ITRM20080483A1 - Dispositivo da polso per l'interazione uomo-macchina con un elaboratore elettronico, e relativo sistema di interazione uomo-macchina. - Google Patents

Description

Dispositivo da polso per l’interazione uomo-macchina con un elaboratore elettronico, e relativo sistema di interazione uomo-macchina

La presente invenzione riguarda un dispositivo da polso per l’interazione uomo-macchina con un elaboratore elettronico, e relativo sistema di interazione uomo-macchina.

Più precisamente, la presente invenzione riguarda un dispositivo da polso in grado di rilevare il movimento delle mani di un utente, in particolare delle dita, e di utilizzare le relative informazioni di spostamento al fine di comandare operazioni ad una unità elettronica di elaborazione, come ad esempio già avviene con un mouse o con una tastiera fisica. L’invenzione riguarda altresì un sistema di interazione uomo-macchina che funziona grazie all’utilizzo del dispositivo secondo l’invenzione.

Sono note a tutti le periferiche tradizionali quali ad esempio la tastiera, il mouse, il touchpad.

Sono state recentemente introdotte anche delle periferiche virtuali, come la tastiera laser virtuale o “Virtual Laser Keyboard”. Essa è una tastiera bluetooth virtuale che proietta, tramite un diodo laser rosso, una tastiera QWERTY su una qualsiasi superficie piana. Tale proiezione ha solo la funzione di creare graficamente la tastiera ma non partecipa nel processo di acquisizione delle informazioni. Tale compito è affidato ad un secondo diodo di tipo ad infrarossi (spettro non visibile) che proietta un fascio parallelo alla tastiera QWERTY. Digitando sulla tastiera si interrompe il fascio ad infrarossi, i segnali riflessi vengono captati da un sensore CMOS e decifrati.

Tale periferica virtuale, e tutte quelle sul mercato a conoscenza della Richiedente, risulta di applicazione limitata, poiché si ha comunque bisogno di una superficie fisica su cui proiettare i tasti virtuali ed in ogni caso una serie di sensori in una configurazione tale da non risultare sufficientemente portatile.

Inoltre, tali dispositivi della tecnica anteriore non sono “dinamici”, ovvero non permettono configurazioni ed adattamenti da parte dell’utilizzatore, configurazioni ed adattamenti che siano portabili su qualsiasi computer senza bisogno di reimpostazione.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo da polso per l’interazione uomomacchina che almeno parzialmente risolva i problemi della tecnica anteriore e superi i relativi inconvenienti.

E’ ulteriore scopo specifico della presente invenzione un sistema per l’interazione uomo-macchina che faccia uso del dispositivo scopo dell’invenzione.

E’ oggetto della presente invenzione un dispositivo da polso per l’interazione uomo-macchina con un elaboratore elettronico, caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore posto in modo tale che, quando il dispositivo è indossato, il sensore si trova in prossimità del palmo della relativa mano, detto sensore essendo atto ad individuare la posizione dinamica dell’estremità delle dita della mano, il dispositivo essendo provvisto di mezzi di trasmissione per la trasmissione all’elaboratore elettronico dei dati rilevati dal sensore.

Preferibilmente secondo l’invenzione, detto sensore rileva i dati in riferimento ad una terna di assi cartesiani, che ha come origine la posizione del sensore, l’asse della profondità e quello delle ascisse sono posati sullo stesso piano su cui posa il dispositivo e la profondità è rivolta nella direzione della mano.

Preferibilmente secondo l’invenzione, detto sensore è un sensore ottico o volumetrico.

E’ ulteriore scopo specifico un sistema di interazione uomo-macchina con un elaboratore elettronico, comprendente un elaboratore elettronico, un dispositivo di interfaccia che riceve impulsi da un’azione umana e li trasmette a detto elaboratore elettronico attraverso una unità ricevente ad esso connessa, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di interfaccia è il dispositivo oggetto dell’invenzione.

Preferibilmente secondo l’invenzione, il sistema comprende una unità di visualizzazione connessa a detto elaboratore elettronico, sulla quale è visualizzata un’area di lavoro in cui viene mosso o attivato un puntatore o altro oggetto grafico in funzione degli impulsi ricevuti da detto dispositivo di interfaccia.

