ITMO20130253A1 - Simulatore di assenza di peso - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“Simulatore di assenza di peso”

La presente invenzione ha per oggetto un simulatore di assenza di peso per la fluttuazione di un utilizzatore.

In particolare, la presente invenzione ha per oggetto un simulatore di assenza di peso per la fluttuazione di un utilizzatore come attività ricreativa per esempio nel contesto di un parco giochi, oppure come simulatore di assenza di peso per la formazione professionale di personale specializzato, per esempio di piloti d’aviazione oppure sommozzatori o ancora paracadutisti.

Il simulatore di assenza di peso per la fluttuazione di un utilizzatore trova vantaggioso impiego soprattutto in tutti gli ambiti ludici nei quali è ricercata una particolare attività di ricreazione dal notevole effetto emozionale, come una fluttuazione di un utilizzatore in condizioni simulate di assenza di peso oppure di una passeggiata condotta in condizioni simulate di ridotta presenza di peso dell’utilizzatore.

Allo stato dell’arte, esistono dei simulatori che tendono a riprodurre una situazione di sospensione dell’utilizzatore per mezzo di funi elastiche agganciate da una parte alla sommità di un telaio di supporto che si erge per diversi metri di altezza dal terreno e dalla parte opposta sono fissate ad una imbragatura calzata dall’utilizzatore stesso. Inizialmente l’utilizzatore è a livello del terreno e le funi sono tese verso il basso perché tendono a contrastare il peso della persona vincolata nell’imbragatura. Secondo la tecnica nota, per amplificare l’effetto di sospensione temporanea creata dalle funi elastiche, i simulatori possono presentare in corrispondenza della base del telaio di supporto un tappeto elastico che funziona da trampolino di partenza per avviare l’effetto di rimbalzo elastico e di slancio dell’utilizzatore.

Infatti, una volta che l’utilizzatore è assicurato all’imbragatura può spingersi verso l’alto sfruttando contemporaneamente l’elasticità del tappeto elastico ed il richiamo delle funi elastiche fissate all’imbragatura che accompagnano l’ascesa. Successivamente l’utilizzatore ricade con una corsa frenata verso il tappeto elastico per il successivo salto di ascesa.

Sostanzialmente, i simulatori noti allo stato dell’arte comprendono un telaio di supporto, generalmente cilindrico con alla base il tappeto elastico; queste forme contemporaneamente definiscono anche il volume massimo impiegabile dall’utilizzatore durante i salti di simulazione di assenza di peso. Questo confinamento è principalmente dovuto ad una caratteristica intrinseca del telaio e degli elementi che compongono il simulatore tipico allo stato dell’arte, secondo il quale la sospensione dell’utilizzatore avviene prevalentemente sul posto senza possibilità di spostamenti in senso orizzontale e/o trasversale durante le ascese e le ricadute.

Generalmente i simulatori che funzionano nel modo sopra descritto, sono affetti da una serie di svantaggi e comportano delle limitazioni che ne riducono notevolmente la fruibilità e l’impatto emotivo dell’utilizzatore che vuole sperimentare una simulazione di fluttuazione in assenza o quasi di peso.

Come qui sopra accennato, i simulatori noti allo stato dell’arte non permettono uno spostamento di avanzamento dell’utilizzatore mentre fluttua e/o rimbalza in seguito ad un impulso scambiato col tappeto elastico.

In altri termini, l’utilizzatore non può cambiare posizione traslando bensì può solo rimbalzare e/o fluttuare per un certo tempo ma in corrispondenza della stessa posizione di partenza dalla quale è iniziata la simulazione. Un altro svantaggio che affligge i simulatori allo stato dell’arte è che sono generalmente poco flessibili in termini di utilizzo, vale a dire che non sono tarabili sulle caratteristiche dell’utilizzatore, ovvero statura e peso. Dal momento che le funi elastiche ed il tappeto elastico sono sempre uguali, questo comporta che un utilizzatore più pesante potrebbe trovarsi svantaggiato mentre un utilizzatore leggero (come per esempio un bambino) potrebbe venire catapultato in alto con troppa violenza o ad altezze al limite della sicurezza del simulatore stesso.

Un ulteriore svantaggio dei simulatori noti allo stato dell’arte è la limitata possibilità di movimento dell’utilizzatore durante la fluttuazione, proprio perché questa avviene in una fase di tempo piuttosto limitata. Questo non permette all’utilizzatore di assumere assetti molto diversi da quello di una normale postura eretta.

In questo ambito, il compito tecnico della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un simulatore di assenza di peso per la fluttuazione di un utilizzatore esente dagli inconvenienti sopra citati.

E’ scopo della presente invenzione mettere a disposizione un simulatore di assenza di peso per la fluttuazione di un utilizzatore che permette maggiori possibilità di utilizzo rispetto a quanto è normalmente possibile e di compensare completamente l’effetto del peso dell’utilizzatore (quindi dell’accelerazione gravitazionale ed in parte anche delle forze d’inerzia in genere).

E’ altresì scopo dell’invenzione mettere a disposizione un simulatore di assenza di peso per la fluttuazione di un utilizzatore tale da essere adattivo, cioè in grado di compensare le differenti caratteristiche dell’utilizzatore di volta in volta coinvolto nell’esperienza della simulazione, senza alcuna limitazione di assetto e di movimenti dello stesso utilizzatore. In altri termini, il simulatore di assenza di peso secondo la presente invenzione è in grado di assecondare i movimenti e la postura dell’utilizzatore compensando sempre in modo efficace il peso dello stesso.

Questi ed altri scopi sono sostanzialmente raggiunti da un simulatore di assenza di peso per la fluttuazione di un utilizzatore secondo quanto descritto in una o più delle unite rivendicazioni.

Le rivendicazioni dipendenti corrispondono a possibili forme di realizzazione dell’invenzione.

In particolare, il simulatore di assenza di peso permette all’utilizzatore di riprodurre una passeggiata nello spazio contrastando quasi completamente l’effetto del peso che ovviamente sul suolo terrestre è maggiormente avvertito.

