ITRM20130553A1

ITRM20130553A1 - REMOTE CONTROL DEVICE FOR MOVEMENT.

Info

Publication number: ITRM20130553A1
Application number: IT000553A
Authority: IT
Inventors: Daniele Arcangeli
Original assignee: Daniele Arcangeli
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2015-04-11
Also published as: WO2015052051A1

Description

Descrizione Description

“DISPOSITIVO DI CONTROLLO REMOTO DEL MOVIMENTO” "REMOTE MOTION CONTROL DEVICE"

Campo della tecnica Field of technique

La presente invenzione è afferente al campo delle periferiche di input e output per il controllo del movimento, periferiche che tradizionalmente vengono associate a strumentazioni informatiche, ed in dettaglio concerne un dispositivo di controllo remoto del movimento, con particolare riferimento alla locomozione dell’essere umano. The present invention relates to the field of input and output peripherals for motion control, peripherals that are traditionally associated with computer equipment, and in detail concerns a remote motion control device, with particular reference to the locomotion of the human being.

Arte nota Known art

Sono noti dispositivi di intrattenimento multimediale che, fin dall’inizio degli anni ottanta sono stati utilizzati quale complemento per la definizione di quella branca della tecnologia che prende il nome di “realtà virtuale”. Da circa un ventennio, quindi, il termine “realtà virtuale” ha assunto un chiaro significato nell’immaginario popolare grazie alle numerosissime opere letterarie e cinematografiche. Nonostante tutto l’interesse dimostrato verso la realtà virtuale, e pur considerate le possibilità offerte dall’attuale tecnologia, ad oggi il fenomeno non è mai decollato commercialmente. Multimedia entertainment devices are known which, since the early 1980s, have been used as a complement to the definition of that branch of technology that takes the name of "virtual reality". For about twenty years, therefore, the term "virtual reality" has taken on a clear meaning in the popular imagination thanks to the numerous literary and cinematographic works. Despite all the interest shown in virtual reality, and even considering the possibilities offered by current technology, to date the phenomenon has never taken off commercially.

D’altra parte, il videogioco, ossia lo strumento di intrattenimento più diffuso a livello mondiale, che rappresenta una forma di intrattenimento di tipo attivo (cioè in cui vi è interazione da parte dell’utente con la forma di intrattenimento stessa, e che si contrappone ad esempio alla televisione classica, rappresentante forse l’esempio più adamantino di forma di intrattenimento passivo) ha tentato a più riprese di aprirsi verso i dispositivi e le idee originarie della realtà virtuale senza mai ottenere risultati significativi, e questo malgrado il videogioco rappresenti una forma di intrattenimento molto fruibile da un’utenza quanto mai eterogenea a livello di età, capacità cognitiva e motoria, livello sociale e istruzione. L’esito, peraltro non del tutto negativo, è stato quello di attirare nuova utenza verso il mercato video ludico. Tuttavia si è trattato solo di un fenomeno temporaneo, e questo in quanto i tentativi effettuati non hanno attecchito su quello che è lo zoccolo duro, e soprattutto numeroso, dell’attività video ludica. On the other hand, the video game, that is the most widespread entertainment tool in the world, which represents an active type of entertainment (i.e. in which there is interaction by the user with the form of entertainment itself, and which is contrasts, for example, with classic television, perhaps representing the most adamant example of passive entertainment form) has tried several times to open up to the devices and original ideas of virtual reality without ever obtaining significant results, and this despite the videogame represents a form of entertainment very usable by users who are very heterogeneous in terms of age, cognitive and motor skills, social level and education. The outcome, however not entirely negative, was to attract new users to the video game market. However, it was only a temporary phenomenon, and this is because the attempts made have not taken root on what is the hard core, and above all numerous, of the video game activity.

Assunto come dato di fatto che l’interesse verso la realtà virtuale sia ancora molto alto e che grazie all’attuale sviluppo tecnologico – che ha portato alla creazione di videogiochi in grado di rappresentare delle scene o scenari foto realistici rappresentati su sequenze di immagini ormai completamente fluide – tale esperienza sia realizzabile, sorgono spontanei alcuni quesiti: Assumed as a fact that the interest in virtual reality is still very high and that thanks to the current technological development - which has led to the creation of video games capable of representing realistic photo scenes or scenarios represented on sequences of images that are now completely fluid - this experience is achievable, some questions arise spontaneously:

- Perché la realtà virtuale non ha “sfondato” a livello commerciale durante gli anni?; - Why hasn't virtual reality “broken through” commercially over the years ?;

- Per quale motivo il mercato del videogioco, che rappresenta il terreno ideale per il suo sviluppo, non è riuscito ad interessare appieno la propria utenza alla realtà virtuale; questo, nonostante la realtà virtuale sembrerebbe ideale per portare innovazione in un settore ancorato a sistemi vecchi di diversi anni?. - Why the video game market, which represents the ideal terrain for its development, has failed to fully interest its users in virtual reality; this, despite virtual reality would seem ideal for bringing innovation to a sector anchored to systems that are several years old ?.

