contenenti messaggi e segnalazioni comprensibili all’utente. The device object of the present invention is an improvement of the device described in the Italian patent IT1354931 (“closest prior art”). Said device (of the present invention) is based on the application of a flat hand-shaped structure, which binds / fixes to the wrist of the individual wearing it, equipped with touch sensors applied at the phalanges of the fingers and palm of the hand, flexion sensors applied to the fingers, motion sensors applied to the back of the hand and vibrotactile actuators applied to the phalanges of the hand, which allow to transmit the signals of the user with sensorimotor impairment to a device that transforms them into digital signals suitable for being received by a computer to which the glove is connected by means of cables or radio controls, and for converting the results of the computer processing into tactile stimuli containing messages and signals understandable to the user.
Ad esempio, un sordocieco muovendo alcune parti della mano/dita invia impulsi, trasformati in comandi dal computer, per accendere un computer, entrare su internet, scegliere un libro, dire al computer di iniziare a leggere il libro dall’inizio o dalla pagina/paragrafo desiderato. For example, a deafblind man by moving some parts of his hand / fingers sends impulses, transformed into commands by the computer, to turn on a computer, enter the internet, choose a book, tell the computer to start reading the book from the beginning or from the page / desired paragraph.
Un altro esempio è un testo scritto al computer da un familiare di un sordocieco, questo testo viene codificato dal computer e trasmesso a detti sensori ed attuatori che lo trasformano in una vibrazione più o meno intensa; in cui queste vibrazioni vengono percepite in qualsiasi parte della mano dove è posizionato il sensore e l’attuatore; il sordocieco riconosce/decodifica gli stimoli e riceve il messaggio (ad esempio: hai fame? il sordocieco risponde SI/NO). Another example is a text written on the computer by a family member of a deaf-blind person, this text is coded by the computer and transmitted to said sensors and actuators which transform it into a more or less intense vibration; in which these vibrations are perceived in any part of the hand where the sensor and the actuator are positioned; the deafblind recognizes / decodes the stimuli and receives the message (for example: are you hungry? the deafblind answers YES / NO).
Questi sono solamente due esempi di interazione in/out (dall’esterno al sordocieco/dal sordocieco all’esterno) possibili, ma è evidente al tecnico medio esperto dell’arte che tramite il dispositivo secondo l’invenzione è possibile gestire (da parte di un diversamente abile) la domotica di una casa, un computer, un impianto di allarme o qualsiasi altra cosa gestibile da computer collegato via cavo o wireless. These are only two possible examples of in / out interaction (from the outside to the deafblind / from the deafblind to the outside), but it is evident to the average person skilled in the art that through the device according to the invention it is possible to manage (by a disabled person) the home automation of a house, a computer, an alarm system or anything else that can be managed by a computer connected via cable or wireless.
Il sistema di comunicazione oggetto della presente invenzione, paragonato agli altri sistemi, presenta notevoli vantaggi quali: The communication system object of the present invention, compared to the other systems, has considerable advantages such as:
Basso costo di realizzazione in quanto tutti i componenti necessari sono facilmente reperibili sul mercato ad un costo limitato; Low manufacturing cost as all the necessary components are easily available on the market at a limited cost;
Ampio bacino d’utenza, in quanto può essere comunemente utilizzato come ausilio non solo per persone con minorazioni senso-motorie ma anche da persone normalmente abili; Wide catchment area, as it can be commonly used as an aid not only for people with sensory-motor impairments but also by people who are normally able;
Versatilità, perché può essere integrato con qualsiasi tipo di elaboratore e con qualsiasi piattaforma operativa; Versatility, because it can be integrated with any type of computer and with any operating platform;
Portatilità, grazie alle sue dimensioni limitate; Portability, thanks to its limited size;
Possibilità di comunicare tra sordociechi, e tra sordociechi e l’ambiente esterno in qualsiasi lingua, ad esempio da chi conosce il Braille (o altro linguaggio di comunicazione), ma non il Malossi, e viceversa. Ability to communicate between deafblind people, and between deafblind people and the external environment in any language, for example by those who know Braille (or other communication language), but not Malossi, and vice versa.
