IT201800003887U1 - Virtual reality and artificial intelligence platforms for the use of exoskeletons as aids to the person in sport, play, education, space, work, health - Google Patents
Virtual reality and artificial intelligence platforms for the use of exoskeletons as aids to the person in sport, play, education, space, work, healthInfo
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
di una domanda di brevetto per MODELLO DI UTILITÀ avente per titolo: of a patent application for a UTILITY MODEL entitled:
Piattaforme di realtà virtuale e di intelligenza artificiale per l'uso di esoscheletri come supporti alla persona nello sport, nel gioco, nella educazione, nello spazio, nel lavoro, per la salute. Virtual reality and artificial intelligence platforms for the use of exoskeletons as supports for the person in sport, play, education, space, work, health.
CAMPO DELL'INVENZIONE FIELD OF THE INVENTION
l'impiego di piattaforme di Realtà Virtuale e di Intelligenza Artifìciale, si unisce alle nuove applicazioni della robotica e della biorobotica per gli esoscheletri. . Oggi il presente trovato offre uno strumento di possibilità di miglioramento della qualità della vita a basso costo e ad alto valore aggiunto. the use of Virtual Reality and Artificial Intelligence platforms joins the new applications of robotics and biorobotics for exoskeletons. . Today the present invention offers a tool for the possibility of improving the quality of life at a low cost and with a high added value.
Si definiscono i modi che la persona deve applicare per eseguire il compito preferito, oppure liberamente muoversi. Il Sistema "Body-Mind" integra la realtà virtuale del sistema virtuale con i segnali biorobotici necessari al movimento che provengono dal corpo della persona, per cooperare al movimento desiderato, atteso e necessario, del corpo stesso. Si avrà una azione bella, controllata da computer nella acquisizione dei dati per il programma, e dal software dei controllori. E' molto forte e positiva la sensazione emotiva, fisiologica, psicologica ed umana che la persona prova nel sentire di comandare il proprio corpo con il consenso naturale che viene dalla propria propriocezione, e nell' avvertire la possibilità eseguibile di movimenti We define the ways that the person must apply to perform the preferred task, or freely move. The "Body-Mind" system integrates the virtual reality of the virtual system with the biorobotic signals necessary for movement that come from the person's body, to cooperate with the desired, expected and necessary movement of the body itself. You will have a nice, computer controlled action in the data acquisition for the program, and by the controllers software. The emotional, physiological, psychological and human sensation that the person feels in feeling that he is in command of his body with the natural consent that comes from his own proprioception, and in perceiving the executable possibility of movements is very strong and positive.
STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE
Lo stato della tecnica indica che oggi per poter interpretare la realtà virtuale non si ha nessuna applicazione molto forte e integrata, che si traduca in piattaforme per il controllo del movimento di una persona. Quindi bisogna fare una piattaforma di Realtà Virtuale per potere applicarla al di fuori dei programmi di calcolo e di grafica. Questa nuova funzione della piattaforma è utile perché permette di utilizzare tutte le proposte di realtà virtuali dell'ultima generazione, e affrontare nuovi forti sviluppi per cinque aspetti, cioè gioco, lavoro in industria, educazione, sport e salute. The state of the art indicates that today in order to interpret virtual reality there is no very strong and integrated application, which translates into platforms for controlling the movement of a person. So you need to create a Virtual Reality platform to be able to apply it outside of calculation and graphics programs. This new function of the platform is useful because it allows to use all the virtual reality proposals of the latest generation, and to face new strong developments for five aspects, namely play, work in industry, education, sport and health.
Il sistema umano in questi decenni si è abituato alla intelligenza artificiale e alla biorobotica, protagonisti di comportamenti programmati e sicuri anche a difesa della salute e della integrità del corpo e dello spirito umano. The human system in recent decades has become accustomed to artificial intelligence and biorobotics, protagonists of programmed and safe behaviors also in defense of the health and integrity of the human body and spirit.
Anche la ingegneria e il design dei sistemi contribuiscono ad offrire possibilità innovative e nuove, che integrano molto spesso i desideri della persona con la realtà della vita quotidiana, affrancata dai suoi vincoli e disponibile alle sue aperture. Systems engineering and design also contribute to offering innovative and new possibilities, which very often integrate the desires of the person with the reality of everyday life, freed from its constraints and available at its openings.