Una ulteriore considerazione va fatta a livello di utenza del mondo del videogioco: i videogiocatori in generale possono racchiudersi in due macrocategorie, rappresentate dai cosiddetti hardcore gamers, giocatori “tipici” che seguono con estremo interesse il mondo video ludico investendo una quantità significativa di tempo e denaro in questo settore – da loro considerato una vera passione e non un mero passatempo, e dai cosiddetti casual gamers, giocatori “occasionali” i quali non investono significative percentuali del loro budget di denaro e tempo nell’attività video ludica, consegnando al videogioco una più semplice attività scacciapensieri e senza dedizione all’acquisizione di particolare familiarità con dispostivi di input quali gamepad o joystick complessi. Ebbene, il mercato del videogioco ha ovviamente teso a raccogliere quanto più possibile giocatori di entrambe le categorie, ma nonostante il progresso tecnologico e la sempre maggiore accessibilità a mezzi informatici di elevata potenza di calcolo, la crescita del mercato video ludico – seppur presente – non mostra più un trend crescente a livello esponenziale. Statistiche hanno dimostrato che ora è il segmento dei casual gamers a fungere da porzione trainante, e questo è segno che gli hardcore gamers sono sostanzialmente appoggiati su piattaforme video ludiche non più in grado di stimolarne l’interesse come un tempo. Questo in parte perché l’immersività – che verrà definita nel seguente paragrafo – è rimasta sostanzialmente costante nel tempo, e non è più cresciuta con convenienza economica. Dimostrazione ne sia che nel mercato del PC domestico, quando un tempo facevano da padrone dispositivi di input di una vasta pluralità di produttori e di forma e concezioni particolari, oggi ci si ritrovi con pochissime ditte a produrre periferiche di input video ludico, sostanzialmente standardizzate nel funzionamento, e la combinazione tastiera-mouse sia ormai la scelta più comune. Ulteriori considerazioni prendono corpo a partire dalla definizione di “realtà virtuale”, che a livello teorico è da intendersi come l’esperienza offerta ad un individuo di interagire nel modo più completo e realistico possibile con un “mondo” simulato il computer. Tale operazione è svolta attraverso un sistema totalmente immersivo, in cui tutti i sensi umani possono o comunque potrebbero esser utilizzati. Da questo punto di vista l’immersività definisce la percezione del mondo virtuale esistente. A further consideration should be made at the level of users of the videogame world: gamers in general can be contained in two macro categories, represented by the so-called hardcore gamers, "typical" players who follow the gaming video world with great interest, investing a significant amount of time and money in this sector - which they consider a real passion and not a mere pastime, and by the so-called casual gamers, "occasional" players who do not invest significant percentages of their budget of money and time in the video game, giving the video game a simpler mind-blowing activity and without dedication to acquiring particular familiarity with input devices such as gamepads or complex joysticks. Well, the video game market has obviously tended to gather players of both categories as much as possible, but despite the technological progress and the increasing accessibility to computerized means of high computing power, the growth of the gaming video market - albeit present - does not it shows more an exponentially growing trend. Statistics have shown that now it is the casual gamers segment that acts as the driving force, and this is a sign that hardcore gamers are basically supported on gaming video platforms that are no longer able to stimulate interest as they once were. This is partly because immersion - which will be defined in the following paragraph - has remained substantially constant over time, and has no longer grown economically. Proof of this is that in the domestic PC market, when once the input devices of a vast plurality of manufacturers and of particular shapes and concepts were the masters, today we find ourselves with very few companies producing playful video input peripherals, substantially standardized in the operation, and the keyboard-mouse combination is now the most common choice. Further considerations take shape starting from the definition of "virtual reality", which on a theoretical level is to be understood as the experience offered to an individual to interact in the most complete and realistic way possible with a computer simulated "world". This operation is carried out through a totally immersive system, in which all human senses can or in any case could be used. From this point of view, immersion defines the perception of the existing virtual world.

