ITPI970026A1

ITPI970026A1 - DEVICE FOR DETECTION OF THE FLEXURE OF A DISTAL ELEMENT WITH RESPECT TO AN ADJACENT PROXIMAL ELEMENT APPLICABLE TO A GLOVE

Info

Publication number: ITPI970026A1
Application number: IT97PI000026A
Authority: IT
Inventors: Andrea Scoglio; Luca Ferreti
Original assignee: Humanware S R L
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-10-16
Also published as: IT1295586B1; ITPI970026A0

Description

Descrizione dell 'invenzione industriale dal tìtolo: "DISPOSITIVO PER LA RILEVAZIONE DELLA FLESSIONE DI UN ELEMENTO DISTALE RISPETTO AD UN ELEMENTO PROSSIMALE ADIACENTE APPLICABILE AD UN GUANTO SENSORIZZATO DI INTERFACCIA TRA ELABORATORE ED OPERATORE E GUANTO SENSORIZZATO COSÌ OTTENUTO" Description of the industrial invention from the title: "DEVICE FOR DETECTION OF THE BENDING OF A DISTAL ELEMENT WITH RESPECT TO A PROXIMAL ADJACENT ELEMENT APPLICABLE TO A SENSORIZED GLOVE FOR INTERFACE BETWEEN COMPUTER AND OPERATOR AND A SENSORIZED GLOVE SO OBTAINED"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Ambito dell'invenzione Scope of the invention

La presente invenzione riguarda un guanto sensorizzato atto ad essere indossato da un operatore che, modificando la postura della propria mano, dialoga con un elaboratore attraverso un'interfaccia grafica. The present invention relates to a sensorized glove adapted to be worn by an operator who, by modifying the posture of his hand, communicates with a computer through a graphic interface.

Più precisamente, essa si riferisce ad un dispositivo per la rilevazione della flessione di un elemento distale rispetto ad un elemento prossimale adiacente, quali ad esempio due falangi consecutive di una mano, o una falange e il dorso della mano, atto ad essere applicato a tale guanto. More precisely, it refers to a device for detecting the flexion of a distal element with respect to an adjacent proximal element, such as for example two consecutive phalanges of a hand, or a phalanx and the back of the hand, adapted to be applied to this glove.

Inoltre, si riferisce ad un guanto che comprende un tale dispositivo ed è in grado di rilevare anche i movimenti di abduzione-adduzione delle dita rispetto alla mano. Furthermore, it refers to a glove which comprises such a device and is also capable of detecting the abduction-adduction movements of the fingers with respect to the hand.

Brevi cenni alla tecnica nota Brief notes on the known art

Sono già noti dispositivi di interfaccia avanzata del tipo a guanto aensorizzato, che permettono quanto sopra. Essi sono alternativi, e sotto molti aspetti migliorativi, degli ormai tradizionali sistemi di "tracking" e di interfaccia, tra i quali in particolare le tastiere, i joystick, i mouse, i trackball e le penne ottiche. Advanced interface devices of the aensorized glove type are already known, which allow the above. They are alternative, and in many respects improvement, of the now traditional "tracking" and interface systems, including in particular keyboards, joysticks, mice, trackballs and optical pens.

Un quadro completo dei principali tipi di guanti sensorizzati esistenti è riportato in "A Survey of Giovebased input", di David J. Sturman e David Zelter, IEEE Computer Graphics & Applications, January 1994. A complete picture of the main types of sensorized gloves in existence is reported in "A Survey of Giovebased input", by David J. Sturman and David Zelter, IEEE Computer Graphics & Applications, January 1994.

In particolare, uno dei guanti sensorizzati descritti in tale articolo, denominato come "Data-Glove" corrisponde sostanzialmente ad EP0211984. Esso riguarda, appunto, un dispositivo di interfaccia con un elaboratore basato sulla postura della mano di un operatore che lo indossa. Il guanto comprende mezzi che misurano direttamente la flessione e l'apertura delle dita, tramite sensori a flessione atti a rilevare sia il movimento relativo tra le falangi di ciascun dito che i movimenti di abduzioneadduzione tra le dita adiacenti. Inoltre rileva il movimento del palmo della mano, per mezzo di mezzi sensori della flessione trasversale del palmo. Come risulta dalla descrizione, i sensori di flessione sono a fibre ottiche e misurano la progressiva attenuazione della luce trasmessa in proporzione alla flessione delle fibre stesse. In particular, one of the sensorized gloves described in this article, referred to as "Data-Glove" substantially corresponds to EP0211984. It concerns, in fact, an interface device with a computer based on the posture of the hand of an operator wearing it. The glove comprises means which directly measure the flexion and opening of the fingers, by means of flexion sensors adapted to detect both the relative movement between the phalanges of each finger and the adduction-adduction movements between the adjacent fingers. It also detects the movement of the palm of the hand, by means of sensing means of the transverse flexion of the palm. As can be seen from the description, the bending sensors are optical fibers and measure the progressive attenuation of the transmitted light in proportion to the bending of the fibers themselves.