È pertanto un oggetto della presente invenzione un dispositivo comprendente: Therefore, an object of the present invention is a device comprising:
- almeno due sensori di tocco capacitivi in grado di riconoscere più segnali, incluso lo sfioramento, applicati in corrispondenza delle falangi delle dita e del palmo della mano, - at least two capacitive touch sensors capable of recognizing multiple signals, including touch, applied at the phalanges of the fingers and palm of the hand,
- almeno due sensori di flessione applicati in corrispondenza delle dita, - almeno un sensore di movimento applicato in corrispondenza del dorso o, convenientemente, del palmo della mano; - at least two bending sensors applied at the fingers, - at least one movement sensor applied at the back or, conveniently, at the palm of the hand;
- almeno due attuatori vibrotattili applicati in corrispondenza delle falangi o del dorso della mano, - at least two vibrotactile actuators applied at the phalanges or the back of the hand,
- almeno una scheda elettronica di comunicazione con un computer; - almeno un sistema di codifica e decodifica delle informazioni; - at least one electronic communication card with a computer; - at least one information coding and decoding system;
- almeno una unità inerziale a 9 gradi di libertà (accelerometro, giroscopio, magnetometro) che permette di riconoscere il movimento e l’orientazione della mano nello spazio e di associare ai suddetti movimenti ulteriori comandi e controlli; - at least one inertial unit with 9 degrees of freedom (accelerometer, gyroscope, magnetometer) that allows you to recognize the movement and orientation of the hand in space and to associate additional commands and controls with the aforementioned movements;
in cui detti sensori ed attuatori codificano o decodificano messaggi o informazioni provenienti dall’esterno o dal movimento della mano. in which said sensors and actuators encode or decode messages or information from the outside or from the movement of the hand.
Il dispositivo in accordo con la presente invenzione: The device according to the present invention:
-può avere qualsiasi forma idonea allo scopo per cui è stato costruito, ad esempio può essere un dispositivo piatto a forma di mano, come rappresentato nelle figure 1-5, utile per persone sorde e/o cieche o individui autistici; - it can have any shape suitable for the purpose for which it was built, for example it can be a flat hand-shaped device, as shown in figures 1-5, useful for deaf and / or blind people or autistic individuals;
-può essere utile per far comunicare con l’esterno e con l’ambiente circostante individui sordociechi; - it can be useful for deafblind individuals to communicate with the outside and the surrounding environment;
-può essere utile per inviare stimoli sulla pelle ricoprente il muscolo/arto da muovere/attivare in protocolli di fisioterapia; - it can be useful for sending stimuli on the skin covering the muscle / limb to be moved / activated in physiotherapy protocols;
- si può fissare al polso o su qualsiasi parte del corpo di un individuo; - può essere integrato con qualsiasi tipo di elaboratore/computer e con qualsiasi piattaforma operativa; - it can be fixed on the wrist or on any part of the body of an individual; - it can be integrated with any type of processor / computer and with any operating platform;
-può avere dimensioni ridotte ed è quindi indossabile non solo da adulti ma anche da bambini; - it can have small dimensions and is therefore wearable not only by adults but also by children;
- permette di far comunicare tra loro sordociechi e/o sordociechi e l’ambiente esterno e/o l’ambiente esterno e sordociechi; in qualsiasi lingua, come ad esempio in Braille e/o Malossi e/o qualsiasi altro linguaggio di comunicazione trasferibile su computer. - allows deafblind and / or deafblind people and the external environment and / or the external environment and deafblind to communicate with each other; in any language, such as Braille and / or Malossi and / or any other communication language that can be transferred to a computer.