I singoli tasselli di questa realtà mentale e fisica, e comunque umana, si sono intrecciati con la civiltà culturale e lo sviluppo civile e sociale in molte parti del mondo, in questi ultimi decenni di comunicazione pervasiva e di condivisione delle esperienze globali. "Corpo - mente" diventa sempre più un binomio indissolubile, sul quale si rimodella la realtà quotidiana, in base ai desideri e alle necessità giornaliere di ogni essere umano. The single pieces of this mental and physical reality, and in any case human, have been intertwined with cultural civilization and civil and social development in many parts of the world, in recent decades of pervasive communication and sharing of global experiences. "Body - mind" becomes more and more an indissoluble binomial, on which daily reality is reshaped, based on the wishes and daily needs of every human being.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURA BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figura 1. Figure 1.
La figura 1 descrive come si parta dal progetto di integrazione tra Body Shell, con sensori, motori, processori, wifi, comunicazione, la piattaforma di Realtà Virtuale e la piattaforma di Intelligenza Artificiale. In tale schema la persona agisce con esoscheletri, che ricevono i comandi per il moto dal controllore. Figure 1 describes how to start from the integration project between Body Shell, with sensors, motors, processors, wifi, communication, the Virtual Reality platform and the Artificial Intelligence platform. In this scheme the person acts with exoskeletons, which receive the commands for motion from the controller.
La Figura 2 mostra un aspetto di un movimento secondo le regole della locomozione umana, programmata nel processore di controllo, che utilizza i motori per eseguire il movimento Figure 2 shows an aspect of a movement according to the rules of human locomotion, programmed in the control processor, which uses the motors to perform the movement
La Figura 3 mostra un sistema completo di esoscheletro, montato sul corpo umano e divenuto integrale, e un device di realtà virtuale. Figure 3 shows a complete exoskeleton system, mounted on the human body and become integral, and a virtual reality device.
La Figura 4 mostra sul corpo un sistema di realtà virtuale, e attraverso il ginocchio, le gambe, le mani realizza il moto. Figure 4 shows on the body a virtual reality system, and through the knee, the legs, the hands it realizes the motion.
La Figura 5 riguarda un esempio molto semplice con l'uso delle capacità umane in un certo tipo di attività, Figure 5 concerns a very simple example with the use of human skills in a certain type of activity,
La Figura 6 mostra la possibilità di agire in modo molto autonomo e innovativo in base a come si muovono il braccio, la gamba, ed altro. Figure 6 shows the possibility of acting in a very autonomous and innovative way based on how the arm, leg, and more move.
La Figura 7 mostra lo schema logico ed operativo del sistema. I sistemi sensoriali per la Realtà Virtuale utilizzano la visione, il tatto, la voce. Figure 7 shows the logical and operating scheme of the system. The sensory systems for Virtual Reality use vision, touch, voice.
La Figura 8 esprime un passo successivo di interazione tra la persona e il mondo reale e virtuale. I sistemi virtuali di visione, tatto, voce interagiscono con la piattaforma di Realtà Virtuale; si ha una valutazione della interazione, espressa anche da un segnale vocale, o una parola. Figure 8 expresses a next step of interaction between the person and the real and virtual world. The virtual systems of vision, touch, voice interact with the Virtual Reality platform; there is an evaluation of the interaction, also expressed by a vocal signal, or a word.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
I singoli componenti dalla piattaforma di Realtà Virtuale, con visione, tatto, voce, e gli algoritmi della piattaforma di Intelligenza Artificiale provocano il movimento della persona, che con diverse parti del corpo può muoversi , attraverso la percezione logica ed emozionale della situazione, per il gioco, il lavoro, l'educazione, lo sport, il medicale, lo spazio. Il sistema utilizza la Realtà Virtuale con una piattaforma che opera con Intelligenza Artificiale, in modo che alla fine si ha la azione dell'esoscheletro, nelle sue funzioni, e dei singoli componenti. The individual components of the Virtual Reality platform, with vision, touch, voice, and the algorithms of the Artificial Intelligence platform cause the movement of the person, who with different parts of the body can move, through the logical and emotional perception of the situation, for the play, work, education, sport, medical, space. The system uses Virtual Reality with a platform that operates with Artificial Intelligence, so that in the end there is the action of the exoskeleton, in its functions, and of the individual components.
