ITRM20090002A1 - WEARABLE DEVICE AND ITS RELATED SYSTEM FOR DETECTION AND GUIDANCE OF THE MOVEMENT OF A USER. - Google Patents

WEARABLE DEVICE AND ITS RELATED SYSTEM FOR DETECTION AND GUIDANCE OF THE MOVEMENT OF A USER. Download PDF

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ITRM20090002A1
ITRM20090002A1 IT000002A ITRM20090002A ITRM20090002A1 IT RM20090002 A1 ITRM20090002 A1 IT RM20090002A1 IT 000002 A IT000002 A IT 000002A IT RM20090002 A ITRM20090002 A IT RM20090002A IT RM20090002 A1 ITRM20090002 A1 IT RM20090002A1
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IT
Italy
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wearable device
instrumented
detection
garment
orientation
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Application number
IT000002A
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Inventor
Ryad Chellali
Jean-Guy Fontaine
Lorenzo Rossi
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Fond Istituto Italiano Di Tecnologia
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    • G06F3/014Hand-worn input/output arrangements, e.g. data gloves

Description

DISPOSITIVO INDOSSABILE E RELATIVO SISTEMA PER LA RILEVAZIONE E LA GUIDA DEI MOVIMENTI DI UN UTILIZZATORE WEARABLE DEVICE AND RELATED SYSTEM FOR DETECTION AND GUIDANCE OF A USER'S MOVEMENTS

La presente invenzione riguarda un dispositivo indossabile, comprendente almeno un indumento strumentato, ed il relativo sistema per la rilevazione e la guida dei movimenti di un utilizzatore, che consente in modo semplice, efficace ed affidabile di guidare in tempo reale un utilizzatore che indossa detto almeno un indumento strumentato, in particolare un guanto strumentato, nell’effettuare movimenti, ad esempio per ricercare e/o afferrare un oggetto o per eseguire una particolare manipolazione (nel caso di metodi chirurgici o di lavorazione artigianale), il sistema risultando altresì facilmente realizzabile ed adattabile a differenti applicazioni in modo economico. The present invention relates to a wearable device, comprising at least one instrumented garment, and the relative system for detecting and guiding the movements of a user, which allows in a simple, effective and reliable way to guide in real time a user wearing said at least an instrumented garment, in particular an instrumented glove, in carrying out movements, for example to search for and / or grasp an object or to perform a particular manipulation (in the case of surgical methods or craftsmanship), the system is also easily economically achievable and adaptable to different applications.

La presente invenzione riguarda altresì il relativo procedimento di guida eseguito dal sistema. The present invention also relates to the relative driving procedure performed by the system.

Esistono molte situazioni in cui un operatore deve ricercare e/o manipolare un oggetto senza l’ausilio di una visione diretta di questo. There are many situations in which an operator must search and / or manipulate an object without the aid of a direct view of it.

A titolo esemplificativo, un utente ipovedente o non vedente ha spesso la necessità di ricercare oggetti di cui non ricorda o non conosce l’esatta collocazione all’interno di un ambiente. Altri esempi sono quelli degli operatori che debbono manipolare utensili e/o oggetti durante la fabbricazione o manutenzione di prodotti complessi in condizioni di lavoro che inibiscono una visione completa o perfetta dell’ambiente di lavoro (e.g. camere di laboratori in cui à ̈ inibita l’interazione diretta degli operatori). By way of example, a visually impaired or blind user often needs to search for objects of which he does not remember or does not know the exact location within an environment. Other examples are those of operators who have to handle tools and / or objects during the manufacture or maintenance of complex products in working conditions that inhibit a complete or perfect view of the work environment (e.g. laboratory rooms where the € ™ direct interaction of operators).

Attualmente, esistono sistemi che sono in grado di indicare la posizione di un oggetto sulla base di un segnale emesso da quest’ultimo, ad esempio un segnale elettrico emesso da un transponder di cui à ̈ provvisto l’oggetto, l’indicazione della posizione avvenendo tramite un segnale visivo e/o acustico. Un sistema di questo tipo à ̈ descritto nel Brevetto USA No. 7034684. Currently, there are systems that are able to indicate the position of an object on the basis of a signal emitted by the latter, for example an electrical signal emitted by a transponder which the object is equipped with, the indication of the position by means of a visual and / or acoustic signal. Such a system is described in US Patent No. 7034684.

Tuttavia, tali sistemi risultano piuttosto limitati, poco flessibili, e scarsamente efficienti nel caso in cui il sistema possa indicare la posizione di una pluralità di oggetti, potendo fornire indicazioni false o scorrette. Inoltre, spesso tali sistemi richiedono comunque una visione diretta dell’oggetto, dopo la sua localizzazione, per poterlo afferrare. However, such systems are rather limited, inflexible, and scarcely efficient if the system can indicate the position of a plurality of objects, being able to provide false or incorrect information. Moreover, often such systems still require a direct view of the object, after its location, in order to grasp it.

E’ noto altresì che gli operatori di molti settori tecnici o sportivi debbono effettuare una serie di movimenti specializzati per i quali à ̈ necessaria una specifica competenza, raggiunta tramite un lungo addestramento. It is also known that operators in many technical or sports sectors must perform a series of specialized movements for which specific skills are required, achieved through long training.

E’ questo il caso, a titolo puramente esemplificativo, ma non limitativo, di un chirurgo che deve effettuare una specifica metodica di intervento, oppure di un atleta (ad esempio uno schermidore, un tennista od un calciatore) che durante un allenamento deve effettuare specifici movimenti della sua disciplina sportiva, oppure ancora di un artigiano che deve fabbricare manualmente un prodotto secondo tecniche tradizionali. Un altro caso esemplificativo à ̈ quello di un paziente sottoposto ad un trattamento rieducativo motorio o posturale, ad esempio a seguito di traumi od interventi chirurgici, il quale deve eseguire movimenti prestabiliti oppure assumere e/o mantenere determinate posture. This is the case, purely by way of example, but not limiting, of a surgeon who must carry out a specific method of intervention, or of an athlete (for example a fencer, a tennis player or a football player) who must perform specific movements of his sport, or even of a craftsman who has to manually manufacture a product according to traditional techniques. Another illustrative case is that of a patient undergoing a motor or postural re-educational treatment, for example following trauma or surgery, who must perform predetermined movements or assume and / or maintain certain postures.

In questi casi, l’addestramento degli operatori avviene sotto la supervisione diretta di un addestratore, le cui indicazioni sulla correzione di movimenti o posture scorrette risultano usualmente limitate e non completamente affidabili. In these cases, the training of the operators takes place under the direct supervision of a trainer, whose indications on the correction of incorrect movements or postures are usually limited and not completely reliable.

A questo proposito, sono attualmente commercializzati alcuni tipi di guanto, noti anche con il nome di Dataglove o Cyberglove (marchi registrati della Sun Microsystems e della Immersion Corporation, rispettivamente), che consentono la sola rilevazione dei movimenti (motion capture) effettuati dagli utilizzatori che li indossano, allo scopo di riprodurre i movimenti di un utilizzatore o in un mondo virtuale o tramite un manipolatore robotico. In this regard, some types of gloves are currently marketed, also known under the name of Dataglove or Cyberglove (registered trademarks of Sun Microsystems and Immersion Corporation, respectively), which only allow the detection of movements (motion capture) made by users who they wear them, in order to reproduce the movements of a user either in a virtual world or through a robotic manipulator.

In questo contesto, viene ad inserirsi la soluzione proposta secondo la presente invenzione che consente di risolvere i succitati problemi. In this context, the solution proposed according to the present invention is inserted, which allows to solve the aforementioned problems.