Un altro tipo di dispositivo di interfaccia è descritto in W094/12925. La misurazione della flessione delle dita è in esso effettuata mediante coppie di estensimetri che sono posti su lamine parallele al dorso delle dita e montate su relativi supporti incollati al tessuto di un guanto all'altezza di due elementi consecutivi delle dita, uno prossimale e l'altro distale. Per quanto riguarda la rilevazione del movimento di adduzione/abduzione delle dita, una ulteriore lamina si estende ad arco tra un sensore di rotazione e un supporto fissato ad un elemento prossimale. Another type of interface device is described in W094 / 12925. The measurement of the flexion of the fingers is carried out in it by means of pairs of strain gauges which are placed on plates parallel to the back of the fingers and mounted on relative supports glued to the fabric of a glove at the height of two consecutive elements of the fingers, one proximal and the other distal. As regards the detection of the adduction / abduction movement of the fingers, a further lamina extends in an arc between a rotation sensor and a support fixed to a proximal element.

I due esempi di cui sopra della tecnica nota, hanno il principale svantaggio di essere estremamente costosi e delicati, poco adatti ad una produzione su larga scala di guanti sensorizzati. The above two examples of the known art have the main disadvantage of being extremely expensive and delicate, not very suitable for a large-scale production of sensorized gloves.

E' scopo, invece, della presente invenzione fornire un dispositivo per la rilevazione della flessione di un elemento distale rispetto, ad un elemento prossimale adiacente, applicabile ad un guanto sensorizzato di interfaccia tra elaboratore ed operatore, in grado di essere di più semplice costruzione rispetto a quelli esistenti. Instead, the object of the present invention is to provide a device for detecting the flexion of a distal element with respect to an adjacent proximal element, applicable to a sensorized glove for interface between computer and operator, capable of being of simpler construction than to existing ones.

Un altro scopo della presente invenzione è fornire un tale dispositivo di interfaccia che sia economico da gestire e molto affidabile in termine di fedeltà di sensorizzazione . Another object of the present invention is to provide such an interface device which is economical to manage and very reliable in terms of sensorization fidelity.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è fornire un dispositivo di interfaccia tra elaboratore ed operatore del tipo a guanto sensorizzato che permetta la visualizzazione in modo indipendente del movimento di ciascuna falange e del movimento di abduzione-adduzione tra le dita. A further object of the present invention is to provide an interface device between computer and operator of the sensorized glove type which allows the independent visualization of the movement of each phalanx and of the abduction-adduction movement between the fingers.

Sintesi dell'invenzione Summary of the invention

Questi ed altri scopi vengono raggiunti dal dispositivo per la rilevazione della flessione di un elemento distale rispetto ad un elemento prossimale adiacente, tra loro girevolmente connessi, atto ad essere applicato ad un guanto sensorizzato di interfaccia tra un operatore ed un elaboratore elettronico, la cui caratteristica è di comprendere: un cavo teso tra detto elemento distale e detto elemento prossimale adiacente; mezzi di guida di detto cavo lungo una linea tangenziale rispetto a detti elementi prossimale e distale; mezzi sensori dello scorrimento relativo di detto cavo lungo detta linea tangenziale. These and other purposes are achieved by the device for detecting the bending of a distal element with respect to an adjacent proximal element, rotatably connected to each other, adapted to be applied to a sensorized glove for the interface between an operator and an electronic processor, the characteristic of which it comprises: a cable stretched between said distal element and said adjacent proximal element; means for guiding said cable along a tangential line with respect to said proximal and distal elements; means for sensing the relative sliding of said cable along said tangential line.

Il guanto sensorizzato secondo l'invenzione comprende mezzi di rilevazione della flessione di un elemento distale rispetto ad un elemento prossimale adiacente, e mezzi di rilevazione del movimento di abduzione-adduzione di un dito di detta mano rispetto ad un piano mediano, cioè parallelo al piano contenente il dorso della mano quando questa è distesa. La sua caratteristica è che i mezzi di rilevazione della flessione di un elemento distale rispetto ad un elemento prossimale adiacente comprendono il dispositivo di rilevazione di cui sopra. The sensorized glove according to the invention comprises means for detecting the flexion of a distal element with respect to an adjacent proximal element, and means for detecting the abduction-adduction movement of a finger of said hand with respect to a median plane, i.e. parallel to the plane containing the back of the hand when this is extended. Its characteristic is that the means for detecting the bending of a distal element with respect to an adjacent proximal element comprise the above detection device.