In altri termini, il simulatore oggetto della presente invenzione, consente ad un utilizzatore di potersi spostare proprio come stesse camminando normalmente, ma soggetto ad una accelerazione gravitazionale minore rispetto a quella terrestre. In questo modo ogni gesto fatto da un passo al successivo come normalmente si è abituati fare durante una camminata, grazie al simulatore viene amplificato producendo spostamenti in particolare in avanti ed in alto che sono molto maggiori di quelli normalmente sperimentati.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente chiari dalla descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita e non esclusiva di un simulatore di assenza di peso per la fluttuazione di un utilizzatore secondo la presente invenzione.

Tale descrizione è fornita con riferimento alle unite figure, anch’esse aventi scopo puramente esemplificativo e pertanto non limitativo, in cui: - la figura 1 illustra una vista prospettica di un simulatore di assenza di peso in una configurazione d’uso in accordo con la presente invenzione; - la figura 2 illustra una vista prospettica del simulatore di figura 1 in una diversa configurazione d’uso;

- la figura 3 illustra una vista prospettica del simulatore di figura 1 con alcune parti nascoste ed in una ulteriore e diversa configurazione d’uso; - la figura 4 illustra una vista prospettiva del simulatore di figura 1 con alcune parti nascoste per renderne meglio visibili altre.

- la figura 5 illustra una vista prospettica di un simulatore di assenza di peso in una diversa forma realizzativa in accordo con la presente invenzione;

- la figura 6 è una vista laterale di un simulatore di assenza di peso in una ulteriore e diversa forma realizzativa in accordo con la presente invenzione;

- la figura 7 è una vista prospettica di una ulteriore forma di realizzazione del simulatore secondo la presente invenzione.

Nelle figure annesse è stato complessivamente illustrato un simulatore di assenza di peso per la fluttuazione di un utilizzatore 100 in accordo con una forma realizzativa preferita della presente invenzione e dove tale simulatore di assenza di peso è indicato complessivamente con il numero di riferimento 1.

Preferibilmente, l’utilizzatore 100 del simulatore può avere un peso compreso tra un valore minimo di circa 20 Kg ed un valore massimo di circa 140 Kg.

Il simulatore di assenza di peso 1 secondo la forma realizzativa preferita ed illustrata nelle annesse figure 1-4, comprende i principali elementi qui sotto introdotti in una descrizione sintetica.

Il simulatore di assenza di peso 1 comprende dei mezzi di aggancio 20 per vincolare e trattenere temporaneamente il corpo di un utilizzatore 100, dei mezzi di compensazione 30 vincolati ai mezzi di aggancio ed adatti a compensare il peso del corpo dell’utilizzatore 100 e provvedere al sollevamento e/o spostamento dello stesso in uno spazio libero 200 secondo una configurazione d’uso del simulatore 1.

Il simulatore di assenza di peso 1 comprende inoltre un elemento di supporto 40 vincolato ai mezzi di compensazione 30 e strutturato in modo tale da reggere un peso comprendente almeno il peso del corpo di un utilizzatore 100 ed il peso di tutti gli elementi sopra elencati, preferibilmente collegati “in cascata” a partire da esso, cioè i mezzi di aggancio 20 ed i mezzi di compensazione 30.

Per meglio comprendere il funzionamento e lo schema delle forze attive sul simulatore 1 durante una configurazione d’uso oppure di riposo, si considera il riferimento orizzontale come sistema di riferimento di base. Preferibilmente, l’elemento di supporto 40 è vincolato ad una struttura rigida e/o fissa oppure direttamente ad una parete o al pavimento di un fabbricato, che a titolo di esempio funge da riparo dove al suo interno è installato il simulatore di assenza di peso 1.

In altri termini, uno o più simulatori di assenza di peso 1 possono essere alloggiati in un riparo coperto e/o chiuso come un capannone o uno spazio sufficientemente grande per creare una zona di ricreazione o di allenamento.

Preferibilmente, tutti gli elementi sopra elencati e quelli che in modo più specifico saranno illustrati qui di seguito, sono realizzati in metallo, per esempio con una struttura a traliccio tubolare saldata e/o imbullonata oppure possono essere realizzati con materiali compositi o in lega leggera lavorata di macchina utensile.

Di seguito vengono descritti in modo esauriente tutti gli elementi sopra elencati e tutti i componenti aggiuntivi compresi nel trovato della presente invenzione e non ancora introdotti.

I mezzi di aggancio 20 comprendono un elemento di appoggio 21 adatto ad interagire con una parte del corpo dell’utilizzatore 100. Preferibilmente, l’elemento di appoggio 21 è sagomato su di un lato anteriore 21a per alloggiare una porzione del corpo di un utilizzatore 100 come, a titolo di esempio, la schiena e/o la parte lombare posteriore avvolgendole almeno parzialmente, in modo da lasciare libere di muoversi le estremità di braccia, gambe e testa. L’elemento di appoggio 21 presenta sul lato opposto al suddetto lato anteriore 21a un lato posteriore 21b.

Preferibilmente, il suddetto elemento di appoggio 21 presenta un piano prevalente di giacitura “P”, cioè l’elemento di appoggio 21 è realizzato in modo tale da presentare una forma prevalentemente piana per esempio in corrispondenza del lato posteriore 21b.

L’elemento di appoggio 21 è fissato ai mezzi di aggancio 20 per mezzo di collegamenti meccanici preferibilmente mobili e regolabili nella posizione. Preferibilmente, il movimento dell’elemento di appoggio 21 rispetto ai mezzi di aggancio avviene lungo una direzione perpendicolare al piano di giacitura “P”, ovvero secondo un asse “X”.

Pertanto, il collegamento tra l’elemento di appoggio 21 e i mezzi di aggancio 20 comprende una struttura che consente lo spostamento dell’elemento di appoggio 21 lungo l’asse “X” perpendicolare al piano di giacitura “P”. Preferibilmente, in aggiunta alla traslazione lungo l’asse “X”, l’elemento di appoggio 21 è girevolmente vincolato rispetto ai mezzi di aggancio 20 attorno all’asse “X” per mezzo di un perno o sistema simile. Lo spostamento e soprattutto la regolazione dello spostamento dell’elemento di appoggio 21 rispetto ai mezzi di aggancio 20 avviene grazie a dei mezzi di regolazione 50.