Preferibilmente secondo l’invenzione, il sistema comprende ulteriormente una unità di proiezione di una periferica simulata rispetto alla quale sono valutati gli impulsi provenienti da detto dispositivo di interfaccia.

L’invenzione verrà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, con particolare riferimento ai disegni delle figure allegate, in cui: - la figura 1 mostra il dispositivo secondo l’invenzione applicato al polso di un utilizzatore, in cui sono disegnati anche i tre assi di riferimento per il sensore;

- la figura 2 mostra le direzioni di rilevazione del sensore nel dispositivo della figura 1, che rileva la posizione della parte terminale delle dita;

- la figura 3 mostra una rappresentazione molto schematica di una forma di realizzazione del sistema secondo l’invenzione.

Nelle figure, verranno utilizzati uguali riferimenti per elementi uguali.

Il dispositivo elettronico secondo l’invenzione è un dispositivo di input costituito da almeno una unità portatile senza fili, da vincolare al polso di un utilizzatore.

Facendo riferimento alla figura 1, il dispositivo 10 secondo l’invenzione è in pratica un bracciale dotato di un sensore 11, collocato in prossimità del palmo della mano.

Naturalmente, si può utilizzare un bracciale per ciascun polso dell’utilizzatore.

Il bracciale è dotato di un sistema di comunicazione senza fili con una unità elettronica di elaborazione, ad esempio di un sistema bluetooth.

Il sensore 11 osserva la posizione occupata dalle dita della mano, più precisamente dai polpastrelli 30. Il sensore raccoglie in tempo reale la posizione in tre dimensioni delle punte delle dita 30 e trasmette i relativi dati ad una unità ricevente (60) connessa all’unità elettronica di elaborazione (70).

L’unità ricevente 60, collegata appunto ad un elaboratore 70, viene interrogata da un opportuno programma che interpreta lo spostamento delle dita. I dati cosi rielaborati vengono utilizzati con periferiche simulate.

Le periferiche simulate sostituiscono mouse, tastiera e altre periferiche di input.

La simulazione è interattiva in quanto la periferica emulata si muove incontrando il movimento dell’utilizzatore, agevolando e guidando l’utilizzatore attraverso le funzioni impartibili all’elaboratore. Infatti, le periferiche simulate che utilizzano il dispositivo secondo l’invenzione possono reagire ai movimenti delle mani muovendosi anch’esse. L’utente visualizza in tempo reale le periferiche e il movimento delle proprie dita in un’area dello schermo.

Quando si utilizzano due bracciali secondo l’invenzione, le due unità del dispositivo possono lavorare indipendentemente e si possono associare alle stesse funzioni differenti.

I dati raccolti dalla periferica 10 sono posizioni relative, riferite alla posizione del sensore 11, pertanto il dispositivo non vincola le mani ad un area di lavoro determinata.

Questo dispositivo consente all’utente di mantenere le mani libere, risultato fino ad ora non raggiunto dalle periferiche di questo tipo costituite solitamente da guanti o simili.

Il software di gestione del dispositivo è in grado di apprendere dati personalizzati relativi all’utenza come l’ampiezza dei movimenti, o la mancanza di alcune dita.

Il sistema secondo l’invenzione consente di spostare l’utenza da un calcolatore ad un altro (se dotati del software di gestione). Il dispositivo può così essere del tipo “plug&play”.

Più in dettaglio, il sensore 11 del dispositivo 10 può essere sia di tipo ottico che di tipo volumetrico o di altro tipo. Tale sensore si occupa di rilevare la distanza e la quota delle estremità delle dita.

I dati raccolti verranno collocati in un sistema di riferimento tridimensionale. Tale sistema di riferimento ha come origine la posizione del sensore 11, l’asse della profondità e quello delle ascisse sono posati sullo stesso piano su cui posa il dispositivo e la profondità è rivolta nella direzione della mano 40. Questi dati riguarderanno solamente i 5 punti più alti, con quota relativa all’asse delle ordinate (orientato uscente dal palmo della mano). I 5 punti raccolti coincideranno con la posizione delle punte delle dita. Ogni punto avrà 3 coordinate che lo rappresentano e verranno utilizzate dal software di gestione della periferica per le applicazioni di interfaccia uomomacchina.

Il programma di interfaccia si servirà di 6 punti per mano (5 dita e posizione 0 del sensore) e distinguerà le singole dita. I calcoli effettuati riguarderanno la traiettoria delle dita rispetto all’origine del sistema di riferimento (sensore). Gli spostamenti così catturati saranno trasposti su periferiche virtuali.