È un ulteriore oggetto della presente invenzione un dispositivo utile per inviare impulsi al corpo, o ricevere impulsi dal corpo umano, comprendente: - almeno due sensori di tocco capacitivi; A further object of the present invention is a device useful for sending impulses to the body, or receiving impulses from the human body, comprising: - at least two capacitive touch sensors;
- almeno due sensori di flessione; - at least two bending sensors;
- almeno un sensore di movimento; - at least one motion sensor;
- almeno due attuatori vibrotattili; - at least two vibrotactile actuators;
- almeno una scheda elettronica di comunicazione con un computer; - at least one electronic communication card with a computer;
- almeno un sistema di codifica e decodifica delle informazioni; - at least one information coding and decoding system;
- almeno una unità inerziale a 9 gradi di libertà; - at least one inertial unit with 9 degrees of freedom;
in cui: in which:
- detti sensori ed attuatori codificano e/o decodificano messaggi e/o informazioni provenienti dall’esterno e/o dal movimento del corpo. - these sensors and actuators encode and / or decode messages and / or information from the outside and / or from the movement of the body.
-detto dispositivo ha una qualsiasi forma e dimensione, ed è applicabile su una parte del corpo umano scelta nel gruppo comprendente: mano, polso, braccio, gomito, avanbraccio, spalla, collo, faccia, schiena, petto, addome, glutei, anche, coscia, ginocchio, stinco, caviglia, o piede; - said device has any shape and size, and can be applied to a part of the human body chosen from the group including: hand, wrist, arm, elbow, forearm, shoulder, neck, face, back, chest, abdomen, buttocks, hips, thigh, knee, shin, ankle, or foot;
- detti sensori ed attuatori codificano e/o decodificano messaggi e/o informazioni e/o movimenti provenienti dalla mano ed in cui: - said sensors and actuators encode and / or decode messages and / or information and / or movements coming from the hand and in which:
- detti sensori di tocco capacitivi sono applicabili in corrispondenza delle falangi delle dita e/o del palmo della mano; - said capacitive touch sensors are applicable at the phalanges of the fingers and / or the palm of the hand;
- detti sensori di flessione sono applicabili in corrispondenza delle dita; - said bending sensors are applicable in correspondence of the fingers;
- detto sensore di movimento è applicabile in corrispondenza del dorso e/o del palmo della mano; - said movement sensor can be applied in correspondence with the back and / or palm of the hand;
- detti attuatori vibrotattili sono applicabili in corrispondenza delle falangi e/o del dorso della mano; - said vibrotactile actuators are applicable in correspondence of the phalanges and / or the back of the hand;
- detta unità inerziale a 9 gradi di libertà permette di riconoscere il movimento e l’orientazione della mano nello spazio e di associare ai suddetti movimenti ulteriori comandi e controlli; - said inertial unit with 9 degrees of freedom allows you to recognize the movement and orientation of the hand in space and to associate additional commands and controls with the aforementioned movements;
- detto dispositivo è utile per inviare o ricevere messaggi e/o impulsi da persone senza disabilità; o da persone con disabilità scelte nel gruppo comprendente: persone sorde e/o cieche e/o persone autistiche; - this device is useful for sending or receiving messages and / or impulses from people without disabilities; o by people with disabilities chosen from the group including: deaf and / or blind people and / or autistic people;
- detto dispositivo è utile per inviare stimoli sulla pelle ricoprente un muscolo/arto/articolazione, in cui detti stimoli sono un segnale per effettuare un movimento e/o una azione su quel muscolo e/o articolazione e/o arto da potenziare e/o sottoporre a protocolli di fisioterapia computerizzata; - said device is useful for sending stimuli on the skin covering a muscle / limb / joint, in which said stimuli are a signal to carry out a movement and / or an action on that muscle and / or joint and / or limb to be strengthened and / or submit to computerized physiotherapy protocols;
- detto dispositivo è utile per ricevere e/o registrare stimoli che arrivano dalla pelle ricoprente un muscolo/arto/articolazione, in cui detti stimoli sono un segnale utile per rilevare il movimento di quel muscolo e/o articolazione e/o arto da potenziare e/o sottoposto a protocolli di fisioterapia computerizzata; - detto dispositivo è utile per far comunicare tra loro o con l’ambiente esterno sordociechi tramite l’uso di un alfabeto tattile scelto nel gruppo comprendente: Braille, Malossi, Deaf-blind manual o Lorm; - said device is useful for receiving and / or recording stimuli arriving from the skin covering a muscle / limb / joint, in which said stimuli are a useful signal for detecting the movement of that muscle and / or joint and / or limb to be strengthened and / or subjected to computerized physiotherapy protocols; - this device is useful for making deafblind people communicate with each other or with the external environment through the use of a tactile alphabet chosen from the group including: Braille, Malossi, Deaf-blind manual or Lorm;
- detto dispositivo è in forma miniaturizzata applicabile su qualsiasi parte del corpo di un bambino; - said device is in miniaturized form applicable to any part of a child's body;
- detto dispositivo è gestibile da un computer dotato di una qualsiasi piattaforma operativa nota. - said device can be managed by a computer equipped with any known operating platform.