Preferibilmente i mezzi di regolazione 50 comprendono un pantografo oppure a quadrilatero articolato azionati da un sistema vite senza fine e boccola filettata che permette di convertire il movimento rotatorio della vite in uno traslatorio della boccola lungo la direzione dell’asse “X”, dove la boccola è fissata ad una estremità del pantografo o del quadrilatero articolato.

I mezzi di regolazione 50 conservano la possibilità che l’elemento di appoggio 21 sia ugualmente girevole attorno all’asse “X”, come sopra descritto. In alternativa ad un movimento meccanico azionato per esempio a mano, i mezzi di regolazione 50 possono comprendere un sistema di azionamento con motore elettrico e switch di fine corsa. Questa eventuale soluzione non è illustrata nelle figure annesse.

Preferibilmente, l’elemento di appoggio 21 può essere composto da un telaio metallico disposto in corrispondenza del lato posteriore 21b tale da supportare una parte di appoggio sagomata anatomicamente e realizzata in fibra di vetro, disposta in corrispondenza del lato anteriore 21a. In alternativa, l’elemento di appoggio 21 può essere realizzato interamente in un polimero plastico caricato, avente quindi elevate caratteristiche meccaniche.

Preferibilmente, l’elemento di appoggio 21 prevede l’attacco di spallacci e/o fasce inguinali per la tenuta sicura del corpo di un utilizzatore 100 senza affaticamento o eccessive pressioni delle fasce in alcune zone del corpo.

I mezzi di aggancio 20 come sopra descritti presentano un collegamento con i mezzi di compensazione 30, in particolare secondo la forma realizzativa preferita della presente invenzione, i mezzi di compensazione 30 presentano una prima estremità 31 vincolata ai mezzi di aggancio 20 ed una seconda estremità 32 vincolata all’elemento di supporto 40.

Preferibilmente, i collegamenti meccanici in corrispondenza della prima estremità 31 e della seconda estremità 32 dei mezzi di compensazione 30 possono comprendere delle cerniere semplici, oppure delle cerniere multiple (ovvero strutturate in modo tale da avere due assi di rotazione perpendicolari tra loro), oppure giunti sferici snodati oppure soluzioni meccaniche simili.

Preferibilmente, i mezzi di compensazione 30 comprendono almeno un elemento elastico 33, adatto ad effettuare per esempio un effetto di richiamo da una posizione estesa ad una posizione raccolta dei mezzi di compensazione 30 durante il funzionamento del simulatore 1.

Preferibilmente, insieme all’elemento elastico 33 è associato un elemento smorzatore 34a,34b in modo tale che l’elemento elastico 33 e l’elemento smorzatore 34a,34b collaborino sinergicamente secondo un equilibrio di forze prestabilito al fine di realizzare una fluttuazione simulata nella quale l’utilizzatore 100 non avverte il peso del proprio corpo, o almeno lo avverte solo parzialmente, sia che esso abbia in appoggio a terra almeno un piede o una qualsiasi parte del corpo o che sia completamente sospeso nello spazio libero 200.

L’elemento elastico 33 può comprendere, a titolo di esempio, una fune elastica a trazione adatta ad un uso professionale/industriale con inserti di rinforzo in Kevlar e una camicia di protezione esterna per evitare danni alle fibre interne a causa di abrasioni e/o sfregamenti ottenuti con contatto con altri elementi.

Preferibilmente, l’elemento smorzatore 34a,34b comprende molle a gas e/o molle idrauliche del tipo a compressione oppure a trazione in base alle necessità d’impiego ed essendo preposte ad assorbire l’energia elastica residua di un elemento elastico ad esse associato. L’elemento smorzatore 34a,34b ha il compito di smorzare anche eventuali energie derivanti da forze d’inerzia agenti su una parte in movimento del simulatore 1.

La tipologia e le caratteristiche meccaniche dei componenti compresi nell’elemento smorzatore 34a,34b (per esempio la corsa dello stelo, il tipo di pistone e di valvole, ecc..), possono essere differenti in base alle forze che il simulatore 1 deve sollevare in accordo col tipo di simulazione prestabilita (per esempio la simulazione di assoluta assenza di peso oppure solo una riduzione parziale dell’accelerazione gravitazionale terrestre).

I mezzi di compensazione 30 comprendono inoltre un telaio di supporto 35 vincolato ai mezzi di aggancio 20. Pertanto, in corrispondenza della prima estremità 31 dei mezzi di compensazione 30 è previsto un telaio di supporto 35 preposto al collegamento con i mezzi di aggancio 20.

In una forma realizzativa del simulatore di assenza di peso 1 compresa nella presente invenzione e non illustrata nelle annesse figure, il collegamento tra i mezzi di compensazione 30 ed i mezzi di aggancio 20 avviene sostanzialmente per mezzo del suddetto telaio di supporto 35 attivo su di una porzione dei mezzi di aggancio 20 preferibilmente in corrispondenza del lato posteriore 21b dell’elemento di appoggio 21.

In una possibile soluzione della presente forma realizzativa, un’estremità del telaio di supporto 35 è collegata direttamente col lato posteriore 21b dell’elemento di appoggio 21 grazie ai mezzi di regolazione 50. L’estremità opposta del telaio di supporto 35 a titolo di esempio è collegata direttamente all’elemento di supporto 40.

Se si considera il telaio di supporto 35 come riferimento fisso, l’elemento di appoggio 21 risulta libero di traslare lungo l’asse “X” e di ruotare intorno all’asse “X”.

Inoltre, nella presente forma realizzativa l’elemento elastico 33 e l’elemento smorzatore 34a,34b sono attivi sul telaio di supporto 35, per esempio essendo collegati ad una estremità sul telaio di supporto 35 e all’estremità opposta all’elemento di supporto 40.

Preferibilmente, eventuali masse di contrappeso possono essere applicate ad almeno una estremità libera del telaio di supporto 35, ancora più preferibilmente tali masse sono disposte su due estremità libere del telaio di supporto 35 e distribuite lungo una linea orizzontale e parallela al piano di giacitura “P” dell’elemento di appoggio 21.