Preferibilmente, i mezzi di rilevazione del movimento di abduzione-adduzione comprendono un sensore di rotazione montato girevolmente rispetto al dorso di detto guanto, una coppia di aste parallele connesse a detto sensore di rotazione e una coppia di guide parallele fissate ad un elemento distale rispetto a tale sensore di rotazione e di impegno scorrevole di dette aste. Il movimento di abduzione-adduzione provoca lo scorrimento delle aste, solidali al sensore, nelle guide, provocando così la rotazione del sensore stesso. Preferably, the means for detecting the abduction-adduction movement comprise a rotation sensor mounted rotatably with respect to the back of said glove, a pair of parallel rods connected to said rotation sensor and a pair of parallel guides fixed to an element distal with respect to said rotation sensor and sliding engagement of said rods. The abduction-adduction movement causes the sliding of the rods, integral with the sensor, in the guides, thus causing the rotation of the sensor itself.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del dispositivo di interfaccia avanzata del tipo a guanto sensorizzato secondo la presente invenzione, risulteranno più chiaramente con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui: - la figura 1 mostra in vista schematica un guanto sensorizzato connesso ad un elaboratore tramite una interfaccia grafica; Further characteristics and advantages of the advanced interface device of the sensorized glove type according to the present invention will become clearer with the following description of an embodiment thereof, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which: Figure 1 schematically shows a sensorized glove connected to a computer by means of a graphic interface;

- la figura 2 mostra una pluralità di dispositivi di rilevazione della flessione secondo l'invenzione applicati ad un dito di un guanto sensorizzato; Figure 2 shows a plurality of bending detection devices according to the invention applied to a finger of a sensorized glove;

- la figura 3 mostra in vista in pianta i dispositivi di rilevazione di figura 2 comprendenti mezzi di guida di cavi tesi tra elementi distali ed elementi prossimali adiacenti ; Figure 3 shows a plan view of the detection devices of Figure 2 comprising guide means for cables stretched between distal elements and adjacent proximal elements;

- la figura 4 mostra in vista laterale il dito di figura 3 in due posizioni operative; Figure 4 shows a side view of the finger of Figure 3 in two operating positions;

- la figura 5 mostra in vista in pianta dall'alto un guanto sensorizzato secondo l'invenzione; Figure 5 shows a top plan view of a sensorized glove according to the invention;

- la figura 6 mostra in vista in pianta dall'alto i dispositivi di rilevazione di figura 2 comprendenti sensori di scorrimento dei cavi di tipo ad effetto HALL; - la figura 7 mostra una porzione di filo elettrico piatto, o fiat, su cui sono montati sensori connessi ai dispositivi di figura 5; Figure 6 shows a top plan view of the detection devices of Figure 2 comprising cable sliding sensors of the HALL effect type; - figure 7 shows a portion of flat electric wire, or fiat, on which sensors connected to the devices of figure 5 are mounted;

- le figure 8, 9 e 10 mostrano rispettivamente in vista in pianta dal basso, in vista in sezione longitudinale ed in vista in pianta dall'alto due dispositivi di rilevazione della flessione ed un dispositivo di rilevazione del movimento di abdu-adduzione di un dito. - Figures 8, 9 and 10 show respectively in plan view from below, in longitudinal section view and in plan view from above, two devices for detecting the flexion and a device for detecting the abduction movement of a finger .

Descrizione,di una forma realizzativa preferita Description of a preferred embodiment

Con riferimento alla figura 1, un guanto sensorizzato 1 è connesso, tramite cavi 2 e un supporto elettronico 3, ad un elaboratore 4, comprendente un monitor 5. With reference to Figure 1, a sensorized glove 1 is connected, by means of cables 2 and an electronic support 3, to a computer 4, comprising a monitor 5.

Il guanto 1, ad esempio in tessuto elastico quale Lycra®, comprende mezzi di rilevazione della flessoestensione delle falangi delle dita della mano che riveste, qui di seguito definita per semplicità come flessione, e mezzi di rilevazione della apertura delle dita, definita in linguaggio tecnico come movimento di abduzione -adduzione, o semplicemente abdu-adduzione, rispetto ad un piano mediano, cioè contenente il dorso della mano. The glove 1, for example in elastic fabric such as Lycra®, comprises means for detecting the flexion extension of the phalanges of the fingers of the hand it covers, hereinafter defined for simplicity as flexion, and means for detecting the opening of the fingers, defined in technical language as an abduction-adduction movement, or simply abdu-adduction, with respect to a median plane, that is, containing the back of the hand.

Il guanto sensorizzato 1 è pertanto un dispositivo d'interfaccia avanzata uomo-macchina, che permette ad un operatore, dopo ad averlo indossato, di registrare "realtime" la postura della propria mano, inviando i dati acquisiti all'elaboratore 4 dove vengono gestiti tramite un'interfaccia grafica. È così possibile far interagire la propria mano, tramite il guanto sensorizzato, con il computer, tramite ad esempio una mano grafica che simula quella dell'operatore. Come noto, le interfacce grafiche possono essere di diverso tipo, non solo mani grafiche, a seconda di campi applicativi specifici. The sensorized glove 1 is therefore an advanced man-machine interface device, which allows an operator, after wearing it, to record "realtime" the posture of his hand, sending the acquired data to the computer 4 where they are managed by a graphical interface. It is thus possible to have one's hand interact, through the sensorized glove, with the computer, for example by means of a graphic hand that simulates that of the operator. As known, graphic interfaces can be of different types, not only graphic hands, depending on specific application fields.