Lo scopo della presente invenzione à ̈, pertanto, quello di consentire in modo semplice, efficace, affidabile, ed in tempo reale, sia la rilevazione che la guida dei movimenti di un utilizzatore, ad esempio per ricercare e/o afferrare un oggetto o per eseguire uno o più di una serie di movimenti specializzati. The purpose of the present invention is, therefore, to allow in a simple, effective, reliable way and in real time, both the detection and the guidance of the movements of a user, for example to search and / or grasp an object or to perform one or more of a series of specialized movements.

Forma oggetto specifico della presente invenzione un dispositivo indossabile comprendente almeno un indumento strumentato, il dispositivo comprendendo The specific object of the present invention is a wearable device comprising at least one instrumented garment, the device comprising

- mezzi elettronici di controllo, provvisti di - electronic means of control, equipped with

- mezzi di comunicazione per comunicare con mezzi di elaborazione esterni, - means of communication for communicating with external processing means,

caratterizzato dal fatto che almeno un indumento strumentato à ̈ provvisto di characterized in that at least one instrumented garment is provided with

- mezzi attuatori elettromeccanici controllati da detti mezzi elettronici di controllo sulla base di segnali di comando ricevuti tramite detti mezzi di comunicazione e provenienti da detti mezzi di elaborazione esterni. - electromechanical actuator means controlled by said electronic control means on the basis of command signals received through said communication means and coming from said external processing means.

Sempre secondo l’invenzione, detti mezzi attuatori elettromeccanici possono comprendere uno o più, preferibilmente almeno quattro, attuatori elettromeccanici. Always according to the invention, said electromechanical actuator means can comprise one or more, preferably at least four, electromechanical actuators.

Ancora secondo l’invenzione, detti mezzi elettronici di controllo possono comprendere una unità a microcontrollore e detti mezzi di comunicazione possono comprendere un modulo di interfaccia per comunicare con detti mezzi di elaborazione esterni mediante una comunicazione senza fili o wireless, preferibilmente a pacchetti, ancora più preferibilmente secondo uno o più standard selezionati dal gruppo comprendente gli standard wi-fi, bluetooth e zigbee, e/o mediante una comunicazione cablata, preferibilmente una comunicazione seriale. Still according to the invention, said electronic control means can comprise a microcontroller unit and said communication means can comprise an interface module for communicating with said external processing means by means of a wireless or wireless communication, preferably packet, again more preferably according to one or more standards selected by the group comprising the wi-fi, bluetooth and zigbee standards, and / or by means of a wired communication, preferably a serial communication.

Ulteriormente secondo l’invenzione, detti mezzi elettronici di controllo possono essere collegati a detti mezzi attuatori elettromeccanici trollo possono essere collegati a detti mezzi attuatori elettromeccanici mediante una connessione cablata o wireless. Further according to the invention, said electronic control means can be connected to said electromechanical actuator means and can be connected to said electromechanical actuator means by means of a wired or wireless connection.

Sempre secondo l’invenzione, almeno un indumento strumentato può essere provvisto di Also according to the invention, at least one instrumented garment can be provided with

- mezzi sensori atti a rilevare una posizione e/o un orientamento del rispettivo indumento strumentato, inviando corrispondenti segnali di rilevazione a detti mezzi elettronici di controllo, - sensor means adapted to detect a position and / or an orientation of the respective instrumented garment, sending corresponding detection signals to said electronic control means,

detti mezzi elettronici di controllo inviando, tramite detti mezzi di comunicazione, detti segnali di rilevazione, preferibilmente a seguito di una almeno parziale elaborazione da parte di detti mezzi elettronici di controllo, a detti mezzi di elaborazione esterni. said electronic control means by sending, through said communication means, said detection signals, preferably following an at least partial processing by said electronic control means, to said external processing means.

Ancora secondo l’invenzione, detti mezzi elettronici di controllo possono operare secondo un software aggiornabile mediante connessione di una memoria esterna ad almeno una interfaccia di detti mezzi elettronici di controllo, detta almeno una interfaccia essendo preferibilmente una presa o socket USB. Still according to the invention, said electronic control means can operate according to software that can be updated by connecting an external memory to at least one interface of said electronic control means, said at least one interface preferably being a USB socket or socket.

Preferibilmente secondo l’invenzione, detto almeno un indumento strumentato à ̈ realizzato in materiale elastico, in modo tale da mantenersi aderente ad un utilizzatore che lo indossi. Preferably according to the invention, said at least one instrumented garment is made of elastic material, in such a way as to remain adherent to a user who wears it.

Ulteriormente secondo l’invenzione, detto almeno un indumento strumentato può essere selezionato dal gruppo comprendente un guanto, un gambale, una calza, una tuta, una maglietta, ed un pantalone. Further according to the invention, said at least one instrumented garment can be selected from the group comprising a glove, a legging, a stocking, a suit, a shirt, and a trousers.

Forma ancora oggetto specifico della presente invenzione un sistema per la rilevazione e la guida di movimenti di un utilizzatore, comprendente: Another specific object of the present invention is a system for detecting and guiding the movements of a user, comprising:

- mezzi di elaborazione, - means of processing,

- un dispositivo indossabile da detto utilizzatore comprendente almeno un indumento strumentato, - a device wearable by said user comprising at least one instrumented garment,

caratterizzato dal fatto che detto dispositivo indossabile à ̈ un dispositivo indossabile come precedentemente descritto, e dal fatto che il sistema comprende altresì characterized by the fact that said wearable device is a wearable device as previously described, and by the fact that the system also includes

- mezzi di rilevazione atti a rilevare una posizione e/o un orientamento di almeno un indumento strumentato del dispositivo indossabile e ad inviare corrispondenti segnali di rilevazione a detti mezzi di elaborazione, - detection means adapted to detect a position and / or an orientation of at least one instrumented garment of the wearable device and to send corresponding detection signals to said processing means,

detti mezzi di elaborazione elaborando detti segnali di rilevazione ed inviando segnali di comando a mezzi elettronici di controllo, tramite rispettivi mezzi di comunicazione, di almeno un indumento strumentato del dispositivo indossabile, detti mezzi elettronici di controllo generando uno o più segnali di controllo dei di detti mezzi attuatori elettromeccanici di detto almeno un indumento strumentato del dispositivo indossabile sulla base di detti segnali di comando, detti segnali di comando dipendendo da una differenza della posizione e/o dell’orientamento correnti di detto almeno un indumento strumentato del dispositivo indossabile rilevati da detti mezzi di rilevazione rispetto ad una posizione e/o orientamento desiderati (ovvero, una posizione e/o orientamento ideali o bersaglio). said processing means processing said detection signals and sending command signals to electronic control means, through respective communication means, of at least one instrumented garment of the wearable device, said electronic control means generating one or more control signals of said electromechanical actuating means of said at least one instrumented garment of the wearable device on the basis of said command signals, said command signals depending on a difference in the current position and / or orientation of said at least one instrumented garment of the wearable device detected by said sensing means with respect to a desired position and / or orientation (i.e., an ideal or target position and / or orientation).

Sempre secondo l’invenzione, detti mezzi di rilevazione possono comprendere mezzi sensori di almeno un indumento strumentato del dispositivo indossabile. Always according to the invention, said detection means can comprise sensor means of at least one instrumented garment of the wearable device.