Sono necessari un calcolatore di base e la rete internet per i collegamenti, con le aggiunte di Wi-Fi, di Bluetooth, di programmi di Intelligenza Artificiale, e con programmi da sviluppare dalla piattaforma iniziale di Realtà Virtuale. Si ha la necessità di usare tutta la teoria e tutti gli algoritmi che riguardano il movimento, il controllo, la automazione e la robotica, che siano di supporto ed aiuto nei movimenti del corpo, nella interpretazione della mente. A basic computer and internet network are required for connections, with the additions of Wi-Fi, Bluetooth, Artificial Intelligence programs, and with programs to be developed from the initial Virtual Reality platform. It is necessary to use all the theory and all the algorithms concerning movement, control, automation and robotics, which are of support and help in the movements of the body, in the interpretation of the mind.
Il materiale che può costituire un "body-mind" è la somma integrata di hardware e software. Hardware sono i sistemi di calcolo e di comunicazione, con ogni device che supporta le funzioni necessarie e che abbiamo già riportato. Inoltre, va subito applicato tutto il gruppo di elementi di biorobotica, che sono da alloggiare come "body shell" sul corpo umano. Sono in particolare motori, schede di controllo, driver, encoder, sensori del movimento e della forza. Sono indispensabili ogni sensore che sia necessario, e memorie ampie per gestire Deep Learning e Social Learning, come implicito nella piattaforma di Intelligenza Artificiale. Il progetto della parte di biorobotica deve essere ben applicato, in tempi e modi naturali, offrendo le migliori prestazioni. The material that can constitute a "body-mind" is the integrated sum of hardware and software. Hardware are the computing and communication systems, with each device supporting the necessary functions that we have already reported. In addition, the whole group of biorobotics elements, which are to be housed as a "body shell" on the human body, must be immediately applied. They are in particular motors, control boards, drivers, encoders, motion and force sensors. Every sensor that is necessary, and large memories are essential to manage Deep Learning and Social Learning, as implicit in the Artificial Intelligence platform. The design of the biorobotics part must be well applied, in natural times and ways, offering the best performance.
Oltre alla sua natura fisica, la persona porta avanti dei sistemi esoscheletrici con il proprio codice, che lo aiutano nel movimento e eventualmente impongono movimenti che più si associano a quelli virtuali. In sostanza il cervello, partendo dalla realtà virtuale, comanda alla fine il movimento. L'azione è svolta anche dalla persona, che praticamente esegue quello che la realtà virtuale propone come un'ipotesi di realtà, che è amata con emozioni forti e simpatiche. In addition to his physical nature, the person carries out exoskeletal systems with his own code, which help him in movement and eventually impose movements that are more associated with virtual ones. Basically the brain, starting from virtual reality, ultimately controls the movement. The action is also carried out by the person, who practically executes what virtual reality proposes as a hypothesis of reality, which is loved with strong and sympathetic emotions.
Quindi la figura 1 mostra come una persona possa indossare sistematicamente un sistema virtuale, (e parliamo per esempio di visione), per costruire un qualcosa che piace, attraverso dati virtuali, e quindi inventandosi per esempio una festa da ballo, una discesa con gli sci, una bella nuotata oppure una passeggiata nel bosco. So figure 1 shows how a person can systematically wear a virtual system, (and let's talk about vision for example), to build something they like, through virtual data, and then inventing for example a dance party, a ski descent , a nice swim or a walk in the woods.
Con l'esoscheletro, per il movimento, si può agire anche spontaneamente, guidati dalla biorobotica, alla quale chiedere aiuto per le migliori condi zioni dinamiche. With the exoskeleton, for movement, you can also act spontaneously, guided by biorobotics, to which you can ask for help for the best dynamic conditions.