L’utente seguirà il movimento delle proprie dita relazionato alle periferiche simulate in un’area 50 dello schermo. Il programma di gestione infatti consentirà di visualizzare lo spostamento dei 5 punti delle dita sulle periferiche simulate utilizzate.

Il programma sarà in grado sia di poter associare movimenti a comandi in modo diretto - lo spostamento dell’indice su un piano può essere ad esempio interpretato come se si stesse utilizzando un touchpad - sia di trasporre gli spostamenti su delle superfici virtuali, ad esempio si possono andare a toccare dei tasti virtuali di una tastiera posti sulla superficie di una sfera.

I dispositivi virtuali con cui l’utente si relazionerà non saranno necessariamente statici. Ad esempio una tastiera virtuale può avere ogni singolo tasto svincolato dagli altri, e li si può far avvicinare alle dita interattivamente al movimento delle mani dell’utente in modo che questo possa operare una “scelta” dei tasti da premere man mano che le sue dita si muovano nella direzione dei tasti.

Si potranno programmare periferiche virtuali di ogni tipo e questo sarà un enorme vantaggio per tutte quelle persone che hanno problemi di movimento con le mani, o che hanno dita mancanti. Inoltre l’utilizzatore potrà cambiare dinamicamente periferica utilizzata secondo le proprie necessità mediante una combinazione di movimenti impostabile (ad esempio si può passare dalla modalità touchpad a quella tastiera e altre ancora con un movimento prestabilito della mano).

Il sistema secondo l’invenzione consente di lavorare anche in spazi ridotti. Basti pensare che occorre solo lo spazio per visualizzare lo schermo e per muovere le dita anziché un piano d’appoggio su cui poter utilizzare un mouse ed una tastiera.

Il dispositivo secondo l’invenzione può essere realizzato con un’area di memoria dedicata ai parametri dell’utente. In tal modo, il software può apprendere in modo dinamico l’abitudine dell’utilizzatore nel muovere le dita, come anche i massimi intervalli di spostamento, e salvarli nel dispositivo stesso. In questo modo si può alleggerire il calcolo del software di gestione e l’utilizzatore può spostare la sua utenza da un calcolatore ad un altro ritrovando su ogni apparecchio le sue periferiche virtuali e le sue configurazioni.

In quel che precede sono state descritte le preferite forme di realizzazione e sono state suggerite delle varianti della presente invenzione, ma è da intendersi che gli esperti del ramo potranno apportare modificazioni e cambiamenti senza con ciò uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo (10) da polso per l’interazione uomo-macchina con un elaboratore elettronico (70), caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore (11) posto in modo tale che, quando il dispositivo (10) è indossato, il sensore (11) si trova in prossimità del palmo della relativa mano (40), detto sensore (11) essendo atto ad individuare la posizione dinamica dell’estremità (30) delle dita della mano (40), il dispositivo essendo provvisto di mezzi di trasmissione (12) per la trasmissione all’elaboratore elettronico (70) dei dati rilevati dal sensore (11).
2. 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto sensore rileva i dati in riferimento ad una terna di assi cartesiani, che ha come origine la posizione del sensore (11), l’asse della profondità e quello delle ascisse sono posati sullo stesso piano su cui posa il dispositivo (10) e la profondità è rivolta nella direzione della mano (40).
3. 3) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto sensore (11) è un sensore ottico o volumetrico.
4. 4) Sistema di interazione uomo-macchina con un elaboratore elettronico (70), comprendente un elaboratore elettronico (70), un dispositivo di interfaccia che riceve impulsi da un’azione umana e li trasmette a detto elaboratore elettronico (70) attraverso una unità ricevente (60) ad esso connessa, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di interfaccia è il dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3.
5. 5) Sistema secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di comprendere una unità di visualizzazione connessa a detto elaboratore elettronico (70), sulla quale è visualizzata un’area di lavoro (50) in cui viene mosso o attivato un puntatore o altro oggetto grafico in funzione degli impulsi ricevuti da detto dispositivo di interfaccia (10).
6. 6) Sistema secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente una unità di proiezione di una periferica simulata rispetto alla quale sono valutati gli impulsi provenienti da detto dispositivo di interfaccia (10).