Ancora secondo l’invenzione, detti mezzi di rilevazione possono comprendere uno o più mezzi di rilevazione selezionati dal gruppo comprendente: Still according to the invention, said detection means can comprise one or more detection means selected from the group comprising:

- mezzi elettro-ottici di visione artificiale, preferibilmente comprendenti un dispositivo di visione artificiale, più preferibilmente realizzato tramite un paio di occhiali, ancora più preferibilmente dotato di una o più, preferibilmente due, telecamere, - electro-optical means for artificial vision, preferably comprising an artificial vision device, more preferably made through a pair of glasses, even more preferably equipped with one or more, preferably two, cameras,

- mezzi di rilevazione basati su rilevamento geo-magnetico, - detection means based on geo-magnetic detection,

- mezzi di rilevazione a radiofrequenza, preferibilmente basati su dispositivi RFID, e - radiofrequency detection means, preferably based on RFID devices, e

- mezzi di rilevazione basati su accelerometri (piattaforme inerziali), detti mezzi di rilevazione essendo preferibilmente provvisti di riferimenti spaziali fissi e/o relativi. - detection means based on accelerometers (inertial platforms), said detection means being preferably provided with fixed and / or relative spatial references.

Ulteriormente secondo l’invenzione, detta posizione e/o orientamento desiderati (o ideali o bersaglio) possono essere una posizione e/o un orientamento di un oggetto rilevati da detti mezzi di rilevazione. Further according to the invention, said desired position and / or orientation (or ideal or target) can be a position and / or orientation of an object detected by said detection means.

Sempre secondo l’invenzione, detti mezzi di elaborazione possono essere in grado di memorizzare una successione di posizioni e/o orientamenti spaziali di almeno un indumento strumentato del dispositivo indossabile rilevate da detti mezzi di rilevazione, e detta posizione e/o orientamento desiderati (o ideali o bersaglio) possono essere selezionati da detta successione di posizioni e/o orientamenti spaziali memorizzati. Always according to the invention, said processing means may be capable of memorizing a succession of positions and / or spatial orientations of at least one instrumented garment of the wearable device detected by said detection means, and said desired position and / or orientation ( or ideals or targets) can be selected from said succession of stored spatial positions and / or orientations.

Forma ulteriore oggetto specifico della presente invenzione un procedimento di rilevazione e guida di movimenti di un utilizzatore che indossa un dispositivo indossabile comprendente almeno un indumento strumentato, detto dispositivo indossabile essendo un dispositivo indossabile come precedentemente descritto, comprendente la fase di: A further specific object of the present invention is a procedure for detecting and guiding the movements of a user wearing a wearable device comprising at least one instrumented garment, said wearable device being a wearable device as previously described, comprising the step of:

A. rilevare una posizione e/o un orientamento spaziale di almeno un indumento strumentato, A. detect a position and / or spatial orientation of at least one instrumented garment,

il procedimento essendo caratterizzato dal fatto di comprendere altresì le seguenti fasi: the procedure being characterized by the fact that it also includes the following phases:

B. determinare una differenza della posizione e/o dell’orientamento correnti di detto almeno un indumento strumentato del dispositivo indossabile rilevati nella fase A da una posizione e/o orientamento desiderati (o ideali o bersaglio), e B. determining a difference in the current position and / or orientation of said at least one instrumented garment of the wearable device detected in step A from a desired (or ideal or target) position and / or orientation, and

C. inviare segnali di comando a mezzi elettronici di controllo, tramite rispettivi mezzi di comunicazione, di almeno un indumento strumentato del dispositivo indossabile, detti mezzi elettronici di controllo generando uno o più segnali di controllo di mezzi attuatori elettromeccanici di detto almeno un indumento strumentato del dispositivo indossabile sulla base di detti segnali di comando. C. sending command signals to electronic control means, through respective communication means, of at least one instrumented garment of the wearable device, said electronic control means generating one or more control signals of electromechanical actuator means of said at least one instrumented garment of the wearable device based on said command signals.

Il dispositivo indossabile, comprendente almeno un indumento strumentato, (ed il relativo sistema) secondo l’invenzione, una volta indossato, consente in modo semplice, efficace ed affidabile sia una ricerca guidata di oggetti sia un addestramento guidato dei movimenti delle parti del corpo dell’utilizzatore, in particolare delle articolazioni, con le quali entra in contatto detto almeno un indumento. The wearable device, comprising at least one instrumented garment, (and the relative system) according to the invention, once worn, allows in a simple, effective and reliable way both a guided search for objects and a guided training of the movements of the parts of the body. of the user, in particular of the joints, with which said at least one garment comes into contact.

La presente invenzione verrà ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue preferite forme di realizzazione, con particolare riferimento alle Figure dei disegni allegati, in cui: The present invention will now be described, for illustrative but not limitative purposes, according to its preferred embodiments, with particular reference to the Figures of the attached drawings, in which:

la Figura 1 mostra una vista prospettica di una preferita forma di realizzazione del dispositivo indossabile secondo l’invenzione quando indossato da un utilizzatore; Figure 1 shows a perspective view of a preferred embodiment of the wearable device according to the invention when worn by a user;

la Figura 2 mostra un diagramma a blocchi schematico della preferita forma di realizzazione del sistema secondo l’invenzione; Figure 2 shows a schematic block diagram of the preferred embodiment of the system according to the invention;

la Figura 3 mostra un grafo di flusso schematico di una preferita forma di realizzazione del procedimento secondo l’invenzione. Figure 3 shows a schematic flow graph of a preferred embodiment of the process according to the invention.

Nelle Figure numeri di riferimento identici saranno utilizzati per elementi analoghi. In the Figures identical reference numbers will be used for similar elements.

Nel seguito della descrizione si farà esplicito riferimento ad una forma di realizzazione dell’invenzione in cui il dispositivo indossabile à ̈ un guanto strumentato che un utilizzatore indossa su una mano (in Figura 1 à ̈ mostrata la mano sinistra) ed il rispettivo avambraccio. Si deve, tuttavia, tenere presente che il dispositivo indossabile secondo l’invenzione può comprendere, alternativamente al guanto od anche in combinazione con questo, uno o più differenti indumenti strumentati indossabili da un utilizzatore su parti del corpo diverse dalla mano sinistra, rimanendo sempre nell’ambito della presente invenzione. A titolo esemplificativo, ma non limitativo, un infermiere, un chirurgo, od un giocatore di biliardo potrebbero indossare due guanti strumentati che coprono eventualmente anche gli avambracci; un calciatore potrebbe indossare uno o due gambali strumentati, invece dei guanti; uno schermidore, potrebbe indossare una tuta completamente strumentata, eventualmente suddivisa in due o più pezzi (per esempio una maglietta ed un pantalone). Tali indumenti strumentati sono realizzati in materiale elastico in modo tale da mantenersi aderenti alla parte del corpo sulla quale sono indossati. Un’altra applicazione esemplificativa del dispositivo indossabile secondo l’invenzione à ̈ quella di un paziente sottoposto ad un trattamento rieducativo motorio o posturale, ad esempio a seguito di traumi od interventi chirurgici, il quale deve eseguire movimenti prestabiliti oppure assumere e/o mantenere determinate posture; anche in questo caso la ripetibilità e la precisione di esecuzione sono molto meglio controllabili e correggibili mediante il dispositivo indossabile secondo l’invenzione che sotto la sola supervisione di un fisioterapista. In the following description, explicit reference will be made to an embodiment of the invention in which the wearable device is an instrumented glove that a user wears on one hand (the left hand is shown in Figure 1) and the respective forearm. However, it must be borne in mind that the wearable device according to the invention can comprise, alternatively to the glove or also in combination with it, one or more different instrumented garments wearable by a user on parts of the body other than the left hand, always remaining within the scope of the present invention. By way of example, but not limited to, a nurse, a surgeon, or a pool player could wear two instrumented gloves that possibly also cover the forearms; a footballer could wear one or two instrumented leggings instead of gloves; a fencer could wear a fully instrumented suit, possibly divided into two or more pieces (for example a shirt and trousers). Such instrumented garments are made of elastic material in such a way as to remain adherent to the part of the body on which they are worn. Another exemplary application of the wearable device according to the invention is that of a patient undergoing a motor or postural rehabilitation treatment, for example following trauma or surgery, who must perform predetermined movements or assume and / or maintain certain postures; also in this case repeatability and precision of execution are much better controllable and correctable by means of the wearable device according to the invention than under the sole supervision of a physiotherapist.