Con riferimento alla figura 2, un dito 6 del guanto 1 è atto a ricevere un dito di una mano dell'operatore, ad esempio l'indice, formato da tre falangi, una falange distale, una falange mediale ed una falange prossimale, articolate in successione. Pertanto, anche il dito 6 del guanto è suddiviso in tre porzioni, una porzione esterna 7, una porzione mediana 8 ed una porzione interna 9, a sua volta adiacente al dorso 10 del guanto 1. Le porzioni 7, 8 e 9 e il dorso 10 possono ruotare relativamente l'una rispetto all'altra, rispettivamente attorno ad assi 7a, 8a e 9a, corrispondenti agli assi di rotazione delle falangi della mano nel loro movimento di flessione. With reference to Figure 2, a finger 6 of the glove 1 is adapted to receive a finger of a hand of the operator, for example the index, formed by three phalanges, a distal phalanx, a medial phalanx and a proximal phalanx, articulated in succession. Therefore, the finger 6 of the glove is also divided into three portions, an external portion 7, a median portion 8 and an internal portion 9, in turn adjacent to the back 10 of the glove 1. Portions 7, 8 and 9 and the back 10 can rotate relatively with respect to each other, respectively around axes 7a, 8a and 9a, corresponding to the axes of rotation of the phalanges of the hand in their flexion movement.

Secondo l'invenzione, per calcolare la flessione di una porzione distale del guanto calzato sulla mano, ad esempio la porzione interna 9, o la porzione mediana 8, o la porzione esterna 7, rispetto ad una porzione prossimale adiacente, ad esempio rispettivamente il dorso 10 del guanto, o la porzione interna 9, o la porzione mediana 8, è previsto un dispositivo di rilevazione comprendente un cavo 11, teso tra l'elemento distale, 9 o 8 o 7, e l'elemento prossimale adiacente 10 o 9 o 8. Il cavo 11 è disposto lungo una linea tangenziale 13 rispetto al dito del guanto e sono previsti mezzi sensori 14 dello scorrimento relativo del cavo 11 lungo la linea tangenziale 13. Ad ogni movimento di flessione degli elementi distali rispetto a quelli prossimali attorno agli assi 7a, 8a o 9a, si determina un richiamo all'allungamento o, nel movimento di estensione, all'accorciamento, dei cavi 11, rilevabile dai sensori 14. I cavi 11 sono sostanzialmente inestensibili e una parte di essi è trattenuta nei sensori 14 per essere rilasciata, in modo controllato, solo in caso di flessione del relativo elemento distale. According to the invention, to calculate the flexion of a distal portion of the glove worn on the hand, for example the inner portion 9, or the median portion 8, or the outer portion 7, with respect to an adjacent proximal portion, for example respectively the back 10 of the glove, or the inner portion 9, or the median portion 8, a detection device is provided comprising a cable 11, stretched between the distal element, 9 or 8 or 7, and the adjacent proximal element 10 or 9 or 8. The cable 11 is arranged along a tangential line 13 with respect to the finger of the glove and sensor means 14 are provided for the relative sliding of the cable 11 along the tangential line 13. For each bending movement of the distal elements with respect to the proximal ones around the axes 7a, 8a or 9a, there is a call to the elongation or, in the extension movement, to the shortening, of the cables 11, detectable by the sensors 14. The cables 11 are substantially inextensible and a part of them is retained in the sensors 14 to be released, in a controlled manner, only in case of bending of the relative distal element.

Lo scorrimento dei cavi 11 durante il movimento di flessione può avvenire anche senza alcuna guida. Tuttavia, mezzi di guida sono opportuni per evitare che il cavo possa spostarsi con l'uso, tagliare il guanto o comunque usurarsi velocemente. The sliding of the cables 11 during the bending movement can also take place without any guide. However, guiding means are suitable to prevent the cable from moving with use, cutting the glove or in any case wearing out quickly.

Come visibile in figura 3, sono previsti mezzi di guida 15 dei cavi 11 lungo la linea tangenziale 13, preferibilmente costituiti da una guaina a spirale flessibile, ad esempio filo di nylon termoformato ad elica che ha un buon comportamento elastico anche con un elevato numero di cicli. In questo modo, come visibile in figura 4, il piegamento del dito 6 comporta l'estensione della guaina 15 e la tensione del cavo 11 che, scorrendo rispetto al sensore 14, permette una quantificazione della flessione dell'elemento distale rispetto all'elemento prossimale . As can be seen in Figure 3, means 15 are provided for guiding the cables 11 along the tangential line 13, preferably consisting of a flexible spiral sheath, for example a thermoformed nylon thread with a helix which has a good elastic behavior even with a high number of cycles. In this way, as shown in figure 4, the bending of the finger 6 involves the extension of the sheath 15 and the tension of the cable 11 which, sliding with respect to the sensor 14, allows a quantification of the flexion of the distal element with respect to the proximal element. .