DETTAGLIATA DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
ESEMPIO 1 EXAMPLE 1
Viene di seguito illustrata la struttura di un dispositivo possibile secondo l’invenzione. The structure of a possible device according to the invention is illustrated below.
Componentistica: Components:
All’interno del dispositivo sono stati collocati/integrati: Inside the device have been placed / integrated:
- 5 sensori di flessione (uno per dito) che permettono di associare alla flessione delle dita ulteriori comandi e controlli, oltre che riconoscere alfabeti tattili più complessi in cui la configurazione della flessione delle dita è associata a lettere e/o simboli, come ad esempio la Lingua Italiana dei Segni (LIS). - 5 flexion sensors (one for each finger) that allow you to associate further commands and controls to the flexion of the fingers, as well as recognize more complex tactile alphabets in which the configuration of the flexion of the fingers is associated with letters and / or symbols, such as for example the Italian Sign Language (LIS).
- sensori di tocco, ad esempio sensori di tocco capacitivi o pulsanti in grado di riconoscere più segnali (e.g., sfioramenti, pressioni), che permettono di riconoscere le stimolazioni tattili utilizzate in alfabeti come ad esempio il Malossi e che permettono di inglobare il dispositivo in una scocca siliconica che rendono il dispositivo impermeabile e ne migliorano durabilità e sicurezza; - touch sensors, for example capacitive touch sensors or buttons able to recognize multiple signals (e.g., touches, pressures), which allow to recognize the tactile stimulations used in alphabets such as Malossi and which allow to incorporate the device into a silicone shell that makes the device waterproof and improves durability and safety;
- attuatori, ad esempio motori vibranti, attuatori vibrotattili button-style (con ellittico interno) o attuatori lineari piezoelettrici, al fine di minimizzare l’eventuale attrito con componenti esterne; - actuators, for example vibrating motors, button-style vibrotactile actuators (with internal elliptical) or piezoelectric linear actuators, in order to minimize any friction with external components;
- un’unità inerziale a 6 (accelerometro, giroscopio ) o 9 gradi di libertà (accelerometro, giroscopio, magnetometro) che permette di riconoscere il movimento e l’orientazione della mano nello spazio e di associare ai suddetti movimenti ulteriori comandi e controlli. - an inertial unit with 6 (accelerometer, gyroscope) or 9 degrees of freedom (accelerometer, gyroscope, magnetometer) that allows you to recognize the movement and orientation of the hand in space and to associate additional commands and controls with the aforementioned movements.
- una batteria ricaricabile durante l’utilizzo e di connessione Bluetooth Low Energy e USB. - a rechargeable battery during use and Bluetooth Low Energy and USB connection.
Una unità centrale del dispositivo (che si indossa sul dorso della mano) in cui detta unità centrale è stata separata, dal punto di vista “logico”, dalla parte che si indossa sul palmo della mano. Questa separazione/struttura oltre a migliorare la durabilità del dispositivo rende sostituibile la parte che si pone sul palmo della mano in caso di logorio o rottura della stessa. A central unit of the device (which is worn on the back of the hand) in which said central unit has been separated, from a "logical" point of view, from the part that is worn on the palm of the hand. This separation / structure, in addition to improving the durability of the device, makes the part placed on the palm of the hand replaceable in case of wear or breakage of the same.