Con riferimento alla Figura 1, si può osservare un utilizzatore 1 che indossa una preferita forma di realizzazione del dispositivo indossabile secondo l’invenzione costituito da un guanto sinistro strumentato 2. Il guanto 2 viene indossato sulla mano sinistra e copre anche una porzione anteriore dell’avambraccio. With reference to Figure 1, a user 1 can be seen wearing a preferred embodiment of the wearable device according to the invention consisting of a left instrumented glove 2. The glove 2 is worn on the left hand and also covers an anterior portion of the € ™ forearm.

Il sistema secondo l’invenzione, illustrato in Figura 2, fa si che il guanto strumentato 2, una volta indossato, sia in grado di fornire sia capacità di addestramento dei movimenti del braccio, in particolare delle articolazioni spalla/gomito/polso, sia di ricerca guidata di oggetti. The system according to the invention, illustrated in Figure 2, ensures that the instrumented glove 2, once worn, is able to provide both the ability to train the movements of the arm, in particular the shoulder / elbow / wrist joints, and guided object search.

In particolare, il sistema secondo l’invenzione provvede alla valutazione in tempo reale della posizione spaziale della mano sinistra (ed eventualmente del rispettivo avambraccio), dell’utilizzatore, preferibilmente tramite uno o più sensori 3, disponibili ad esempio dall’azienda Polhemus, di cui à ̈ provvisto il guanto 2. Altre forme di realizzazione del sistema secondo l’invenzione possono prevedere che alcuni ulteriori sensori siano situati sull’intero braccio dell’utilizzatore (ad esempio tramite cinturini aderenti che costituiscono ulteriori indumenti strumentati appartenenti al dispositivo indossabile) allo scopo di valutare in tempo reale la posizione spaziale dell’intero braccio. In particular, the system according to the invention provides for the real-time evaluation of the spatial position of the left hand (and possibly of the respective forearm) of the user, preferably through one or more sensors 3, available for example by the company Polhemus, with which glove 2 is provided. Other embodiments of the system according to the invention may provide that some further sensors are located on the entire arm of the user (for example through adherent straps which constitute further instrumented clothing belonging to the wearable device) in order to evaluate the spatial position of the entire arm in real time.

Il sistema mostrato in Figura 2 à ̈ altresì provvisto di un dispositivo 4 di visione artificiale, preferibilmente realizzato tramite un paio di occhiali, dotati di una o più, preferibilmente due, telecamere 5, pure indossati dall’utilizzatore. Alternativamente, il dispositivo 4 di visione artificiale può essere collocato in posizione fissa nell’ambiente da monitorare (eventualmente provvisto di apparati di movimentazione che gli consentano, a titolo esemplificativo ma non limitativo, un movimento di rotazione e/o un movimento di beccheggio e/o un movimento di traslazione verticale) per osservare almeno una porzione dell’ambiente da monitorare. The system shown in Figure 2 is also provided with an artificial vision device 4, preferably made with a pair of glasses, equipped with one or more, preferably two, cameras 5, also worn by the user. Alternatively, the artificial vision device 4 can be placed in a fixed position in the environment to be monitored (possibly equipped with handling devices that allow it, by way of example but not limited to, a rotation movement and / or a pitching movement and / or a vertical translation movement) to observe at least a portion of the environment to be monitored.

In particolare, altre forme di realizzazione del sistema secondo l’invenzione possono prevedere soltanto i sensori 3 o soltanto il dispositivo 4. In particular, other embodiments of the system according to the invention can provide only the sensors 3 or only the device 4.

Ancora altre forme di realizzazione del sistema possono essere provvisti, in alternativa a od in combinazione con i sensori 3 e/o il dispositivo 4, di differenti apparati di valutazione della posizione, con riferimenti spaziali fissi e/o relativi, basati su visione o su rilevamento geo-magnetico, e/o su radiolocalizzazione (ad esempio tramite dispositivi tipo RFID passivi posti sull’oggetto la cui posizione à ̈ da determinare ed antenne di interrogazione/rilevazione opportunamente disposte), e/o su piattaforme inerziali (ad esempio tramite accelerometri dai cui segnali à ̈ possibile calcolare con precisione le componenti di posizione e velocità dell’oggetto dalle condizioni iniziali note). Still other embodiments of the system can be provided, as an alternative to or in combination with the sensors 3 and / or the device 4, with different position evaluation apparatuses, with fixed and / or relative spatial references, based on vision or on geo-magnetic detection, and / or on radiolocation (for example through passive RFID-type devices placed on the object whose position is to be determined and interrogation / detection antennas suitably arranged), and / or on inertial platforms (for example through accelerometers from whose signals it is possible to accurately calculate the position and velocity components of the object from the known initial conditions).

I sensori 3 inviano i segnali di rilevazione ad una unità microcontrollore 6 che, tramite un modulo 7 di interfaccia, fornisce funzionalità di comunicazione wireless con un elaboratore 8, preferibilmente una workstation (i.e. un PC). In tal modo, la work-station 8 elabora i segnali di rilevazione spaziale ricevuti dai sensori 3 per determinare la posizione spaziale del guanto strumentato 2. The sensors 3 send the detection signals to a microcontroller unit 6 which, through an interface module 7, provides wireless communication functionality with a processor 8, preferably a workstation (i.e. a PC). In this way, the work-station 8 processes the spatial detection signals received by the sensors 3 to determine the spatial position of the instrumented glove 2.

Il sistema di Figura 2 utilizza uno o più differenti standard di comunicazione wireless per la comunicazione tra la work-station 8 e la unità microcontrollore 6 del guanto strumentato 2. Preferibilmente, vengono utilizzati uno o più degli standard selezionati dal gruppo comprendente wi-fi, bluetooth e zigbee (IEEE 802.15.4). The system of Figure 2 uses one or more different wireless communication standards for the communication between the work-station 8 and the microcontroller unit 6 of the instrumented glove 2. Preferably, one or more of the standards selected from the group comprising wi-fi are used, bluetooth and zigbee (IEEE 802.15.4).

Altre forme di realizzazione del sistema secondo l’invenzione possono prevedere, in alternativa a od in combinazione con il canale wireless 9, un canale cablato, ad esempio un canale seriale RS232. Other embodiments of the system according to the invention can provide, as an alternative to or in combination with the wireless channel 9, a wired channel, for example an RS232 serial channel.

Utilizzando una pluralità di standard di trasmissione wireless, il sistema sfrutta differenti protocolli software per la comunicazione ottimizzando in tal modo la banda disponibile sul canale radio 9. Lo standard preferibilmente utilizzato à ̈ comunque quello zigbee, grazie al basso consumo di potenza che richiede. Using a plurality of wireless transmission standards, the system exploits different software protocols for communication, thus optimizing the band available on radio channel 9. The preferably used standard is in any case the zigbee one, thanks to the low power consumption it requires.

La unità microcontrollore 6, deputata alla comunicazione wireless, à ̈ dotata, tramite il modulo 7, di una pluralità di interfacce di comunicazione ed à ̈ in grado di accettare futuri dispositivi wireless (e.g. in caso si dimostrassero più efficienti dal punto di vista del consumo di potenza e/o dello sfruttamento della banda radio e/o del raggio di azione). The microcontroller unit 6, dedicated to wireless communication, is equipped, through module 7, with a plurality of communication interfaces and is able to accept future wireless devices (e.g. if they prove to be more efficient from the point of view of consumption of power and / or use of the radio band and / or range of action).