La guaina ha quindi una duplice funzione: The sheath therefore has a dual function:

- proteggere il cavo 11 da eventuali azioni meccaniche esterne ed obbligarlo a scorrere su una superficie meno ruvida rispetto al materiale di cui è composto il guanto; - agire da puleggia in corrispondenza della nocca della falange, che ruota rispetto al proprio asse (in figure 2 e 3 tali assi sono indicati con 7a, 8a e 9a). - protect the cable 11 from any external mechanical actions and force it to slide on a less rough surface than the material of which the glove is made; - act as a pulley at the knuckle of the phalanx, which rotates with respect to its own axis (in figures 2 and 3 these axes are indicated with 7a, 8a and 9a).

Con riferimento ora alla figura 5, un guanto sensorizzato 1, in una sua forma preferita, risulta composto da venti sensori atti a registrare i movimenti di venti articolazioni della mano dell'operatore che lo indossa. Più precisamente, ciascuna delle cinque dita del guanto comprende tre sensori di flessione 14 e un sensore 20 per la rilevazione del movimento di abdu-adduzione, compreso il pollice che, come illustrato più avanti presenta alcune lievi differenze (sensori 14, 14a e 20a). With reference now to Figure 5, a sensorized glove 1, in a preferred form thereof, is composed of twenty sensors suitable for recording the movements of twenty joints of the hand of the operator wearing it. More precisely, each of the five fingers of the glove comprises three flexion sensors 14 and a sensor 20 for detecting the abdu-adduction movement, including the thumb which, as illustrated below, has some slight differences (sensors 14, 14a and 20a) .

I sensori 14 dello scorrimento dei cavi 11 possono essere di vario tipo noto, e, oltre a permettere la misurazione dello scorrimento dei cavi durante la flessione, devono garantire il loro ritorno elastico durante la flessione inversa, cioè l'estensione, per misurare uno scorrimento in senso negativo dei cavi stessi . The sensors 14 of the sliding of the cables 11 can be of various known types, and, in addition to allowing the measurement of the sliding of the cables during bending, they must guarantee their elastic return during the reverse bending, i.e. the extension, in order to measure a sliding. in the negative direction of the cables themselves.

Vantaggiosamente, come mostrato in figura 6, ciascun sensore 14 comprende una rotella 16 attorno alla quale si avvolge un rispettivo cavo 11 e comprendente una molla a torsione di richiamo non mostrata. Sulla faccia superiore della rotella 16 è presente una coppia di magneti 17 sui quali si affaccia un misuratore 18 ad effetto HALL, o sensore HE, di tipo noto, largamente usato in vari campi per misurazioni di posizione, soprattutto movimenti di rotazione, e disponibile in commercio. Il misuratore 18, secondo tecnica nota, sente la variazione di campo magnetico dovuta alla rotazione dei magneti, e quindi al loro allontanamento o avvicinamento rispetto ad esso, e dà in risposta un segnale in tensione per gran parte lineare e proporzionale alla rotazione della rotella 16 e quindi allo scorrimento del cavo 11. Advantageously, as shown in Figure 6, each sensor 14 comprises a roller 16 around which a respective cable 11 is wound and comprising a return torsion spring not shown. On the upper face of the wheel 16 there is a pair of magnets 17 on which a meter 18 with a HALL effect, or HE sensor, of a known type, is widely used in various fields for position measurements, especially rotational movements, and available in business. The meter 18, according to the known technique, senses the variation of the magnetic field due to the rotation of the magnets, and therefore to their moving away from or approaching it, and gives in response a voltage signal that is largely linear and proportional to the rotation of the wheel 16. and then to the sliding of the cable 11.

Con riferimento sempre alla figura 6, la posizione assegnata ai cavi 11 rispetto al dito può variare. Infatti, cambiando la posizione del cavo 11 sul piano contenente il dorso 10 del guanto e contenente l'asse neutro N del dito è possibile variare il cosiddetto offset del sensore 14, cioè il suo azzeramento, in quanto varia la posizione dei magneti rispetto alla sorgente fissa, il sensore HE. Ciò può essere fatto spostando l'estremità a valle del sistema cavo-guaina tramite un’opportuna regolazione non mostrata. Cambiando invece la posizione sul piano sagittale S, rispetto, quindi, all'asse neutro N del dito, è possibile variare il rapporto di trasmissione tra puleggia motrice virtuale, definita dal giunto rotoidale attuato dalla flessione del dito della mano e rotella condotta, su cui è montato il sensore HE. Entrambi i parametri, offset e rapporto di trasmissione, risultano fondamentali nella calibrazione del guanto sensorizzato e sono regolabili senza difficoltà in fase di approntamento del guanto. Always referring to Figure 6, the position assigned to the cables 11 with respect to the finger can vary. In fact, by changing the position of the cable 11 on the plane containing the back 10 of the glove and containing the neutral axis N of the finger, it is possible to vary the so-called offset of the sensor 14, i.e. its zeroing, as the position of the magnets with respect to the source varies. fixed, the HE sensor. This can be done by moving the downstream end of the cable-sheath system through an appropriate adjustment not shown. By changing the position on the sagittal plane S, therefore, with respect to the neutral axis N of the finger, it is possible to vary the transmission ratio between the virtual driving pulley, defined by the rotational joint actuated by the flexion of the finger of the hand and the driven roller, on which the HE sensor is mounted. Both parameters, offset and transmission ratio, are fundamental in the calibration of the sensorized glove and can be adjusted without difficulty when preparing the glove.