Esempi del significato originale della realtà virtuale sono da ricercarsi in alcuni libri di fantascienza riguardanti il “cyberspazio”, oppure in ambito cinematografico ove sono stati presentati diversi film ove si sono presentate interfacce neurali, in grado di tradurre segnali provenienti dal cervello direttamente al proprio “io digitale”, in modo tale da fare diventare il cervello umano una sorta di controller remoto del corpo digitale. Examples of the original meaning of virtual reality can be found in some science fiction books concerning "cyberspace", or in the cinematographic field where several films were presented where neural interfaces were presented, able to translate signals coming from the brain directly to one's own " digital me ”, in such a way as to make the human brain a sort of remote controller of the digital body.

Benché la realizzazione pratica di dispostivi simili a quelli presentati nella cinematografia sia ancora lontana dall’essere praticamente o addirittura tecnologicamente realizzabile, è altrettanto vero che rispetto alle sue origini, la realtà virtuale oggigiorno ha raggiunto un progresso tale da poter offrire – benché con costi decisamente elevati – un’esperienza molto simile a quella del concetto originale. Although the practical realization of devices similar to those presented in cinema is still far from being practically or even technologically feasible, it is equally true that compared to its origins, virtual reality today has reached such progress that it can offer - albeit with decidedly costs elevated - an experience very similar to that of the original concept.

Sono infatti noti, innanzitutto, dispositivi periferici o periferiche di input e di output elettricamente connesse ad esempio a personal computer per l’utilizzo di programmi associati a scenari di realtà virtuale. Delle periferiche di output fanno parte ad esempio i visori quali caschi o semplici occhiali, in cui gli schermi vicini agli occhi annullano il mondo reale dal campo visivo dell’utente. Il visore può inoltre contenere mezzi rivelatori di movimento, tali da essere configurati per permettere azioni nell’ambiente virtuale ad esempio corrispondenti alla rotazione della testa dell’utente. In fact, first and foremost peripheral devices or peripheral devices for input and output are known electrically connected, for example, to personal computers for the use of programs associated with virtual reality scenarios. For example, the output devices include viewers such as helmets or simple glasses, in which screens close to the eyes cancel the real world from the user's field of vision. The viewer can also contain motion detector means, such as to be configured to allow actions in the virtual environment, for example corresponding to the rotation of the user's head.

Esistono inoltre i dispositivi di interfaccia audio, ad esempio degli auricolari, che trasferiscono suoni all’utente e possono eventualmente essere integrati nel casco. Invece, esempi di periferiche di input sono i guanti, che rimpiazzano dispositivi di interfaccia attiva utente, quali mouse o tastiere, joystick o trackball, e altri sistemi manuali di input, sia di tipo con cavo di collegamento (cc.dd. corded) sia configurati per trasmettere dati via radio (cordless). Essi possono essere utilizzati per la rivelazione dei movimenti delle mani e/o delle braccia, al fine di impartire ad esempio dei comandi o per digitare su tastiere virtuali. There are also audio interface devices, such as earphones, which transfer sounds to the user and can possibly be integrated into the helmet. Instead, examples of input peripherals are gloves, which replace active user interface devices, such as mice or keyboards, joysticks or trackballs, and other manual input systems, both of the cable type (so-called corded) and configured to transmit data via radio (cordless). They can be used for the detection of hand and / or arm movements, in order for example to issue commands or to type on virtual keyboards.

Esistono inoltre delle cyber tute, avvolgenti buona parte del corpo, che possono avere diversi utilizzi tra i quali figurano la simulazione del tatto (all’atto della flessione della tuta su sé stessa in quanto realizzata con tessuto elastico, o con la realizzazione di una scansione tridimensionale del corpo dell’utente per il suo trasferimento nell’ambiente virtuale). There are also cyber suits, enveloping a large part of the body, which can have different uses including the simulation of touch (when the suit is flexed on itself as it is made with elastic fabric, or with the realization of a scan three-dimensional body of the user for its transfer to the virtual environment).

Tramite questi dispositivi si riescono ad emulare in maniera convincente esclusivamente i sensi della vista e dell’udito, questo benché la vista rimanga il senso umano predominante per la realtà virtuale. Esempi di periferiche di input o di output esistenti al giorno d’oggi sono rappresentati dal Wiimote di Nintendo, dal Sony Playstation Move o ancora dal Kinect di Microsoft o dall’Oculus Rift. È fatto notare che i nomi sopra riportati possono essere oggetto di marchio registrato delle rispettive case produttrici; l’uso del detto nome in questo paragrafo è puramente citato a titolo di esempio di periferica d’uso. Nessuna rivendicazione del nome o del marchio eventualmente associati sarà ripresa nel presente documento. Through these devices it is possible to convincingly emulate only the senses of sight and hearing, although sight remains the predominant human sense for virtual reality. Examples of input or output peripherals existing today are represented by Nintendo's Wiimote, Sony Playstation Move or Microsoft's Kinect or Oculus Rift. It should be noted that the above names may be registered trademarks of the respective manufacturers; the use of the said name in this paragraph is purely cited as an example of peripheral use. No claims of any associated name or trademark will be included in this document.