La unità microcontrollore 6 à ̈ altresì dotata di una batteria che ne assicura il funzionamento per alcune ore, in dipendenza dallo standard di comunicazione wireless scelto. Come mostrato in Figura 1, la unità microcontrollore 6 di una preferita forma di realizzazione del sistema secondo l’invenzione à ̈ alloggiata, assieme al modulo 7 di interfaccia ed alla batteria di alimentazione, in un contenitore 10 di dimensioni ridotte, paragonabili a quelle di due pacchetti di sigarette sovrapposti, che può essere pure facilmente indossato dall’utilizzatore, per esempio fissandolo ad una cintura (cfr. Figura 1) oppure, tramite un cinturino, al braccio. Altre forme di realizzazione del dispositivo indossabile secondo l’invenzione possono prevedere che la unità microcontrollore 6 ed il modulo 7 di interfaccia, ed eventualmente anche la batteria di alimentazione, siano alloggiati nello stesso guanto (o altro indumento) strumentato. The microcontroller unit 6 is also equipped with a battery that ensures its operation for a few hours, depending on the wireless communication standard chosen. As shown in Figure 1, the microcontroller unit 6 of a preferred embodiment of the system according to the invention is housed, together with the interface module 7 and the power supply battery, in a container 10 of reduced dimensions, comparable to those of two superimposed packets of cigarettes, which can also be easily worn by the user, for example by attaching it to a belt (see Figure 1) or, by means of a strap, to the arm. Other embodiments of the wearable device according to the invention can provide that the microcontroller unit 6 and the interface module 7, and possibly also the power supply battery, are housed in the same instrumented glove (or other garment).

Come verrà illustrato in maggiore detaglio nel seguito, l’utilizzatore che indossa il guanto strumentato 2 riceve indicazioni sul corretto movimento effettuato e/o sulla corretta posizione spaziale assunta dal suo braccio e/o dalla sua mano attraverso un feedback sensoriale ottenuto tramite uno o più attuatori 11 incorporati nel guanto strumentato 2 ed adatti a fornire un adeguato ritorno sensoriale. Preferibilmente, gli attuatori sono almeno quattro e sono disposti su ognuno dei due lati, sul dorso e sul palmo dell’alloggiamento per la mano. As will be illustrated in greater detail below, the user wearing the instrumented glove 2 receives information on the correct movement carried out and / or on the correct spatial position assumed by his arm and / or his hand through a sensory feedback obtained through one or plus actuators 11 incorporated in the instrumented glove 2 and suitable for providing adequate sensory feedback. Preferably, the actuators are at least four and are arranged on each of the two sides, on the back and on the palm of the housing for the hand.

Nella forma di realizzazione del dispositivo indossabile secondo l’invenzione illustrato nelle Figure, gli attuatori 11 sono dei piccoli motori vibranti posti all’interno del tessuto del guanto strumentato 2. Ogni volta che il sistema rileva un posizionamento della mano non corretto, ad esempio troppo in alto, il motore posto all’interno del tessuto del guanto strumentato 2 in corrispondenza del dorso dell’alloggiamento per la mano inizierà a vibrare, con una intensità preferibilmente proporzionale all’errore di posizione rilevato (i.e., maggiore à ̈ l’errore, maggiore sarà l’intensità della vibrazione). In the embodiment of the wearable device according to the invention illustrated in the Figures, the actuators 11 are small vibrating motors placed inside the fabric of the instrumented glove 2. Each time the system detects an incorrect hand positioning, for example too high, the motor placed inside the fabric of the instrumented glove 2 in correspondence with the back of the housing for the hand will begin to vibrate, with an intensity preferably proportional to the position error detected (i.e., greater à Is the error, the greater the intensity of the vibration).

Gli attuatori 11 presenti all’interno del tessuto del guanto strumentato 2 sono controllati dalla unità microcontrollore 6, che preferibilmente riceve a sua volta segnali di controllo degli attuatori dalla work-station 8. The actuators 11 present inside the fabric of the instrumented glove 2 are controlled by the microcontroller unit 6, which preferably in turn receives control signals of the actuators from the work-station 8.

In particolare, l’attivazione dei motori, che nella forma di realizzazione del sistema secondo l’invenzione mostrata nelle Figure costituiscono gli attuatori 11 à ̈ realizzata tramite un segnale PWM generato dalla unità microcontrollore 6. I protocolli di comunicazione tra la work-station 8 e la unità microcontrollore 6 prevedono preferibilmente la trasmissione pacchettizzata dei valori che indicano l’intensità della vibrazione per tutti i motori 11. A titolo puramente esemplificativo e non limitativo, nel caso di canale wireless IEEE 802.15.4, la struttura trasmessa come pacchetto dalla work-station 8 alla unità microcontrollore 6 à ̈ la seguente (dove il numero massimo MAXNUM di motori 11 à ̈ pari a sei, numero che può essere facilmente ridotto oppure aumentato grazie ad una semplice modifica hardware alla portata dei tecnici medi del settore): In particular, the activation of the motors, which in the embodiment of the system according to the invention shown in the Figures constitute the actuators 11, is achieved by means of a PWM signal generated by the microcontroller unit 6. The communication protocols between the work- station 8 and the microcontroller unit 6 preferably provide for the packetized transmission of the values that indicate the intensity of the vibration for all motors 11. Purely by way of non-limiting example, in the case of an IEEE 802.15.4 wireless channel, the structure transmitted as package from work-station 8 to microcontroller unit 6 is the following (where the maximum number of motors MAXNUM 11 is equal to six, a number that can be easily reduced or increased thanks to a simple hardware modification within the reach of average technicians in the sector ):

#define MAXNUM 6 #define MAXNUM 6

typedef struct typedef struct

Tavola 2 Table 2

{ {

unsigned int id; unsigned int id;

unsigned char tau; unsigned char tau;

unsigned char status[MAXNUM]; unsigned char status [MAXNUM];

}__attribute__((__packed__))MOTOR; } __ attribute __ ((__ packed __)) MOTOR;

In particolare, i sensori 3 e gli attuatori 11 sono collegati alla unità microcontrollore 6 tramite connessioni cablate 12, come illustrato in Figure 1 e 2. Altre forme di realizzazione del sistema secondo l’invenzione possono prevedere una connessione wireless tra i componenti del guanto (o altro indumento) strumentato 2 e la unità microcontrollore 6. In particular, the sensors 3 and the actuators 11 are connected to the microcontroller unit 6 through wired connections 12, as illustrated in Figures 1 and 2. Other embodiments of the system according to the invention can provide a wireless connection between the components of the glove (or other garment) instrumented 2 and the microcontroller unit 6.

La work-station 8 à ̈ altresì collegata al dispositivo 4 di visione artificiale, provvisto di un corrispondente modulo 13 di interfaccia, tramite un canale di comunicazione 14, cablato o wireless, per ricevere le immagini rilevate dal dispositivo 4, eventualmente elaborarle, e controllare lo stesso dispositivo 4. The work-station 8 is also connected to the artificial vision device 4, provided with a corresponding interface module 13, via a communication channel 14, wired or wireless, to receive the images detected by the device 4, possibly process them, and control the same device 4.

Il software eseguito dalla unità microcontrollore 6 che implementa il protocollo (i protocolli) di comunicazione e le funzionalità di controllo degli attuatori 11 può essere sostituito con una semplice procedura, per esempio caricando i file eseguibili (binari) su un dispositivo di memoria o memory key (pen drive) USB, inserendo la memory key in una corrispondente presa o socket USB presente sulla unità microcontrollore 6 (e successivamente spegnendo e riaccendendo la unità microcontrollore 6 stessa). The software executed by the microcontroller unit 6 which implements the communication protocol (s) and the control functions of the actuators 11 can be replaced with a simple procedure, for example by loading the executable (binary) files on a memory device or memory key (pen drive) USB, by inserting the memory key in a corresponding USB socket or socket on the microcontroller unit 6 (and subsequently switching off and on the microcontroller unit 6 itself).