Il cablaggio tra i vari misuratori 18 è fatto preferibilmente mediante un cavo elettrico piatto o fiat 19 che comprende una pluralità di cavi affiancati ai quali si collegano i poli dei sensori stessi. Al fiat 19, montato su ciascun dito del guanto, oltre ai misuratori 18, connessi elettricamente ai cavi, è vantaggiosamente fissato anche un misuratore 21, di tipo ad effetto Hall, facente parte del sensore 20 per la rilevazione della abdu-adduzione e visibile in figura 8. Anch'esso prevede una rotella 22 e due magneti 23 sui quali il misuratore 21 si affaccia (figura 9). Alla rotella 22 sono fissate due aste 24 che scorrono in guide 25 poste sul supporto 26 del sensore 14 dell'elemento distale, ossia la seconda falange del dito, o falange mediale. Le aste 24 possono ad esempio fare parte di un unico elemento, quale un elemento filiforme metallico piegato sostanzialmente a C, solidale alla rotella 22 del sensore 20. La rotazione nel verso di addu-abduzione dell'elemento distale, ossia del dito rispetto alla mano, comporta una rotazione della rotella 22, trascinata dalle aste 24, e quindi la rilevazione, da parte del misuratore 21 che "sente" l'azione dei magneti 23, di un segnale proporzionale a tale rotazione. The wiring between the various meters 18 is preferably done by means of a flat electric cable or fiat 19 which comprises a plurality of cables side by side to which the poles of the sensors themselves are connected. The fiat 19, mounted on each finger of the glove, in addition to the meters 18, electrically connected to the cables, is also advantageously fixed to a meter 21, of the Hall effect type, which is part of the sensor 20 for detecting the adduction and visible in figure 8. It too provides a wheel 22 and two magnets 23 on which the meter 21 faces (figure 9). Fixed to the wheel 22 are two rods 24 which slide in guides 25 placed on the support 26 of the sensor 14 of the distal element, ie the second phalanx of the finger, or medial phalanx. The rods 24 can, for example, be part of a single element, such as a filiform metal element bent substantially in a C shape, integral with the wheel 22 of the sensor 20. The rotation in the direction of adduction of the distal element, ie of the finger with respect to the hand , involves a rotation of the wheel 22, dragged by the rods 24, and therefore the detection, by the meter 21 which "feels" the action of the magnets 23, of a signal proportional to this rotation.

Come mostrato in figura 10, per ovviare al problema dell'allungamento del fiat 19, questo viene vantaggiosamente avvolta a ricciolo, singolo o multiplo, in modo da avere una sufficiente riserva di movimento e non tendersi durante la flessione. Il fiat 19 ha vantaggiosamente margini di lunghezza tali da non risentire di problemi connessi alla differente lunghezza delle dita dei diversi potenziali operatori che indossano il guanto sensorizzato che, essendo in tessuto elastico, si adatta a varie misure senza difficoltà. As shown in figure 10, to obviate the problem of elongation of the fiat 19, this is advantageously wound in a single or multiple curl, so as to have a sufficient reserve of movement and not to stretch during bending. The fiat 19 advantageously has margins of such length as not to be affected by problems connected to the different length of the fingers of the different potential operators who wear the sensorized glove which, being made of elastic fabric, adapts to various measures without difficulty.

Per quanto riguarda il movimento del pollice, piuttosto complesso, con riferimento alle figure 5 e 11, esso viene rilevato con due differenze rispetto alle altre quattro dita, relativamente alle posizioni di abduadduzione e di flesso-estensione prossimale. Infatti, a causa della diversa posizione dell'asse di abdu-adduzione e di flesso-estensione prossimale del pollice, utilizzando la disposizione delle altre dita sarebbero risultati problemi di interferenza tra gli alloggiamenti dei sensori 14 e 20 ed il polso. As regards the movement of the thumb, which is rather complex, with reference to Figures 5 and 11, it is detected with two differences with respect to the other four fingers, relative to the positions of abduadduction and proximal flexion-extension. In fact, due to the different position of the abdu-adduction and proximal flexion-extension axis of the thumb, using the arrangement of the other fingers, problems of interference would have resulted between the housings of the sensors 14 and 20 and the wrist.