Con le indicazioni riportate nelle Figure 8-9 della presente domanda di brevetto, un tecnico medio esperto dell’arte è capace di costruire la scheda elettronica del dispositivo in accordo con la presente invenzione. With the indications shown in Figures 8-9 of this patent application, an average technician skilled in the art is able to build the electronic board of the device in accordance with the present invention.
Struttura meccanica Mechanical structure
L’elettronica e la struttura meccanica del dispositivo sono state progettate per rendere completamente automatico l’assemblaggio delle componenti, mediante l’utilizzo di un circuito stampato rigido/flessibile a doppio strato in grado di supportare tutte le componenti. The electronics and mechanical structure of the device have been designed to make the assembly of the components completely automatic, through the use of a rigid / flexible double-layer printed circuit capable of supporting all the components.
Di particolare rilievo è la soluzione adottata per incorporare tutte le componenti all’interno del dispositivo: ripiegando su loro stesse delle “alette” nel circuito è possibile incorporare tutte le componenti utilizzando un solo circuito stampato. Of particular importance is the solution adopted to incorporate all the components inside the device: by folding the "wings" on themselves into the circuit, it is possible to incorporate all the components using a single printed circuit.
Sulla parte superiore delle aree sensibili è stata collocata la rappresentazione in Braille delle lettere corrispondenti alle suddette aree sensibili (compatibili con l’alfabeto Malossi). The Braille representation of the letters corresponding to the aforementioned sensitive areas (compatible with the Malossi alphabet) has been placed on the upper part of the sensitive areas.
Le modifiche alla forma permettono di inglobare il dispositivo in una mescola siliconica ipoallergenica. The changes to the shape allow to incorporate the device in a hypoallergenic silicone compound.
Funzionalità: Functionality:
Tutti i sensori e gli attuatori nel dispositivo sono stati resi completamente riconfigurabili e riprogrammabili via software: in questo modo il dispositivo non supporta esclusivamente sistemi di comunicazione basati sul metodo Malossi, ma qualsiasi alfabeto basato sul tatto, come ad esempio la LIS, il Deaf-blind manual, e altri sistemi di comunicazione semplificati, ivi inclusa la cosiddetta comunicazione funzionale per l’apprendimento. La riconfigurazione via software permette all’utente con minorazioni sensomotorie, a un suo assistente, o a un tecnico di definire nuovi alfabeti o sistemi di comunicazione e interazione. All sensors and actuators in the device have been made completely reconfigurable and reprogrammable via software: in this way the device does not only support communication systems based on the Malossi method, but any alphabet based on touch, such as LIS, the Deaf- blind manual, and other simplified communication systems, including so-called functional communication for learning. Reconfiguration via software allows the user with sensorimotor impairments, his assistant, or a technician to define new alphabets or communication and interaction systems.
Il software per gestire il dispositivo secondo l’invenzione è reperibile al sito internet www.dbglove.com. The software to manage the device according to the invention can be found on the website www.dbglove.com.
Avendo svincolato il dispositivo secondo l’invenzione da un particolare linguaggio, esso si presta ad ulteriori utilizzi potenziali quali, ad esempio, l’utilizzo in campo riabilitativo come strumento di rilevazione e ricostruzione remota dei movimenti della mano. Having released the device according to the invention from a particular language, it lends itself to further potential uses such as, for example, use in the rehabilitation field as a tool for detecting and remotely reconstructing hand movements.
Avendo reso il sistema completamente riconfigurabile via software, è possibile definire nuovi linguaggi o sistemi di interazione personalizzati in base alle esigenze del’utente o al contesto applicativo del dispositivo. Having made the system completely reconfigurable via software, it is possible to define new languages or customized interaction systems based on the user's needs or the application context of the device.
Il dispositivo dunque è in grado di essere utilizzato da una persona senza alcuna alfabetizzazione e di portarla alla conoscenza e all’utilizzo completo di un alfabeto basato sul tatto. The device is therefore able to be used by a person without any literacy and to bring him to the knowledge and complete use of an alphabet based on touch.