A sua volta, la work-station 8 esegue un software che consente di elaborare dati provenienti dai sensori 3 del guanto strumentato 2 e dal dispositivo 4 di visione artificiale e di controllare di conseguenza gli attuatori 11 del guanto strumentato 2 (e preferibilmente anche il dispositivo 4). Altre forme di realizzazione del sistema secondo l’invenzione possono prevedere che almeno parte della elaborazione dati venga eseguita dall’unità microcontrollore 6 e dal dispositivo 4 di visione artificiale. In turn, the work-station 8 runs a software which allows to process data coming from the sensors 3 of the instrumented glove 2 and from the artificial vision device 4 and consequently to control the actuators 11 of the instrumented glove 2 (and preferably also the device 4). Other embodiments of the system according to the invention can provide that at least part of the data processing is performed by the microcontroller unit 6 and by the artificial vision device 4.

In un esempio particolare non limitativo, la work-station 8 del sistema mostrato nelle Figure esegue un software che consente innanzitutto la ricerca e la guida della mano dell’utilizzatore che indossa il guanto strumentato 2 verso un oggetto di cui sia nota la posizione. La posizione spaziale dell’oggetto da afferrare (determinata per mezzo delle immagini fornite dal dispositivo 4 ed elaborate, per il riconoscimento dell’oggetto, dalla work-station 8) e la posizione della mano dell’utilizzatore (che indossa il guanto strumentato 2 e determinata per mezzo dei segnali di rilevazione forniti dai sensori 3, eventualmente in combinazione con le immagini fornite dal dispositivo 4 ed elaborate dalla work-station 8) vengono confrontate dal software eseguito dalla work-station 8, che in tempo reale invia alla unità microcontrollore 6 i comandi per l’attivazione degli attuatori 11. La unità microcontrollore 6 riceve i comandi, li interpreta, ed attiva di conseguenza gli attuatori 11 (ad esempio motori vibranti) presenti all’interno del guanto strumentato 2. In a particular non-limiting example, the work-station 8 of the system shown in the Figures runs a software that first of all allows the search and guidance of the hand of the user wearing the instrumented glove 2 towards an object whose position is known. The spatial position of the object to be grasped (determined by means of the images provided by the device 4 and processed, for the recognition of the object, by the work-station 8) and the position of the user's hand (wearing the glove) instrumented 2 and determined by means of the detection signals supplied by the sensors 3, possibly in combination with the images supplied by the device 4 and processed by the work-station 8) are compared by the software executed by the work-station 8, which in real time sends to the microcontroller unit 6 the commands for activating the actuators 11. The microcontroller unit 6 receives the commands, interprets them, and consequently activates the actuators 11 (for example vibrating motors) present inside the instrumented glove 2.

A titolo esemplificativo ma non limitativo, se la mano (che indossa il guanto strumentato 2) si trova in posizione troppo elevata rispetto all’oggetto da afferrare, sarà un attuatore (o gli attuatori) 11 presente sul dorso dell’alloggiamento per la mano ad entrare in funzione ed a segnalare, vibrando in modo più o meno intenso, l’errore di posizione. Se invece la mano si trova in posizione troppo abbassata rispetto all’oggetto da afferrare, sarà un attuatore (o gli attuatori) 11 presente sul palmo dell’alloggiamento per la mano ad entrare in funzione. Qualora la mano si trovi in posizione troppo laterale, ad esempio troppo a destra (o a sinistra), rispetto all’oggetto da afferrare, sarà un attuatore (o gli attuatori) 11 presente sul lato opposto, nel caso dell’esempio a sinistra (o a destra) dell’alloggiamento per la mano ad entrare in funzione. Ovviamente, altre forme di realizzazione del sistema secondo l’invenzione possono prevedere un diverso ordine di funzionamento degli attuatori 11 incorporati nel guanto strumentato 2. By way of non-limiting example, if the hand (wearing the instrumented glove 2) is in a too high position with respect to the object to be grasped, an actuator (or actuators) 11 will be present on the back of the housing for hand to start functioning and to signal, vibrating in a more or less intense way, the position error. If, on the other hand, the hand is too low in relation to the object to be grasped, an actuator (or actuators) 11 present on the palm of the housing for the hand will come into operation. If the hand is too lateral, for example too far to the right (or left), with respect to the object to be grasped, an actuator (or actuators) 11 will be present on the opposite side, in the case of the example on the left (or to the right) of the housing for the hand to operate. Obviously, other embodiments of the system according to the invention can provide a different operating order of the actuators 11 incorporated in the instrumented glove 2.

Una seconda funzionalità offerta dal software eseguito dalla workstation 8 del sistema mostrato nelle Figure consente la registrazione di un movimento di una mano che indossa il guanto strumentato 2, o meglio la memorizzazione della successione di posizioni spaziali occupate dalla mano (o dall’intero braccio) dell’utilizzatore che indossa il guanto strumentato 2 durante l’esecuzione di un movimento. La sequenza di posizioni viene registrata dalla work-station 8 che durante una seconda esecuzione del movimento stesso à ̈ in grado di comparare le posizioni correnti con quelle registrate in precedenza e rilevare eventuali differenze guidando la seconda esecuzione del movimento azionando gli attuatori 11 (ad esempio motori vibranti) come già descritto. A second function offered by the software executed by the workstation 8 of the system shown in the Figures allows the recording of a movement of a hand wearing the instrumented glove 2, or rather the memorization of the succession of spatial positions occupied by the hand (or by the entire arm ) of the user wearing the instrumented glove 2 during the execution of a movement. The sequence of positions is recorded by the work-station 8 which, during a second execution of the movement itself, is able to compare the current positions with those previously recorded and detect any differences by guiding the second execution of the movement by activating the actuators 11 (for example vibrating motors) as already described.

A titolo esemplificativo, ma non limitativo, ciò consente la memorizzazione di un movimento di un utilizzatore esperto ed il successivo addestramento di un secondo utilizzatore non esperto. By way of example, but not limiting, this allows the memorization of a movement of an expert user and the subsequent training of a second non-expert user.

Con riferimento alla Figura 3, si può osservare il procedimento di guida eseguito dal sistema mostrato in Figure 1 e 2, in cui le fasi da 100 a 104 sono eseguite dalla work-station 8 e le fasi 105 e 106 sono eseguite dalla unità microcontrollore 6. With reference to Figure 3, it is possible to observe the driving procedure performed by the system shown in Figures 1 and 2, in which steps 100 to 104 are performed by the work-station 8 and steps 105 and 106 are performed by the microcontroller unit 6 .

Nella fase 100, la work-station 8 riceve i segnali relativi alla posizione spaziale del guanto strumentato 2 indossato dalla mano sinistra dell’utilizzatore ed eventualmente dell’oggetto da afferrare. In particolare, la work-station 8 riceve, tramite la unità microcontrollore 6, i segnali di rilevazione provenienti dai sensori 3 (alternativamente od in combinazione, la work-station 8 potrebbe ricevere anche le immagini provenienti dal dispositivo 4 di visione artificiale utili alla determinazione della posizione del guanto strumentato 2). Nel caso in cui il sistema stia eseguendo la funzionalità di ricerca di un oggetto, la work-station 8 riceve le immagini nalità di ricerca di un oggetto, la work-station 8 riceve le immagini provenienti dal dispositivo 4 di visione artificiale utili alla determinazione della posizione dell’oggetto. In phase 100, the work-station 8 receives the signals relating to the spatial position of the instrumented glove 2 worn by the user's left hand and possibly of the object to be grasped. In particular, the work-station 8 receives, through the microcontroller unit 6, the detection signals coming from the sensors 3 (alternatively or in combination, the work-station 8 could also receive the images coming from the artificial vision device 4 useful for determining the position of the instrumented glove 2). In the event that the system is performing the search function of an object, the work-station 8 receives the images for the search of an object, the work-station 8 receives the images coming from the artificial vision device 4 useful for determining the position of the object.