Nel movimento può avvenire la migliore condizione dinamica e cinematica del corpo, e quindi di nuovo acquisire risorse di realtà virtuale. In movement, the best dynamic and kinematic condition of the body can occur, and thus again acquire virtual reality resources.
La figura 1 mostra che la persona inventa la funzione di divertimento che gli piace, ad esempio il ballo, lo sci, la passeggiata nel bosco, una passeggiata in posti nuovi, la visita a un museo, una ginnastica speciale sincronizzata, un percorso specializzato in salita. Un programma richiamato dall'Intelligenza Artificiale lancia il programma corrispondente dell'esoscheletro che quindi esegue il movimento di aiuto alla persona che si rende presente nel ballo, nello sci, nelle visite, nelle varie situazioni previste.. Figure 1 shows that the person invents the fun function he likes, for example dancing, skiing, a walk in the woods, a walk in new places, a visit to a museum, a special synchronized gymnastics, a course specialized in climb. A program called up by the Artificial Intelligence launches the corresponding program of the exoskeleton which then performs the movement of help to the person who becomes present in the dance, in the skiing, in the visits, in the various foreseen situations.
Il design deve seguire in parallelo ogni fase di progetto, suggerendo o imponendo le soluzioni più belle e gradite, e che si integrino con l'ambiente e con le condizioni psicologiche dei protagonisti. The design must follow each phase of the project in parallel, suggesting or imposing the most beautiful and appreciated solutions, and which integrate with the environment and with the psychological conditions of the protagonists.
La realtà virtuale applicata al progetto di biorobotica lo porta finalmente anche verso il mondo dell'intrattenimento, del divertimento, dello sport leggero, della passeggiata piacevole e della fatica fisica semplice e di soddisfazione, con il piacere della attività fisica e mentale. Ecco come opera il sistema in sviluppo. Virtual reality applied to the biorobotics project finally leads him to the world of entertainment, fun, light sport, pleasant walk and simple and satisfying physical fatigue, with the pleasure of physical and mental activity. This is how the developing system works.
La persona sceglie il tipo di attività tra quelli proposti dal programma Body-Mind, che sono sportivi per la corsa, il tennis, il calcetto, il pingpong, il tiro a volo, l'automobilismo, le arte marziali, il nuoto, ed altri. Inoltre deve scegliere / può scegliere quale supporto di biorobotica accettare e gradire, se solo sugli arti inferiori o solo superiori o su tutto il corpo, busto e collo compresi. Qui la scelta attiva i diversi software preparati per l'esecuzione controllata, desiderata. Libera del movimento, garantendo una forte sicurezza all'utente, sportivo di alta qualità o semplice dilettante di sport. The person chooses the type of activity among those proposed by the Body-Mind program, which are sports for running, tennis, soccer, table tennis, skeet shooting, motor racing, martial arts, swimming, and others . Furthermore, he / she must choose / can choose which biorobotic support to accept and like, if only on the lower limbs or only on the upper limbs or on the whole body, including the bust and neck. Here the choice activates the different software prepared for the desired controlled execution. Free of movement, ensuring a strong safety to the user, high quality sportsman or simple sports amateur.
In tale modo dall' archivio di tutti i programmi, dalla rete o da cloud, si scarica solo la parte specifica e personale del controllo motorio biorobotico, che sostituisce lo zoccolo duro del programma. In this way, from the archive of all programs, from the network or from the cloud, only the specific and personal part of the biorobotic motor control is downloaded, which replaces the hard core of the program.
In questa fase, se avviene per la prima volta, l'utente deve fornire una fotografia o più fotografie, sulle parti anatomiche che vuole siano protette da Body Shell per comandare in via biorobotica. Sono piedi, ginocchia, gambe, braccia, gomito, collo, busto, ed eventualmente altre. I dati fotografici, completi e chiari, sono supportati anche dalla immagine di una lunghezza standard, in modo che la figura permetta di creare, in Solidworks, una immagine di Body Shell da costruire con stampante 3D, e da fornire all'utente con tutte le verifiche e le sicurezze, al minor costo possibile . In this phase, if it happens for the first time, the user must provide a photograph or more photographs, on the anatomical parts that he wants to be protected by the Body Shell to control in a biorobotic way. They are feet, knees, legs, arms, elbow, neck, torso, and possibly others. The photographic data, complete and clear, are also supported by the image of a standard length, so that the figure allows to create, in Solidworks, a Body Shell image to be built with a 3D printer, and to be supplied to the user with all the checks and securities, at the lowest possible cost.