In una diversa forma realizzativa del presente trovato ed illustrata nella annesse figure 1-4, preferibilmente i mezzi di compensazione 30 comprendono una traversa 36 avente forma in pianta ad “U” ed incernierata con il suddetto telaio di supporto 35, preferibilmente conformato ad arco.

In altri termini, secondo la forma realizzativa illustrata in dettaglio nell’annessa figura 4, i mezzi di compensazione 30 presentano una traversa 36 incernierata alle proprie estremità libere 36a con il telaio di supporto 35 in modo che essi siano liberi di ruotare tra loro rispetto ad un asse di rotazione “Y”. Preferibilmente, l’asse di rotazione “Y” suddetto è disposto orizzontalmente.

Preferibilmente, le dimensioni e la geometria della traversa 36 e del telaio di supporto 35 sono tali da permettere una rotazione libera e completa a 360 gradi tra di essi.

I mezzi di compensazione 30 comprendono almeno un alloggiamento 37 preferibilmente due alloggiamenti 37 per disporre dei contrappesi 37a. Preferibilmente i due alloggiamenti 37 sono disposti rispettivamente in corrispondenza di estremità libere 35a di un telaio di supporto 35 e allineati lungo l’asse di rotazione “Y”.

Pertanto, i mezzi di aggancio 20 sono vincolati sulla traversa 36 dei mezzi di compensazione 30 in corrispondenza di una porzione compresa tra le estremità libere 35a del telaio di supporto 35, a titolo di esempio una porzione centrale e la traversa 36 è collegata in corrispondenza delle estremità libere 36a alle rispettive estremità libere 35a del telaio di supporto 35.

In dettaglio, l’elemento di appoggio 21 è collegato alla traversa 36 per mezzo dei mezzi di regolazione 50 mentre il telaio di supporto 35 è collegato ad altri eventuali elementi nei mezzi di compensazione 30 oppure direttamente all’elemento di supporto 40.

Alla luce della struttura così organizzata dei mezzi di compensazione 30, i mezzi di regolazione 50 permettono che il piano prevalente di giacitura “P” sia parallelo all’asse di rotazione “Y”, pertanto i mezzi di regolazione 50 sono interposti tra l’elemento di appoggio 21 e la traversa 36.

In altri termini, rispetto alla traversa 36 ed al telaio di supporto 35 se considerati come riferimenti fissi, l’elemento di appoggio 21 risulta libero di traslare lungo l’asse di “X” e di ruotare attorno ad esso.

Preferibilmente, i mezzi di compensazione 30 comprendono anche un elemento a leva 38 avente una testa 38a ed un piede 38b infulcrato ad una porzione dell’elemento di supporto 40 in un punto di fulcro “F”.

In particolare, la testa 38a dell’elemento a leva 38 è disposta dalla parte opposto del piede 38b rispetto al punto di fulcro “F”. Preferibilmente, il braccio della testa 38a rispetto al punto di fulcro “F” è maggiore rispetto al braccio del piede 38b rispetto al fulcro “F”. A titolo di esempio, il braccio del piede 38b dell’elemento a leva 38 rispetto al fulcro “F” può anche essere nullo in una diversa soluzione realizzativa, non illustrata, dell’elemento a leva 38.

In una diversa configurazione dell’elemento a leva 38, il piede 38b della leva 38 può essere un pezzo pieno a titolo di esempio metallico fissato sulla leva 38 in prossimità del punto di fulcro “F”. In questo modo il piede 38b della leva 38 funzione anche come massa di contrappeso rispetto alla testa 38a.

Preferibilmente, la testa 38a dell’elemento a leva 38 è vincolata al telaio di supporto 35.

Secondo la presente configurazione, preferibilmente la testa 38a dell’elemento a leva 38 è vincolata in una porzione centrale sul telaio di supporto 35 in modo tale che il telaio di supporto 35 possa ruotare, rispetto all’elemento a leva 38, intorno ad almeno due assi ortogonali tra loro.

Preferibilmente, gli assi suddetti giacciono su di un piano “S” verticale ed almeno uno degli assi è verticale.

L’elemento a leva 38 è tale da essere collegato con una estremità dell’elemento elastico 33 ed una estremità dell’elemento smorzatore 34 dei mezzi di compensazione 30, mentre le estremità opposte dei suddetti elementi sono collegate all’elemento di supporto 40.

In questo modo l’elemento a leva 38 è in grado di esercitare una reazione di contrasto rispetto all’entità delle masse sospese a valle della prima estremità 31 dei mezzi di compensazione 30.

In riferimento a quanto illustrato in figura 2, un elemento smorzatore 34a, a titolo di esempio una molla gas/idraulica in espansione, avente un’estremità fissata all’elemento di supporto 40 e l’estremità opposta fissata in prossimità del piede 38b dell’elemento a leva 38, è tale da creare una spinta sul piede 38b dell’elemento a leva 38 in grado di sollevare la testa 38a e tutto quello che ad essa è collegata (cioè per esempio un utilizzatore 100, i mezzi di aggancio 20 ed eventualmente il telaio di supporto 35 e la traversa 36 ed i contrappesi 37a).

L’elemento elastico 33, che per natura tende ad avvicinare le proprie estremità una all’altra, è fissato ad una estremità in prossimità della testa 38a dell’elemento a leva 38 mentre l’estremità opposta è fissata in un punto dell’elemento di supporto 40 in modo tale da sollevare la testa 38a dell’elemento a leva 38.

La collaborazione sinergica dei due elementi, elemento elastico 33 ed elemento smorzatore 34a, fissati da parti opposte rispetto al punto di fulcro “F” dell’elemento a leva 38, permette il sollevamento dell’utilizzatore 100 da terra.

Preferibilmente, i mezzi di compensazione 30 comprendono almeno un ulteriore elemento smorzatore 34b, collegato all’elemento a leva 38 dal lato opposto del fulcro F rispetto all’elemento smorzatore 34a e tale da esercitare una forza di trazione che tende a sollevare le masse sospese a valle della prima estremità 31 dei mezzi di compensazione 30. In altre parole, un elemento smorzatore 34b, a titolo di esempio una molla gas/idraulica in trazione, avente un’estremità fissata all’elemento di supporto 40 e l’estremità opposta fissata dal lato della testa 38a dell’elemento a leva 38 è tale da tirare verso l’alto la testa 38a dell’elemento a leva 38, concordemente alla direzione del vettore peso di tutti gli elementi ad essa collegati.