Nella fase 101, la work-station 8 determina la posizione spaziale corrente del guanto strumentato 2 elaborando i segnali di rilevazione ricevuti dai sensori 3 (alternativamente od in combinazione, la work-station 8 potrebbe elaborare le immagini provenienti dal dispositivo 4); inoltre, la work-station 8 determina la posizione spaziale desiderata o ideale (o bersaglio) del guanto strumentato 2. Nel caso in cui il sistema stia eseguendo la funzionalità di ricerca di un oggetto, la posizione spaziale ideale del guanto strumentato 2 à ̈ funzione della posizione corrente dell’oggetto che la work-station 8 determina elaborando le immagini provenienti dal dispositivo 4 di visione artificiale. Nel caso in cui il sistema stia eseguendo la funzionalità di ripetizione di un movimento memorizzato, la posizione spaziale ideale del guanto strumentato 2 à ̈ recuperata dalla memoria della work-station 8. In step 101, the work-station 8 determines the current spatial position of the instrumented glove 2 by processing the detection signals received by the sensors 3 (alternatively or in combination, the work-station 8 could process the images coming from the device 4); moreover, the work-station 8 determines the desired or ideal spatial position (or target) of the instrumented glove 2. If the system is performing the function of searching for an object, the ideal spatial position of the instrumented glove 2 is a function of the current position of the object that the work-station 8 determines by processing the images coming from the artificial vision device 4. In case the system is performing the function of repeating a memorized movement, the ideal spatial position of the instrumented glove 2 is recovered from the memory of the work-station 8.

Nella fase 102, la work-station 8 compara la posizione corrente e la posizione ideale del guanto strumentato 2, preferibilmente verificando se esse differiscono l’una dall’altra oltre una soglia massima: se l’esito di tale verifica à ̈ positivo (ovvero la posizione corrente à ̈ scorretta, in quanto à ̈ differente da quella ideale per più di detta soglia massima), allora il procedimento esegue la fase 103; altrimenti, se l’esito di tale verifica à ̈ negativo (ovvero la posizione corrente à ̈ corretta, in quanto à ̈ sostanzialmente coincidente con quella ideale), allora il procedimento ritorna ad eseguire la fase 101. In phase 102, the work-station 8 compares the current position and the ideal position of the instrumented glove 2, preferably verifying whether they differ from each other beyond a maximum threshold: if the outcome of this verification is positive (ie the current position is incorrect, as it is different from the ideal one for more than said maximum threshold), then the procedure carries out step 103; otherwise, if the outcome of this check is negative (ie the current position is correct, as it is substantially coincident with the ideal one), then the procedure returns to carry out phase 101.

Nella fase 103, la work-station 8 genera i segnali di comando degli attuatori 11 sulla base della differenza tra la posizione corrente e la posizione ideale del guanto strumentato 2. In step 103, the work-station 8 generates the command signals of the actuators 11 on the basis of the difference between the current position and the ideal position of the instrumented glove 2.

Nella fase 104, la work-station 8 trasmette i segnali di comando degli attuatori 11 alla unità microcontrollore 6. In step 104, the work-station 8 transmits the control signals of the actuators 11 to the microcontroller unit 6.

Nella fase 105, la unità microcontrollore 6 riceve i segnali di comando degli attuatori 11 dalla work-station 8. In step 105, the microcontroller unit 6 receives the command signals of the actuators 11 from the work-station 8.

Nella fase 106, la unità microcontrollore 6 genera i segnali PWM di attivazione degli attuatori 11 sulla base dei segnali di comando ricevuti. In step 106, the microcontroller unit 6 generates the PWM signals for activating the actuators 11 on the basis of the command signals received.

In quel che precede sono state descritte le preferite forme di realizzazione e sono state suggerite delle varianti della presente invenzione, ma à ̈ 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. In the foregoing, the preferred embodiments have been described and variants of the present invention have been suggested, but it is to be understood that those skilled in the art will be able to make modifications and changes without thereby departing from the relative scope of protection, as defined by claims attached.

Claims (11)