Grazie alle varianti strutturali, il dispositivo può essere utilizzato da chi conosce il Braille (ma non il Malossi) e viceversa. Thanks to the structural variants, the device can be used by those who know Braille (but not Malossi) and vice versa.
ESEMPIO 2 EXAMPLE 2
Viene di seguito illustrata la struttura di un dispositivo possibile secondo l’invenzione, particolarmente adatto alla valutazione della capacità motoria residua della mano di un soggetto affetto da compromissioni dell’apparato muscoloscheletrico e alla riabilitazione, anche da remoto, della funzionalità della mano. The structure of a possible device according to the invention is shown below, particularly suitable for assessing the residual motor capacity of the hand of a subject affected by impaired musculoskeletal apparatus and for the rehabilitation, even remotely, of the functionality of the hand.
Componentistica: Components:
All’interno del dispositivo sono stati collocati/integrati: Inside the device, the following have been placed / integrated:
- 5 sensori di flessione (uno per dito) che permettono di riconoscere la flessione e l’estensione delle dita, ivi inclusa la velocità nella flessione e nell’estensione delle stesse. - 5 flexion sensors (one for each finger) that allow you to recognize the flexion and extension of the fingers, including the speed in flexion and extension of the same.
-attuatori, ad esempio motori vibranti, attuatori vibrotattili button-style (con ellittico interno) o attuatori lineari piezoelettrici, al fine di fornire una stimolazione tattile all’utente con minorazioni sensomotorie utile a segnalare il dito da muovere, a indicare la forza impressa al movimento e a simulare un ritorno di forza, aumentando l’intensità della vibrazione all’aumentare della flessione delle dita, quasi a simulare un oggetto afferrato; -actuators, for example vibrating motors, button-style vibrotactile actuators (with internal elliptical) or piezoelectric linear actuators, in order to provide tactile stimulation to the user with sensorimotor impairments useful to signal the finger to be moved, to indicate the force exerted on the movement and to simulate a return of force, increasing the intensity of the vibration as the flexion of the fingers increases, almost simulating a gripped object;
- un’unità inerziale a 6 (accelerometro, giroscopio ) o 9 gradi di libertà (accelerometro, giroscopio, magnetometro) che permette di riconoscere il movimento, l’orientazione e la configurazione della mano nello spazio, unitamente a valutarne eventuali spasmi muscolari. - an inertial unit at 6 (accelerometer, gyroscope) or 9 degrees of freedom (accelerometer, gyroscope, magnetometer) that allows you to recognize the movement, orientation and configuration of the hand in space, together with evaluating any muscle spasms.
- una batteria ricaricabile durante l’utilizzo e di connessione Bluetooth Low Energy e USB. - a rechargeable battery during use and Bluetooth Low Energy and USB connection.
Una unità centrale del dispositivo (che si indossa sul dorso della mano) in cui detta unità centrale è stata separata, dal punto di vista “logico”, dalla parte che si indossa sul palmo della mano. Questa separazione/struttura oltre a migliorare la durabilità del dispositivo rende sostituibile la parte che si pone sul palmo della mano in caso di logorio o rottura della stessa. A central unit of the device (which is worn on the back of the hand) in which said central unit has been separated, from a "logical" point of view, from the part that is worn on the palm of the hand. This separation / structure, in addition to improving the durability of the device, makes the part placed on the palm of the hand replaceable in case of wear or breakage of the same.
Con le indicazioni riportate nelle Figure 8-9 della presente domanda di brevetto, un tecnico medio esperto dell’arte è capace di costruire la scheda elettronica del dispositivo in accordo con la presente invenzione. With the indications shown in Figures 8-9 of this patent application, an average technician skilled in the art is able to build the electronic board of the device in accordance with the present invention.