In sintesi, la collaborazione dell’elemento elastico 33 e degli elementi smorzatori 34a,34b fissati su entrambi i lati dell’elemento a leva 38 rispetto al punto di fulcro “F”, permette di compensare almeno in parte il peso di un utilizzatore 100 conferendo allo stesso una sensazione di fluttuazione nello spazio libero 200 durante l’utilizzo del simulatore di assenza di peso 1.

Preferibilmente, il raggiungimento preciso dell’equilibrio delle forze agenti sull’elemento a leva 38 è determinato dalle caratteristiche meccaniche degli elementi smorzatori 34a,34b, cioè molle gas/idrauliche e delle caratteristiche elastiche dell’elemento elastico 33, unitamente all’entità dei contrappesi 37a disposti negli alloggiamenti 37.

Un dispositivo frenante 34c può essere interposto tra l’elemento a leva 38 ed il supporto 40, al fine di frenare un movimento di discesa dell’utilizzatore 100. Preferibilmente il dispositivo frenante 34c comprende un martinetto, idraulico o pneumatico, dotato di uno strozzatore interno che rallenta l’estensione o la compressione del martinetto stesso. Nella forma di realizzazione illustrata in figura 1, il dispositivo frenante 34c, in forma di martinetto, presenta le proprie estremità collegate al supporto 40 ed all’elemento a leva 38, dal lato del piede 38b rispetto al fulcro “F”. In tal caso, durante la discesa dell’utilizzatore 100 il dispositivo frenante 34c tende ad accorciarsi, e grazie alla presenza del proprio smorzatore interno è in grado di rallentare la discesa dell’utilizzatore 100.

Pertanto, essendo le caratteristiche degli elementi meccanici come l’elemento elastico 33 e degli elementi smorzatori 34a,34b già definite in fase di progettazione e costruzione del simulatore di assenza di peso 1, preferibilmente l’entità dei contrappesi 37a è la variabile definita di volta in volta funzione delle specifiche (peso ed altezza) dell’utilizzatore 100.

In riferimento alla figura 5, viene illustrata di seguito una diversa forma realizzativa del simulatore di assenza di peso 1 e ricompresa nel concetto della presente invenzione.

Preferibilmente, secondo la presente forma realizzativa il simulatore di assenza di peso 1 non prevede uno spostamento lungo una linea di sviluppo “L”, infatti i mezzi di base 60 non sono qui compresi.

Pertanto, rispetto ad un sistema di riferimento fisso, per esempio il terreno Il simulatore di assenza di peso 1 è tale che l’utilizzatore 100 ha una proiezione verticale della propria posizione che cade sempre nello stesso punto. In altri termini, l’utilizzatore 100 non è in grado di traslare orizzontalmente e/o trasversalmente, sia contemporaneamente che in modo disgiunto.

Il simulatore 1 sostanzialmente permette delle rotazioni rispetto ad una terna di assi fissi e una traslazione secondo una traiettoria verticale “V” dell’utilizzatore 100.

Il simulatore di assenza di peso 1 comprende dei mezzi di compensazione 30 comprendenti un sistema di equilibratura 39 in alternativa agli elementi elastici 33 e agli elementi smorzatori 34a,34b.

In altre parole, il sistema di equilibratura 39 è tale da sostituire in questa forma realizzativa ogni elemento elastico 33 e/o elemento smorzatore 34a,34b.

Inoltre, il sistema di equilibratura 39 può essere utilizzato in una qualsiasi delle forme di realizzazione della presente invenzione.

Il sistema di equilibratura 39 è tale da equilibrare le forze agenti su di un utilizzatore 100 in movimento secondo una traiettoria verticale “V”.

Dal momento che l’utilizzatore 100 possiede una massa, le forze agenti su di esso durante un movimento lungo una traiettoria sono almeno la forza peso e le forze d’inerzia. Pertanto, il sistema di equilibratura 39 si prefigge lo scopo di compensare almeno in parte il peso e le forze d’inerzia agenti su di un utilizzatore 100 in movimento secondo una traiettoria verticale “V”. In dettaglio, il sistema di equilibratura comprende delle funi 39a collegate ad una estremità preferibilmente alla testa 38a dell’elemento a leva 38 ed all’estremità opposta le funi 39a sono collegate a dei contrappesi verticali 39b. I contrappesi verticali 39b sono tali da muoversi anch’essi secondo una traiettoria verticale “V”, ancora più preferibilmente sono disposti in una zona frontale rispetto all’utilizzatore 100 e spaziati trasversalmente per poter lasciare all’utilizzatore 100 un spazio aperto 200 nel quale muoversi liberamente. Preferibilmente i contrappesi verticali 39b sono realizzati in un materiale metallico per esempio ghisa.

Le funi 39a sono guidate durante la corsa che compie l’elemento a leva 38 da almeno una coppia di carrucole 39c disposte in modo da guidare le funi 39a dalla testa 38a dell’elemento a leva 38 ad una zona frontale dell’utilizzatore 100, fino a collegarsi ai contrappesi verticali 39b.

Preferibilmente, le funi 39a sono di materiale flessibile e resistente, per esempio sono realizzate in Kevlar oppure con un trefolo in acciaio.

Preferibilmente, secondo la presente forma realizzativa può essere prevista una demoltiplicazione delle forze agenti sull’utilizzatore 100 a carico del sistema di equilibratura 39, pertanto le carrucole 39c possono essere sostituite da almeno un paranco semplice o da un paranco doppio. In altre parole, il sistema di equilibratura 39 riduce l’entità delle forze agenti sull’utilizzatore 100 in movimento e quindi della massa dei contrappesi verticali 39b necessari, mediante l’interposizione tra di essi di almeno un paranco semplice o un paranco doppio.

Le carrucole/paranchi 39c sono supportati da una struttura ausiliare 39d vincolata ad un riferimento fisso, per esempio il terreno.