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo indossabile comprendente almeno un indumento strumentato (2), il dispositivo comprendendo - mezzi elettronici (6) di controllo, provvisti di - mezzi (7) di comunicazione per comunicare con mezzi (8) di elaborazione esterni, caratterizzato dal fatto che almeno un indumento strumentato (2) à ̈ provvisto di - mezzi attuatori elettromeccanici (11) controllati da detti mezzi elettronici (6) di controllo sulla base di segnali di comando ricevuti tramite detti mezzi (7) di comunicazione e provenienti da detti mezzi (8) di elaborazione esterni. CLAIMS A wearable device comprising at least one instrumented garment (2), the device comprising - electronic means (6) of control, provided with - communication means (7) for communicating with external processing means (8), characterized in that at least one instrumented garment (2) is provided with - electromechanical actuator means (11) controlled by said electronic control means (6) on the basis of command signals received through said communication means (7) and coming from said external processing means (8). 2. Dispositivo indossabile secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi attuatori elettromeccanici comprendono uno o più, preferibilmente almeno quattro, attuatori elettromeccanici (11). 2. Wearable device according to claim 1, characterized in that said electromechanical actuator means comprise one or more, preferably at least four, electromechanical actuators (11). 3. Dispositivo indossabile secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi elettronici di controllo comprendono una unità (6) a microcontrollore e detti mezzi di comunicazione comprendono un modulo (7) di interfaccia per comunicare con detti mezzi (8) di elaborazione esterni mediante una comunicazione senza fili o wireless, preferibilmente a pacchetti, ancora più preferibilmente secondo uno o più standard selezionati dal gruppo comprendente gli standard wi-fi, bluetooth e zigbee (IEEE 802.15.4), e/o mediante una comunicazione cablata, preferibilmente una comunicazione seriale. 3. Wearable device according to claim 1 or 2, characterized in that said electronic control means comprise a microcontroller unit (6) and said communication means comprise an interface module (7) for communicating with said communication means (8) external processing by means of a wireless or wireless communication, preferably packet, even more preferably according to one or more standards selected by the group including the wi-fi, bluetooth and zigbee standards (IEEE 802.15.4), and / or by means of a wired communication, preferably a serial communication. 4. Dispositivo indossabile secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti mezzi elettronici (6) di controllo sono collegati a detti mezzi attuatori elettromeccanici (11) mediante una connessione cablata o wireless. Wearable device according to any one of the preceding claims, characterized in that said electronic control means (6) are connected to said electromechanical actuator means (11) by means of a wired or wireless connection. 5. Dispositivo indossabile secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che almeno un indumento strumen tato (2) à ̈ provvisto di - mezzi sensori (3) atti a rilevare una posizione e/o un orientamento del rispettivo indumento strumentato (2), inviando corrispondenti segnali di rilevazione a detti mezzi elettronici (6) di controllo, detti mezzi elettronici (6) di controllo inviando, tramite detti mezzi (7) di comunicazione, detti segnali di rilevazione, preferibilmente a seguito di una almeno parziale elaborazione da parte di detti mezzi elettronici (6) di controllo, a detti mezzi (8) di elaborazione esterni. 5. Wearable device according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one tooled garment (2) is provided with - sensor means (3) adapted to detect a position and / or an orientation of the respective instrumented garment (2), sending corresponding detection signals to said electronic control means (6), said electronic control means (6) sending, through said communication means (7), said detection signals, preferably following an at least partial processing by said electronic control means (6), to said external processing means (8). 6. Sistema per la rilevazione e la guida di movimenti di un utilizzatore, comprendente: - mezzi (8) di elaborazione, - un dispositivo indossabile da detto utilizzatore comprendente almeno un indumento strumentato (2), caratterizzato dal fatto che detto dispositivo indossabile à ̈ un dispositivo indossabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, e dal fatto che il sistema comprende altresì - mezzi (3, 4, 5) di rilevazione atti a rilevare una posizione e/o un orientamento di almeno un indumento strumentato (2) del dispositivo indossabile e ad inviare corrispondenti segnali di rilevazione a detti mezzi (8) di elaborazione, detti mezzi (8) di elaborazione elaborando detti segnali di rilevazione ed inviando segnali di comando a mezzi elettronici (6) di controllo, tramite rispettivi mezzi (7) di comunicazione, di almeno un indumento strumentato (2) del dispositivo indossabile, detti mezzi elettronici (6) di controllo generando uno o più segnali di controllo dei di detti mezzi attuatori elettromeccanici (11) di detto almeno un indumento strumentato (2) del dispositivo indossabile sulla base di detti segnali di comando, detti segnali di comando dipendendo da una differenza della posizione e/o dell’orientamento correnti di detto almeno un indumento strumentato (2) del dispositivo indossabile rilevati da detti mezzi (3, 4, 5) di rilevazione rispetto ad una posizione e/o orientamento desiderati. 6. System for detecting and guiding a user's movements, comprising: - processing means (8), - a device wearable by said user comprising at least one instrumented garment (2), characterized in that said wearable device is a wearable device according to any one of claims 1 to 4, and by the fact that the system also comprises - detection means (3, 4, 5) suitable for detecting a position and / or orientation of at least one instrumented garment (2) of the wearable device and for sending corresponding detection signals to said processing means (8), said processing means (8) processing said detection signals and sending command signals to electronic means (6) for controlling, through respective communication means (7), of at least one instrumented garment (2) of the wearable device, said electronic means (6) control by generating one or more control signals of said electromechanical actuator means (11) of said at least one instrumented garment (2) of the wearable device on the basis of said command signals, said command signals depending on a difference in the current position and / or orientation of said at least one instrumented garment (2) of the wearable device detected by said detection means (3, 4, 5) with respect to a desired position and / or orientation. 7. Sistema secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo indossabile à ̈ un dispositivo indossabile secondo la rivendicazione 5 e che detti mezzi di rilevazione comprendono mezzi sensori (3) di almeno un indumento strumentato (2) del dispositivo indossabile. 7. System according to claim 6, characterized in that said wearable device is a wearable device according to claim 5 and that said detection means comprise sensor means (3) of at least one instrumented garment (2) of the wearable device. 8. Sistema secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilevazione comprendono uno o più mezzi di rilevazione selezionati dal gruppo comprendente: - mezzi elettro-ottici (4, 5) di visione artificiale, preferibilmente comprendenti un dispositivo (4) di visione artificiale, più preferibilmente realizzato tramite un paio di occhiali, ancora più preferibilmente dotato di una o più, preferibilmente due, telecamere (5), - mezzi di rilevazione basati su rilevamento geo-magnetico, - mezzi di rilevazione a radiofrequenza, preferibilmente basati su dispositivi RFID, e - mezzi di rilevazione basati su accelerometri (piattaforme inerziali), detti mezzi di rilevazione essendo preferibilmente provvisti di riferimenti spaziali fissi e/o relativi. 8. System according to claim 6 or 7, characterized in that said detection means comprise one or more detection means selected from the group comprising: - electro-optical means (4, 5) for artificial vision, preferably comprising an artificial vision device (4), more preferably made through a pair of glasses, even more preferably equipped with one or more, preferably two, cameras (5) , - detection means based on geo-magnetic detection, - radiofrequency detection means, preferably based on RFID devices, e - detection means based on accelerometers (inertial platforms), said detection means being preferably provided with fixed and / or relative spatial references. 9. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8, caratterizzato dal fatto che detta posizione e/o orientamento desiderati sono una posizione e/o un orientamento di un oggetto rilevati da detti mezzi di rilevazione (3, 4, 5). System according to any one of claims 6 to 8, characterized in that said desired position and / or orientation is a position and / or orientation of an object detected by said detection means (3, 4, 5). 10. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 9, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (8) di elaborazione sono in grado di memorizzare una successione di posizioni e/o orientamenti spaziali di almeno un indumento strumentato (2) del dispositivo indossabile rilevate da detti mezzi di rilevazione, e dal fatto che detta posizione e/o orientamento desiderati sono selezionati da detta successione di posizioni e/o orientamenti spaziali memorizzati. System according to any one of claims 6 to 9, characterized in that said processing means (8) are capable of memorizing a succession of positions and / or spatial orientations of at least one instrumented garment (2) of the wearable device detected by said detection means, and by the fact that said desired position and / or orientation are selected from said succession of stored spatial positions and / or orientations. 11. Procedimento di rilevazione e guida di movimenti di un utilizzatore che indossa un dispositivo indossabile comprendente almeno un indumento strumentato (2), detto dispositivo indossabile essendo un dispositivo indossabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, comprendente la fase di: A. rilevare una posizione e/o un orientamento spaziale di almeno un indumento strumentato (2), il procedimento essendo caratterizzato dal fatto di comprendere altresì le seguenti fasi: B. determinare una differenza della posizione e/o dell’orientamento correnti di detto almeno un indumento strumentato (2) del dispositivo indossabile rilevati nella fase A da una posizione e/o orientamento desiderati, e C. inviare segnali di comando a mezzi elettronici (6) di controllo, tramite rispettivi mezzi (7) di comunicazione, di almeno un indumento strumentato (2) del dispositivo indossabile, detti mezzi elettronici (6) di controllo generando uno o più segnali di controllo di mezzi attuatori elettromeccanici (11) di detto almeno un indumento strumentato (2) del dispositivo indossabile sulla base di detti segnali di comando.11. Process for detecting and guiding movements of a user wearing a wearable device comprising at least one instrumented garment (2), said wearable device being a wearable device according to any one of claims 1 to 5, comprising the step of: A. detect a position and / or spatial orientation of at least one instrumented garment (2), the procedure being characterized by the fact that it also includes the following phases: B. determining a difference in the current position and / or orientation of said at least one instrumented garment (2) of the wearable device detected in step A from a desired position and / or orientation, and C. sending command signals to electronic control means (6), through respective communication means (7), of at least one instrumented garment (2) of the wearable device, said electronic control means (6) generating one or more control of electromechanical actuator means (11) of said at least one instrumented garment (2) of the wearable device on the basis of said command signals.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5825308A (en) * 1996-11-26 1998-10-20 Immersion Human Interface Corporation Force feedback interface having isotonic and isometric functionality
US20030234823A1 (en) * 2002-05-17 2003-12-25 Shigemi Sato Image processing apparatus and image processing method, and image processing program and recording medium of the same
EP1533678A1 (en) * 2003-11-24 2005-05-25 Sony International (Europe) GmbH Physical feedback channel for entertaining or gaming environments

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5825308A (en) * 1996-11-26 1998-10-20 Immersion Human Interface Corporation Force feedback interface having isotonic and isometric functionality
US20030234823A1 (en) * 2002-05-17 2003-12-25 Shigemi Sato Image processing apparatus and image processing method, and image processing program and recording medium of the same
EP1533678A1 (en) * 2003-11-24 2005-05-25 Sony International (Europe) GmbH Physical feedback channel for entertaining or gaming environments

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