Nonostante l’elevata sensazione di immersività raggiunta dai sistemi di realtà virtuale, l’utilizzo di tutti i dispositivi sopra citati non è esente da alcuni svantaggi. Despite the high sensation of immersion achieved by virtual reality systems, the use of all the devices mentioned above is not free from some disadvantages.

In primis, è scomodo, nel senso che l’indossare tutti i dispositivi sopra citati non è né veloce né facile da riporre. Pertanto il ritardo di tempo di utilizzo derivante ad esempio dall’indossamento di una cyber tuta, mal si combina con l’accezione più generica del termine realtà virtuale intesa anche in senso di immediatezza temporale di immersività. First of all, it is uncomfortable, in the sense that wearing all the devices mentioned above is neither quick nor easy to store. Therefore, the delay in usage time resulting from, for example, wearing a cyber suit, does not combine well with the more generic meaning of the term virtual reality also understood in the sense of temporal immediacy of immersion.

Inoltre, i sistemi di tipo noto sono ingombranti, e questo vale soprattutto per la cyber tuta, o per altri strumenti di simulazione del movimento ad esempio simili a tapis roulant anche di tipo multidirezionali i quali sono anche molto pesanti. Gli strumenti di tipo noto non sono inoltre adatti ad un uso prolungato, in quanto per puntare al realismo più estremo si dovrebbe camminare sul tapis roulant come si cammina nel mondo reale, e ciò non è possibile. Camminare su un tapis roulant usando in concomitanza un visore che estranei dalla realtà, è pericoloso e può provocare anche considerevoli scompensi di equilibrio. Per inciso, l’utilizzo del tapis roulant, per quanto possa concorrere ad una addizione del livello di immersività, implica che a causa delle reazioni avverse che presenta l’utente, il tempo necessario all’installazione potrebbe essere addirittura maggiore rispetto al tempo di effettivo utilizzo del sistema di realtà virtuale. Inoltre i tapis roulant esistenti non sono adattabili alle caratteristiche fisiche degli utenti, pertanto necessitano di varie versioni o di personalizzazioni per essere utilizzati da un individui giovane piuttosto che da uno più anziano, oppure da una persona alta piuttosto che una più bassa e cosi via. Furthermore, known systems are bulky, and this is especially true for the cyber suit, or for other motion simulation tools, for example similar to treadmills, even of the multidirectional type, which are also very heavy. Known instruments are also not suitable for prolonged use, as to aim for the most extreme realism you would have to walk on the treadmill as you walk in the real world, and this is not possible. Walking on a treadmill concurrently using a viewer that is unrelated to reality is dangerous and can also cause considerable balance imbalances. Incidentally, the use of the treadmill, although it may contribute to an addition of the level of immersion, implies that due to the adverse reactions presented by the user, the time required for installation could be even greater than the actual time. use of the virtual reality system. Furthermore, the existing treadmills are not adaptable to the physical characteristics of the users, therefore they need various versions or customizations to be used by a young individual rather than an older one, or by a tall person rather than a shorter one and so on.

Inoltre i sistemi e dispositivi di tipo noto, come già accennato, sono onerosi. Inoltre per l'uso di dispositivi di realtà virtuale completi occorre fare anche fronte a consumi energetici non di secondaria importanza, e a spese per l'acquisto che nella migliore delle ipotesi possono abbassarsi a migliaia di euro ma sostanzialmente non meno. Furthermore, known systems and devices, as already mentioned, are expensive. Furthermore, for the use of complete virtual reality devices it is also necessary to deal with energy consumption that is not of secondary importance, and at expenses for the purchase which in the best case can be lowered to thousands of euros but substantially no less.

Lo scopo della presente invenzione è quello pertanto di descrivere un dispositivo di controllo remoto del movimento il quale concorra a mitigare gli effetti negativi sopra descritti. The object of the present invention is therefore to describe a remote motion control device which helps to mitigate the negative effects described above.

Sommario dell’invenzione Summary of the invention

Secondo la presente invenzione viene realizzato un dispositivo di controllo remoto del movimento come rivendicato nella rivendicazione 1. According to the present invention, a remote motion control device is realized as claimed in claim 1.