L’elemento a leva 38 è collegato alla propria estremità del piede 38b all’elemento di supporto 40 che, secondo la presente forma realizzativa, è fisso rispetto al sistema di riferimento considerato, cioè il terreno.

Preferibilmente, l’elemento di supporto 40 è una struttura metallica fissa ad un basamento o ad una struttura rigida.

In altre parole, il simulatore di assenza di peso 1 presenta l’elemento di supporto 40 vincolato al terreno o ad un supporto fisso.

In riferimento alla figura 6, viene illustrata di seguito una ulteriore e diversa forma realizzativa del simulatore di assenza di peso 1 e ricompresa nel concetto della presente invenzione.

Preferibilmente, secondo la presente forma realizzativa i mezzi di compensazione 30 comprendono un sistema di carrucole e/o paranchi in alternativa ad elementi elastici 33 ed elementi smorzatori 34a,34b.

I mezzi di compensazione 30 descritti come in figura 6 possono essere utilizzati in qualsiasi delle forme di realizzazione dell’invenzione.

In dettaglio, almeno una fune 39a è collegata ad una propria estremità all’elemento di supporto 40 e all’estremità opposta ad un punto preferibilmente centrale dell’elemento a leva 38.

La corsa della fune 39a è guidata da un sistema di almeno due carrucole, una carrucola 39c vincolata all’elemento di supporto 40 ed una carrucola libera 39e in grado di seguire lo sviluppo della fune 39a rispetto alla posizione dell’elemento a leva 38. In particolare, la carrucola libera 39e comprende un gancio per il trasporto di contrappesi 37a per compensare le forze agenti sull’utilizzatore 100 in movimento.

In accordo con un sistema di riferimento orizzontale, come per esempio il terreno, la carrucola libera 39e è tale che in una configurazione completamente abbassata dell’elemento a leva 38 la fune 39a è completamente estesa e la carrucola libera 39e assume la posizione più alta prestabilita.

Viceversa, in una configurazione in cui l’elemento a leva 38 è completamente alzato, la fune 39a è completamente retratta e la carrucola libera 39e, anche per effetto del peso dei contrappesi 37a, assume la posizione più bassa prestabilita.

La carrucola libera 39e è tale da supportare come sopra accennato, il peso dei contrappesi 37a che sono previsti per le caratteristiche specifiche dell’utilizzatore 100 cioè peso ed altezza.

In particolare nelle forme di realizzazione illustrate nelle figure 5 e 6, il simulatore secondo la presente invenzione può essere provvisto di uno schermo interattivo IS e/o di un tappeto mobile TM, come mostrato in figura 7. Lo schermo interattivo IS può essere posizionato in verticale, interposto tra l’utilizzatore 100 ed i contrappesi 39b. Tale schermo interattivo IS può essere utilizzato per la proiezione di immagini e/o filmati di varia natura con i quali l’utilizzatore può interagire, in modo noto, simulando azioni di sparo, di movimento o altro. Il tappeto mobile TM può essere collocato al disotto dell’utilizzatore 100, in modo che l’utilizzatore possa raggiungerlo quando si trova nella propria posizione inferiore. Il tappeto mobile TM può essere azionato in scorrimento dall’utilizzatore stesso, simulando una camminata o una corsa. Lo scorrimento del tappeto mobile TM potrebbe a sua volta essere utilizzato per comandare l’avanzamento delle immagini o del filmato proiettato sullo schermo IS. Vantaggiosamente, le sensazioni di fluttuazione e di galleggiamento a cui è soggetto un utilizzatore 100 sono compensate adeguatamente grazie alla correzione dell’entità della massa complessiva dei contrappesi 37a disposti nei rispettivi alloggiamenti 37. In altri termini, ad ogni altezza e peso dell’utilizzatore 100, il simulatore di assenza di peso 1 garantisce le stesse reazioni di leggerezza e fluttuazione nello spazio aperto 200 correggendo la massa dei contrappesi 37a.

Per esempio, nel caso di un utilizzatore 100 di un determinato peso sarà necessario un certo numero di contrappesi 37a mentre per un utilizzatore 100 di peso inferiore sarà necessario un numero maggiore di contrappesi 37a disposti negli alloggiamenti 37 del simulatore 1.

L’elemento di supporto 40 è vincolato ai mezzi di compensazione 30 ed è strutturato in modo tale da reggere un peso complessivo che comprende almeno il peso di un utilizzatore 100, il peso dei mezzi di aggancio 20 che supportano l’utilizzatore 100 ed il peso dei mezzi di compensazione 30, comprensivi dei contrappesi 37a.

In altri termini, l’elemento di supporto 40 ha caratteristiche meccaniche tali da sostenere il peso della propria struttura ed almeno il peso di tutti gli elementi sopra elencati che sono vincolati ad esso e possono essere sospesi da terra in una configurazione d’uso del simulatore di assenza di peso 1. Il peso sostenuto dall’elemento di supporto 40 può essere compreso tra un valore minimo di circa 270 Kg ed un valore massimo di circa 400 Kg.

Vantaggiosamente, l’elemento di supporto 40 del simulatore di assenza di peso 1 è scorrevolmente vincolato ad un elemento di base 60 estendentesi lungo una linea di sviluppo “L” definente una traiettoria di traslazione dei mezzi di aggancio 20 e quindi dell’utilizzatore 100.

L’elemento di base 60 è un elemento di aggancio e di guida dell’elemento di supporto 40, che presenta una linea “L” di sviluppo che si può articolare nello spazio in modo diverso, secondo un percorso che in lunghezza si sviluppa tra un minimo di circa 3 m ed un massimo di circa 21 m.

Preferibilmente, l’elemento di supporto 40 è scorrevole per mezzo di rulli 40a inseriti lungo guide 60a dell’elemento di base 60.

In particolare, una porzione dell’elemento di supporto 40 è realizzata secondo una struttura a carrello di scorrimento che preferibilmente scorre lungo ad un binario o guida definito dalla linea “L” di sviluppo dei mezzi di base 60.