Per quanto riguarda la abdu-adduzione prossimale il problema è stato risolto constatando che, con riferimento alla figura 11, da un punto di vista fisiologico anche la falange mediale 8b del pollice è suscettibile di una piccola abdu-adduzione. Inoltre, esiste geometricamente uno stretto rapporto tra l'angolo di rotazione 28 della falange mediale 8b e l'angolo di rotazione 29 della falange prossimale 9b. Il sensore di abdu-adduzione prossimale 20a (fig. 11), che è analogo al sensore 20, ossia comprende aste 24a che scorrono in guide 25a poste sul supporto del sensore distale 14 del pollice, è stato quindi disposto sul guanto in corrispondenza della falange mediale 8b del pollice stesso, anziché su quella prossimale 9b, con il doppio effetto che è possibile avere: As far as proximal abdu-adduction is concerned, the problem has been solved by noting that, with reference to Figure 11, from a physiological point of view also the medial phalanx 8b of the thumb is susceptible to a small abdu-adduction. Furthermore, a close relationship exists geometrically between the angle of rotation 28 of the medial phalanx 8b and the angle of rotation 29 of the proximal phalanx 9b. The proximal abdu-adduction sensor 20a (fig. 11), which is similar to the sensor 20, ie it comprises rods 24a which slide in guides 25a placed on the support of the distal sensor 14 of the thumb, was then arranged on the glove in correspondence with the phalanx medial 8b of the thumb itself, instead of on the proximal one 9b, with the double effect that it is possible to have:

una lettura indiretta della abdu-adduzione prossimale; una eventuale lettura diretta dell'angolo di abduadduzione mediale, anche se piccolo rispetto a quello prossimale. an indirect reading of the proximal abdu-adduction; a possible direct reading of the medial abduadduction angle, even if small compared to the proximal one.

Per quanto riguarda la flessione prossimale, ossia la flessione tra la falange prossimale 9b del pollice e il corpo della mano, questa è rilevata, secondo una forma preferita dell'invenzione, combinando in un unico grado di libertà i movimenti di anteposizione e retroposizione del pollice con quelli di avvicinamento-allontanamento del pollice dalla mano calcolati sul piano del palmo. Infatti, poiché il pollice compie nella sua traiettoria una sorta di cono con vertice nel giunto prossimale di flessione, un cavo Ila è stato perciò posto sul guanto all'altezza del tendine T che scorre sotto pelle e che ha questa funzione. Tale tendine, infatti, effettua una continua azione di allungamento o trazione quando il pollice si allontana dalla mano e di accorciamento o compressione quando il pollice si avvicina alla mano. Facendo, così, passare un sistema guaina 15a/cavo Ila esattamente "sopra" tale tendine T è possibile ottenere una variazione di lunghezza di tale sistema misurata da un sensore 14a posto sul dorso 10 del guanto, in linea con il sensore 14 di flessione prossimale dell'indice, in modo da non creare ostacoli alla libera movimentazione del polso sia in abdu-adduzione che in flessione-estensione. As regards the proximal flexion, i.e. the flexion between the proximal phalanx 9b of the thumb and the body of the hand, this is detected, according to a preferred form of the invention, by combining the anteposition and retroposition movements of the thumb in a single degree of freedom. with those of approach-removal of the thumb from the hand calculated on the plane of the palm. In fact, since the thumb makes in its trajectory a sort of cone with apex in the proximal flexion joint, a cable 11a has therefore been placed on the glove at the height of the tendon T which runs under the skin and which has this function. This tendon, in fact, performs a continuous stretching or traction action when the thumb moves away from the hand and shortening or compression when the thumb approaches the hand. By thus passing a sheath system 15a / cable 11a exactly "over" this tendon T it is possible to obtain a variation in length of this system measured by a sensor 14a placed on the back 10 of the glove, in line with the proximal flexion sensor 14 index, so as not to create obstacles to the free movement of the wrist both in abdu-adduction and in flexion-extension.

Un ulteriore vantaggio del sistema cavo Ila e guaina 15a lungo il tendine T deriva dal fatto che può essere anche ricavato un movimento di "rotazione assiale" della falange mediale del pollice in rapporto al metacarpo, definita con supinazione-rotazione esterna e supinazionerotazione interna, importante nel meccanismo di opposizione del pollice e ad esempio rilevabile quando si poggia il proprio pollice contro 11indice facendo ruotare la falange interessata. Tale rotazione, indipendente dalle altre del pollice, può essere rilevata dallo stesso meccanismo di allungamento accorciamento del tendine suddetto e quindi appunto dallo stesso sistema guaina 15a/cavo lla/sensore 14a. A further advantage of the hollow system 11a and sheath 15a along the T tendon derives from the fact that an "axial rotation" movement of the medial phalanx of the thumb in relation to the metacarpus can also be obtained, defined with supination-external rotation and supination internal rotation, important in the thumb opposition mechanism and for example detectable when one rests one's thumb against the index finger by rotating the affected phalanx. This rotation, independent of the others of the thumb, can be detected by the same lengthening and shortening mechanism of the aforementioned tendon and therefore precisely by the same sheath 15a / cable 11a / sensor 14a system.