Il forte passo avanti verso Body-Mind è l'introduzione della realtà virtuale, che avviene mettendo a disposizione le apparecchiature di Virtual Reality (da qui VR Device), gli accessori di collegamento, cioè cavi, fili, batterie, ed altro, e in particolare il software di ogni device e dell'intero sistema di VR. The strong step towards Body-Mind is the introduction of virtual reality, which takes place by making available the Virtual Reality equipment (hence VR Device), the connection accessories, i.e. cables, wires, batteries, and more, and in particular the software of each device and of the entire VR system.
Questa attrezzatura deve essere bella, comoda, affidabile, ricca di prestazioni, facile da collegare con il sistema Body-Shell, e di grande appagamento per l'utente. This equipment must be beautiful, comfortable, reliable, rich in performance, easy to connect with the Body-Shell system, and highly satisfying for the user.
Le attuali più diffuse attrezzature di realtà virtuale sono numerose: The current most popular virtual reality equipment are numerous:
Occhiali visivi di VR, da indossare normalmente, VR visual glasses, for normal wear,
Sistemi visivi di esplorazione, Visual exploration systems,
Sistemi aptici di presa e di manipolazione, Haptic gripping and manipulation systems,
Sistemi di navigazione con automobili o biciclette virtuali, con la sensazione virtuale del comando del movimento da parte dell'utente; Sistemi virtuali di movimentazione con spostamento virtuale di oggetti, Navigation systems with virtual cars or bicycles, with the virtual sensation of the user's movement control; Virtual handling systems with virtual movement of objects,
Sistemi di training per l'azione e il comando, ove l'uso di VR permette di allenarsi, imparare, insegnare Training systems for action and command, where the use of VR allows you to train, learn, teach
I risultati di un progetto restano sempre elementi fondamentali per valutarlo. I risultati di questo progetto sono intesi verso la mano come estremità la più intelligente dell'uomo, ma in realtà verso tutto ciò che è l'interazione tra l'uomo e il mondo, i collegamenti verso il mondo esterno, e anche quello interno psicologico ed emozionale. Tutti i collegamenti devono essere verificati, sottolineati, utilizzati per la migliore qualità possibile della vita. The results of a project always remain fundamental elements for evaluating it. The results of this project are intended towards the hand as the most intelligent extremity of man, but in reality towards everything that is the interaction between man and the world, the connections to the external world, and also to the psychological internal one. and emotional. All connections must be checked, underlined, used for the best possible quality of life.
Si vuole quindi subito mettere in evidenza che i due poli fondamentali del sistema sono la realtà virtuale di sistemi virtuali commerciali, a basso costo, utilizzabili da chiunque anche in forme diverse, e, come secondo polo, il sistema esoscheletrico cioè Body Shell. We therefore want to immediately highlight that the two fundamental poles of the system are the virtual reality of commercial virtual systems, at low cost, usable by anyone even in different forms, and, as a second pole, the exoskeletal system, that is Body Shell.
Quindi vogliamo costruire un qualcosa che sia usato, presentato, vissuto, captato in tv, capito con musiche e frasi. Questa proposta indica una propria visione e quindi con questa realtà virtuale si possono spostare gli oggetti e lo stesso corpo, muovendo i motori del body Shell verso una partecipazione fisica e mentale completa e appagante. So we want to build something that is used, presented, experienced, captured on TV, understood with music and phrases. This proposal indicates one's own vision and therefore with this virtual reality objects and the body itself can be moved, moving the engines of the body Shell towards complete and satisfying physical and mental participation.