Struttura meccanica Mechanical structure
L’elettronica e la struttura meccanica del dispositivo sono simili a quelle previste nell’esempio 1, a eccezione dei sensori di tocco, che non richiedono la presenza delle corrispondenti lettere in Braille, in quanto il dispositivo in questo caso si rivolge a utenti vedenti. The electronics and mechanical structure of the device are similar to those provided in example 1, with the exception of the touch sensors, which do not require the presence of the corresponding letters in Braille, as the device in this case is aimed at sighted users.
Funzionalità: Functionality:
I sensori presenti nel dispositivo possono essere utilizzati per acquisire, su canali di acquisizione separati, la flessione di ciascun dito e il movimento della mano, al fine di ottenere una rappresentazione del movimento della mano in tracciati che possono essere analizzati, convertire in immagini tridimensionali, o trasmessi a un elaboratore remoto per l’analisi e la visualizzazione dei segnali. Il medico che si occupa della valutazione della capacità motoria residua della mano può far vibrare un attuatore per stimolare il paziente che indossa il guanto a effettuare un movimento particolarmente significativo per la diagnosi di una condizione clinica, ad esempio facendo vibrare l’indice per segnalare al paziente di flettere l’indice. Inoltre, in contesti riabilitativi, il dispositivo può automaticamente controllare l’accensione e l’intensità delle vibrazioni nelle varie zone della mano per simulare un ritorno di forza, come se il paziente afferrasse un oggetto. The sensors present in the device can be used to acquire, on separate acquisition channels, the flexion of each finger and the movement of the hand, in order to obtain a representation of the movement of the hand in traces that can be analyzed, convert into three-dimensional images, or transmitted to a remote computer for the analysis and visualization of the signals. The doctor who evaluates the residual motor capacity of the hand can vibrate an actuator to stimulate the patient wearing the glove to make a movement that is particularly significant for the diagnosis of a clinical condition, for example by vibrating the index finger to signal to the patient to flex the index finger. In addition, in rehabilitation contexts, the device can automatically control the ignition and intensity of vibrations in the various areas of the hand to simulate a return of force, as if the patient were grabbing an object.
I segnali acquisiti dal guanto possono essere analizzati da un software in grado di riconoscere automaticamente i pattern tipici di un movimento sintomatico di condizioni patologiche. The signals acquired by the glove can be analyzed by software capable of automatically recognizing the typical patterns of a symptomatic movement of pathological conditions.
Inoltre, i segnali acquisiti possono essere confrontati con segnali precedentemente acquisiti dallo stesso paziente al fine di valutare il miglioramento, nel corso del tempo, a seguito di terapie riabilitative. Furthermore, the acquired signals can be compared with signals previously acquired by the same patient in order to evaluate the improvement, over time, following rehabilitation therapies.
Inoltre, il dispositivo si presta a scenari di telemedicina: i segnali acquisiti possono essere trasmessi a un elaboratore a distanza e utilizzati per ottenere una rappresentazione tridimensionale della mano al fine di permettere a un medico di visualizzare il movimento realizzato dal paziente a casa. Furthermore, the device lends itself to telemedicine scenarios: the acquired signals can be transmitted to a remote computer and used to obtain a three-dimensional representation of the hand in order to allow a doctor to visualize the movement made by the patient at home.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102017000014209A IT201700014209A1 (en) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Useful device for communication and interaction based on gestures and touch. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102017000014209A IT201700014209A1 (en) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Useful device for communication and interaction based on gestures and touch. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| IT201700014209A1 true IT201700014209A1 (en) | 2018-09-14 |
Family
ID=59521193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT102017000014209A IT201700014209A1 (en) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Useful device for communication and interaction based on gestures and touch. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT201700014209A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992018925A1 (en) * | 1991-04-20 | 1992-10-29 | W. Industries Limited | Haptic computer output device |
| WO2004114107A1 (en) * | 2003-06-20 | 2004-12-29 | Nadeem Mohammad Qadir | Human-assistive wearable audio-visual inter-communication apparatus. |
| US20160171907A1 (en) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Imaging gloves including wrist cameras and finger cameras |
-
2017
- 2017-03-14 IT IT102017000014209A patent/IT201700014209A1/en unknown
Patent Citations (3)
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