Infine, il sistema elettronico del guanto sensorizzato , non esaminato in dettaglio in quanto ottenibile senza particolari ricerche da un tecnico del ramo, comprende una scheda elettronica per la gestione dei dati inviati dal guanto sensorizzato, un cavo di connessione connettore-scheda elettronica e un cavo seriale per il collegamento della scheda elettronica al calcolatore . Finally, the electronic system of the sensorized glove, not examined in detail as it can be obtained without particular research by a technician in the art, includes an electronic card for managing the data sent by the sensorized glove, a connector-electronic card connection cable and a cable serial for the connection of the electronic card to the computer.

Il dispositivo di rilevazione e il guanto sensorizzato che lo comprende raggiungono, quindi gli scopi prefissati, ed in particolare: The detection device and the sensorized glove comprising it therefore achieve the intended purposes, and in particular:

- la forma a cavo scorrevole nella guaina e sensore di misura dello scorrimento costituiscono un sistema di rilevazione della flessione estremamente più economico e pratico rispetto alla tecnica nota; - the shape of a cable sliding in the sheath and a sensor for measuring the sliding constitute a bending detection system that is extremely more economical and practical than the known art;

la fedeltà di sensorizzazione non è ridotta rispetto agli altri sistemi noti più complessi; the sensorization fidelity is not reduced with respect to the other more complex known systems;

- è permessa la visualizzazione indipendente del movimento di ciascuna falange e del movimento di adduzione tra le dita, col risultato di 20 gradi di libertà complessivi disaccoppiati . - independent visualization of the movement of each phalanx and of the adduction movement between the fingers is allowed, resulting in a total of 20 decoupled degrees of freedom.

La descrizione di cui sopra di forme esecutive specifiche è in grado di mostrare l'invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tali forme esecutive specifiche senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e , quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forme esecutive specifiche. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo. The above description of specific embodiments is able to show the invention from a conceptual point of view so that others, using the known art, will be able to modify and / or adapt these specific embodiments in various applications without further research and without departing from the inventive concept, and, therefore, it is understood that such adaptations and modifications will be considered as equivalent to the specific embodiments. The means and materials for carrying out the various functions described may be of various nature without thereby departing from the scope of the invention. It is understood that the expressions or terminology used have a purely descriptive purpose and therefore not limitative.

Claims

CLAIMS 1. Device for detecting the flexion of a distal element with respect to an adjacent proximal element, rotatably connected to each other, adapted to be applied to a sensorized glove for the interface between an operator and an electronic processor, characterized in that it comprises: - a cable stretched between said distal element and said adjacent proximal element; - means for guiding said cable along a tangential line with respect to said proximal and distal elements; - sensor means for the relative sliding of said cable along said tangential line.

2. Device according to claim 1, wherein said means for guiding said cable along said tangential line comprise a flexible spiral sheath.

3. Device according to claim 1, wherein said sheath comprises a helical thermoformed nylon thread.

4. Device according to the preceding claims, wherein said means for sensing the sliding of said cable along said tangential line comprise a wheel around which said cable is wound and comprising a return torsion spring, on the upper face of said wheel there is a pair of magnets and a Hall effect sensor.

5. Sensorized interface glove between an operator and an electronic processor, able to detect the relative movements between distal elements and adjacent proximal elements of a hand of an operator wearing said glove, comprising means for detecting the flexion of an element distal with respect to an adjacent proximal element, and means for detecting the abduction movement of a finger of said hand, characterized in that said means for detecting the flexion of a distal element with respect to an adjacent proximal element comprise the device according to the preceding claims.

6. Sensorized glove according to claim 5, in which means are provided for detecting the abduction movement of a finger of said hand comprising: - a rotation sensor mounted rotatably with respect to the back of said glove, - a pair of parallel rods connected to said rotation sensor, a pair of parallel guides integral with an adjacent distal element for sliding engagement of said rods, said abdu-adduction movement causing the rotation integral with said sensor of said rods, which are free to slide in said guides, thus giving rise to the rotation of said sensor ..

7. Sensorized glove according to claims 5 and 6, in which three flexion sensors and an adduction sensor are provided for each finger.

8. Sensorized glove according to claim 7, in which, in correspondence with the thumb, said sensor for detecting the abdu-adduction of the proximal phalanx is placed at the height of the medial phalanx, said abdu-adduction of the proximal phalanx being obtained from the reading of the abdu -adduction of the medial phalanx detected.

9. Sensorized glove according to claims 7 or 8, wherein in correspondence with the thumb, said flexion detection sensor, relative to the proximal phalanx of the thumb, is placed on the back of the glove, said cable and said guide means being connected to said back and for a portion of them extending at the height and parallel to a tendon of the hand which commands said thumb.

10. Sensorized glove according to claims 5 to 9, wherein said sensors are electrically connected to a flat electric cable comprising a plurality of parallel electric wires, said flat electric cable winding itself in a single or multiple curl at each passage from a distal element to an adjacent proximal element of said hand.

11. Device for detecting the flexion of a distal element with respect to an adjacent proximal element, and sensorized glove which comprises it, substantially as described above and illustrated with reference to the attached drawings,