In altri termini, il simulatore 1 è tale da procurare non solo una sensazione di fluttuazione all’utilizzatore 100, bensì permette anche un avanzamento e/o spostamento dell’utilizzatore 100 lungo una traiettoria che segue la linea “L” di sviluppo dell’elemento di base 60. Pertanto, quando l’utilizzatore 100 imprime con un piede o una mano (quando si trova capovolto) una spinta di avanzamento in direzione della linea di sviluppo “L” rispetto al terreno, il simulatore di assenza di peso 1 vede traslare l’elemento di supporto 40 lungo la guida dei mezzi di base 60. Pertanto, tanto più lungo e articolato è lo sviluppo della linea “L” tanto più lungo e coinvolgente sarà il percorso e l’esperienza che l’utilizzatore 100 del simulatore 1 è in grado di compiere in una condizione di assenza (o quasi) di peso. Il simulatore di assenza di peso 1 permette all’utilizzatore 100 di riprodurre una realistica “passeggiata lunare” contrastando quasi completamente l’effetto del peso che ovviamente sul suolo terrestre è maggiormente avvertito rispetto al suolo lunare a causa di una diversa e maggiore accelerazione gravitazionale.

Inoltre, l’azione dei mezzi di regolazione 50 è tale da regolare una distanza “d” tra il piano prevalente di giacitura “P” dell’elemento di appoggio 21 e detto asse di rotazione “Y” in funzione del peso di un utilizzatore 100.

In particolare, l’azione dei mezzi di regolazione 50 è tale da permettere la regolazione della distanza del baricentro di un utilizzatore 100 rispetto all’asse “Y” lungo il quale sono incernierati la traversa 36 ed il telaio di supporto 35.

Vantaggiosamente, la distanza “d” tra il piano di giacitura “P” dell’elemento di appoggio 21 e l’asse di rotazione “Y” è funzione del peso dell’utilizzatore 100 agganciato all’elemento di appoggio 21.

Vantaggiosamente, anche la posizione del baricentro di un utilizzatore 100 agganciato all’elemento di appoggio 21 è stabilita per mezzo di un algoritmo predisposto.

In altre parole, un algoritmo appositamente realizzato che raccoglie sostanzialmente dei dati statistici basati su di una popolazione di dati raccolti per esempio durante la fase di sviluppo del simulatore 1, consente di trovare la corretta posizione dell’utilizzatore 100 rispetto all’asse “Y” dei mezzi di aggancio 20 e l’entità corretta dei contrappesi 37a dei mezzi di sospensione 30.

Preferibilmente, il simulatore di assenza di peso 1 secondo la presente invenzione, può comprendere uno schermo di proiezione sul quale vengono proiettate delle immagini in ausilio alla simulazione di assenza di peso a cui è soggetto l’utilizzatore 100. Preferibilmente, lo schermo di proiezione è fissato ad una porzione dell’elemento di supporto 40 oppure ad una porzione della struttura ausiliaria 39d, vale a dire che è tale da seguire gli spostamenti dell’utilizzatore 100 durante l’esperienza della simulazione di assenza di peso. Lo schermo di proiezione non è illustrato nella annesse figure.

Si definisce quindi un procedimento per simulare un’assenza di peso per la fluttuazione di un utilizzatore 100, comprendente le fasi:

- predisporre un simulatore di assenza di peso 1 in base ad una forma realizzativa compresa nella presente invenzione come sopra descritta; - misurare il peso di un utilizzatore 100;

- stabilire mediate un algoritmo prestabilito il valore della massa complessiva da raggiungere con i contrappesi 37a sui mezzi di compensazione 30 in accordo con la misura del peso di detto utilizzatore 100;

- stabilire mediante un algoritmo prestabilito il valore di una distanza “d” relativa tra un piano prevalente di giacitura “P” dell’elemento di appoggio 21 (quindi del baricentro di un utilizzatore 100) e l’asse di rotazione “Y” relativo tra la traversa 36 ed il telaio di supporto 35 dei mezzi di compensazione 30;

- predisporre sul simulatore 1 la massa complessiva dei contrappesi 37a aggiungendo e/o togliendo in/da almeno un alloggiamento 37 per contrappesi 37a le masse corrispondenti fino a raggiungere il valore prestabilito;

- predisporre la distanza “d” calcolata, tra il piano prevalente di giacitura “P” e l’asse di rotazione “Y” relativa;

- vincolare un utilizzatore 100 all’elemento di appoggio 21.

Preferibilmente, l’algoritmo suddetto è eseguito da un PC ed una bilancia eventualmente collegata al PC stesso, costituiscono gli strumenti di ausilio che possono essere compresi nel simulatore di assenza di peso 1.

Il simulatore 1, in termini cinematici, è tale da avere numerosi gradi di liberà che per l’utilizzatore 100 si trasformano in una combinazione pressoché infinita di possibilità di posizionamento dell’estremità finale, ovvero l’elemento di appoggio 21.

Si fornisce di seguito un sintetico elenco, non limitativo, dei principali gradi di libertà compresi nella presente forma realizzativa del simulatore 1, facendo riferimento ad una posizione fissa come il terreno. L’utilizzatore 100 una volta agganciato sull’elemento di appoggio 21 può ruotare attorno all’asse “X” capovolgendosi, oppure può ruotare attorno all’asse “Y” invertendo la posizione fronte-retro. In aggiunta, esistono gli assi di rotazione giacenti sul piano “S” verticale. Una ulteriore rotazione per mezzo del fulcro “F” dell’elemento a leva 38 ed una traslazione di tutto il sistema lungo una traiettoria descritta dalla linea “L” di sviluppo dei mezzi di base 60 completa la descrizione essenziale dei cinematismi del simulatore 1.

Ulteriori forme di realizzazione del simulatore 1 comprese nella presente invenzione, posso presentare un diverso numero di gradi di libertà e diverse combinazione tra di essi.

In una ulteriore ed evoluta forma realizzativa del simulatore 1, non illustrata nelle annesse figure, i mezzi di compensazione 30 possono comprendere apparecchi elettronici di gestione delle molle gas/idrauliche (apertura/chiusura di una valvola idraulica, freni magnetici, ecc..) in modo da avere una compensazione attiva ed in tempo reale mediante un algoritmo gestito da un PC in funzione delle sollecitazioni che le articolazioni delle varie parti che compongono il simulatore 1 ricevono durante il movimento dell’utilizzatore 100. In questo modo la fluttuazione è ancora più realistica e il simulatore 1 potrebbe non necessitare di correggere le masse dei contrappesi 37a in quanto eventualmente corrette dall’azione controllata dell’impianto idraulico sopra descritto.