Le note dalle figure 1 a 8 sono significative. Le Figure illustrano bene i concetti base del presente trovato. La Figura 1 mostra che il sistema si appoggia sui metodi di realtà virtuale, e si hanno quale esempi gli occhiali, i guanti, i sistemi di interazione. Nell' ambiente in sostanza la persona crea il mondo virtuale al quale si appoggia e che si sovrappone al mondo reale, aggiungendo o togliendo immagini e informazioni secondo necessità dedicate. The notes from Figures 1 to 8 are significant. The Figures illustrate well the basic concepts of the present invention. Figure 1 shows that the system relies on virtual reality methods, and we have as examples glasses, gloves, interaction systems. In the environment, the person essentially creates the virtual world on which he relies and which overlaps the real world, adding or removing images and information according to dedicated needs.
La Figura 2 mostra che il sistema si muove secondo i desideri della persona ed è controllato dai motori, in modo automatico, come potrebbe essere nel campo del lavoro industriale dove spessissimo i movimenti sono di tipo robotico.La Figura 3 mostra che già queste realtà presentano casi diversi che mostrano come il corpo umano e i desideri umani di movimento possano diventare punti strategici di vita, come condizioni di miglioramento. Sono senz'altro più positive che non quelle di molti sistemi di gioco simulato con il computer, dove quello che eseguiamo è semplicemente un rimbalzo con movimenti che costruiamo senza nessuna coscienza e senza la misura di quello che viene fatto, Figure 2 shows that the system moves according to the wishes of the person and is controlled by motors, in an automatic way, as it could be in the field of industrial work where very often the movements are robotic. Figure 3 shows that these realities already present different cases that show how the human body and human desires for movement can become strategic points of life, as conditions for improvement. They are certainly more positive than those of many computer simulated game systems, where what we perform is simply a bounce with movements that we build without any consciousness and without the measure of what is being done,
La Figura 4 mostra che la realtà percepita si appoggia completamente su quella reale con l'aiuto della piattaforma di Intelligenza Artificiale. La Figura 5 indica che si realizza una forte applicazione dell'unione tra sistema rigido e inflessibile e la realtà virtuale con l'intelligenza artificiale, verso un comportamento umano. Figure 4 shows that the perceived reality completely leans on the real one with the help of the Artificial Intelligence platform. Figure 5 indicates that there is a strong application of the union between rigid and inflexible system and virtual reality with artificial intelligence, towards human behavior.
Il presente trovato tratta di strumenti metodologici, mentali, psicologici, creativi, con la nascita di rapidi disegni, di colori, di bellezza che sono elementi fondamentali per una bella qualità della vita, che è accresciuta dall'arricchimento culturale e da un divertimento sostanziale. The present invention deals with methodological, mental, psychological, creative tools, with the birth of rapid drawings, colors, beauty which are fundamental elements for a beautiful quality of life, which is increased by cultural enrichment and substantial enjoyment.
Nella Figura 6 si considera come questa realtà costituisce la struttura, diversa da uomo a uomo e da donna a donna, ma la base meccanica storica è nota, sempre unitamente al discorso di emozionalità, di logica, di funzionalità. La Figura 7 è sistemistica e mostra che i dati sensoriali sono recepiti dalla persona e sono trasmessi al processore, che, applicando le regole della Intelligenza Artificiale, crea le condizioni per il comportamento del sistema operativo, che la persona indossa, come esoscheletro . I dati sono memorizzati e salvati in Deep Learning. In Figure 6 we consider how this reality constitutes the structure, different from man to man and from woman to woman, but the historical mechanical basis is known, always together with the discourse of emotionality, logic, functionality. Figure 7 is systems and shows that sensory data are received by the person and are transmitted to the processor, which, by applying the rules of Artificial Intelligence, creates the conditions for the behavior of the operating system, which the person wears, as an exoskeleton. The data is stored and saved in Deep Learning.
La Figura 8 è sintetica. Mostra che il comando aziona l'esoscheletro, con la piattaforma di Intelligenza Artificiale che esprime le scelte funzionali per il movimento. Figure 8 is concise. It shows that the command operates the exoskeleton, with the Artificial Intelligence platform expressing the functional choices for movement.
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IT202018000003887U IT201800003887U1 (en) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Virtual reality and artificial intelligence platforms for the use of exoskeletons as aids to the person in sport, play, education, space, work, health |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
IT (1) | IT201800003887U1 (en) |
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2018
- 2018-12-06 IT IT202018000003887U patent/IT201800003887U1/en unknown
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