Vantaggiosamente, il simulatore di assenza di peso 1 è flessibile in termini di utilizzo, vale a dire che è configurabile di volta in volta sulle singole specifiche dell’utilizzatore, ovvero statura e peso. Questo comporta che, un utilizzatore più pesante (per esempio un adulto) prova le stesse sensazioni di fluttuazione di un utilizzare leggero (come per esempio un bambino).

Il numero notevole di gradi di libertà combinati tra loro, conferisce al all’utilizzatore 100 del simulatore 1 la possibilità di assumere assetti inusuali e senza limitazioni rispetto a quanto noto allo stato dell’arte.

Inoltre, vantaggiosamente, il numero di gradi di libertà del simulatore di assenza di peso 1 è in funzione dei vincoli introdotti tra i vari elementi che realizzano la struttura del simulatore 1 oltre che dal numero di elementi stessi compresi nel simulatore 1.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Simulatore di assenza di peso (1) per la fluttuazione di un utilizzatore (100 ), comprendente: - mezzi di aggancio (20) per un utilizzatore (100) adatti ad interagire con il corpo di una persona e strutturati per sollevare un peso pari almeno al peso di una persona; - mezzi di compensazione (30) aventi una prima estremità (31) vincolata a detti mezzi di aggancio (20) ed una seconda estremità (32) vincolata ad un elemento di supporto (40); - un elemento di supporto (40) vincolato a detti mezzi di compensazione (30) e strutturato in modo tale da reggere un peso comprendente almeno il peso di un utilizzatore (100), il peso di detti mezzi di aggancio (20), il peso di detti mezzi di compensazione (30); detti mezzi di compensazione (30) sono tali da equilibrare delle forze agenti su di un utilizzatore (100) in movimento secondo una traiettoria di traslazione, dette forze sono rappresentative di tutte le forze peso e d’inerzia agenti su di un utilizzatore (100) in movimento secondo detta traiettoria di traslazione.
2. 2. Simulatore (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto elemento di supporto (40) è scorrevolmente vincolato ad un elemento di base (60) tale da estendersi lungo una linea (“L”) definente una traiettoria di traslazione di detti mezzi di aggancio (20).
3. 3. Simulatore (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di compensazione (30) comprendono: almeno un elemento elastico (33); almeno un elemento smorzatore (34a,34b); un telaio di supporto (35), vincolato a detti mezzi di aggancio (20), ed una traversa (36), avente una forma a “U", tra loro incernierati in corrispondenza delle rispettive estremità libere (36a, 35a) attorno ad un asse di rotazione (“Y).
4. 4. Simulatore (1) secondo la rivendicazione 3, in cui detto asse di rotazione (“Y”) tra detta traversa (36) e detto telaio di supporto (35) è orizzontale.
5. 5. Simulatore (1) secondo la rivendicazione 3, in cui detti mezzi di aggancio (20) per un utilizzatore (100) comprendono un elemento di appoggio (21) per un utilizzatore (100), sagomato in modo tale da presentare un piano prevalente di giacitura (“P”), il quale è vincolato su detta traversa (36) preferibilmente in corrispondenza di una porzione compresa tra due estremità libere (35a) di detto telaio di supporto (35), detto piano prevalente di giacitura (“P”) di detto elemento di appoggio (21) essendo parallelo a detto asse di rotazione (“Y”).
6. 6. Simulatore secondo la rivendicazione 5, comprendente dei mezzi di regolazione (50) interposti tra detto elemento di appoggio (21) e detti mezzi compensazione (30), preferibilmente ad una traversa (36) di detti mezzi di compensazione (30), detti mezzi di regolazione (50) essendo strutturati in modo tale da permettere almeno uno spostamento di detto elemento di appoggio lungo una direzione perpendicolare (“X”) a detto piano di giacitura (“P”).
7. 7. Simulatore (1) secondo la rivendicazione 5, in cui detto elemento di appoggio (21) di detti mezzi di aggancio (20) è vincolato a detti mezzi di compensazione (30), preferibilmente ad una traversa (36) di detti mezzi di compensazione (30), per mezzo di una cerniera tale che detto elemento di appoggio presenti un asse di rotazione (“X”) perpendicolare a detto piano di giacitura (“P”).
8. 8. Simulatore (1) secondo una delle rivendicazioni da 3 a 7, in cui detti mezzi di compensazione (30) comprendono un elemento a leva (38) avente una testa (38a) presentante un vincolo in corrispondenza di una porzione preferibilmente centrale di detto telaio di supporto (35) ed un piede (38b) opposto a detta testa (38a) ed infulcrato su detto elemento di supporto (40), detto vincolo tra detta testa (38a) di detto elemento a leva (38) e detto telaio di supporto (35) essendo tale da permettere la rotazione libera intorno ad almeno due assi ortogonali tra loro e disposti su di un piano (“S”) preferibilmente verticale.
9. 9. Simulatore (1) secondo la rivendicazione 8, in cui detti mezzi di compensazione (30) comprendono almeno un elemento elastico (33) ed almeno un elemento smorzatore (34a) e in cui detti almeno un elemento elastico (33) ed almeno un elemento smorzatore (34a) sono collegati a detto elemento a leva (38) e sono tali da esercitare una reazione di contrasto rispetto all’entità delle masse sospese a valle di detta prima estremità (31) di detti mezzi di compensazione (30).
10. 10. Simulatore (1) secondo la rivendicazione 8, comprendente un dispositivo frenante (34c) interposto tra l’elemento a leva (38) ed il supporto (40), al fine di frenare un movimento di discesa dell’utilizzatore (100).
11. 11. Simulatore (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di compensazione (30) comprendono un sistema di equilibratura (39) di dette forze agenti su di un utilizzatore (100) in movimento secondo una traiettoria preferibilmente verticale (“V”).