Secondo la presente invenzione viene inoltre realizzato un programma per elaboratore per il funzionamento del dispositivo di controllo remoto del movimento come rivendicato nella rivendicazione 11. According to the present invention, a computer program is also provided for the operation of the remote motion control device as claimed in claim 11.

Secondo la presente invenzione viene infine descritto un metodo di trasmissione di movimenti di un utente in un sistema di realtà virtuale come rivendicato nella rivendicazione 13. According to the present invention, a method of transmitting movements of a user in a virtual reality system is finally described as claimed in claim 13.

Secondo la presente invenzione viene inoltre descritto un sistema di controllo remoto del movimento come rivendicato nella rivendicazione 16. According to the present invention, a remote motion control system is also described as claimed in claim 16.

Descrizione delle figure annesse Description of the attached figures

Ulteriori caratteristiche peculiari delle forme di realizzazione preferite della presente invenzione verranno qui di seguito descritte facendo riferimento alle figure annesse nelle quali: Further peculiar characteristics of the preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the attached figures in which:

- la figura 1 illustra una vista dall’alto di una prima forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente invenzione; - Figure 1 illustrates a top view of a first embodiment of the device object of the present invention;

- la figura 2 illustra una vista dall’alto di una seconda forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente invenzione; - Figure 2 illustrates a top view of a second embodiment of the device object of the present invention;

- la figura 3 illustra una vista prospettica della prima forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente invenzione; Figure 3 illustrates a perspective view of the first embodiment of the device object of the present invention;

- la figura 4 illustra uno schema a blocchi elettrico/meccanico del dispositivo oggetto della presente invenzione; Figure 4 illustrates an electrical / mechanical block diagram of the device object of the present invention;

- la figura 5 illustra un dettaglio di una porzione del dispositivo di figura 1, ed in dettaglio concerne una porzione di unione tra un corpo mobile e un corpo fisso sul detto dispositivo; figure 5 illustrates a detail of a portion of the device of figure 1, and in detail it concerns a joining portion between a movable body and a fixed body on said device;

- la figura 6 illustra un dettaglio prospettico del sistema di unione tra il corpo mobile ed il corpo fisso sul detto dispositivo; Figure 6 illustrates a perspective detail of the joining system between the movable body and the fixed body on said device;

- la figura 7 illustra un dettaglio di un movimento di traslazione lineare lungo un asse orizzontale di un corpo mobile rispetto ad un corpo fisso del dispositivo oggetto della presente invenzione; Figure 7 illustrates a detail of a linear translation movement along a horizontal axis of a movable body with respect to a fixed body of the device object of the present invention;

- la figura 8 illustra un secondo movimento di traslazione lineare del corpo mobile rispetto al corpo fisso con una componente su di un primo asse ed una componente su di un secondo asse; Figure 8 illustrates a second linear translation movement of the movable body with respect to the fixed body with a component on a first axis and a component on a second axis;

- la figura 9 illustra un movimento di rotazione del detto corpo mobile; Figure 9 illustrates a rotational movement of said movable body;

- le figure 10-16 illustrano ognuna una configurazione specifica della seconda forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente invenzione; figures 10-16 each illustrate a specific configuration of the second embodiment of the device object of the present invention;

- la figura 17 illustra una rappresentazione schematica di una pluralità di posizioni di un corpo mobile del dispositivo oggetto della presente invenzione. - figure 17 shows a schematic representation of a plurality of positions of a movable body of the device object of the present invention.

Descrizione dettagliata dell’invenzione. Detailed description of the invention.

Con riferimento alle figure annesse, con il numero di riferimento 1 è indicato nel suo complesso un dispositivo di controllo remoto del movimento preferibilmente concepito per essere utilizzato come periferica associata a sistemi di realtà virtuale nei quali l’utente attraverso suoi movimenti possa agire con una sua “copia” virtuale o avatar. With reference to the attached figures, the reference number 1 indicates as a whole a remote motion control device preferably conceived to be used as a peripheral associated with virtual reality systems in which the user through his movements can act with his own Virtual "copy" or avatar.

Tale dispositivo 1 è sostanzialmente un dispositivo elettronico suscettibile di essere elettricamente connesso con un’unità di elaborazione dati 100, la quale può essere di qualunque forma di tipo noto e, ad esempio e non limitatamente, essere inclusa all’interno di un personal computer 101 o essere ancora inclusa entro una sistema di videogioco ad esempio di home entertainment. Per tale ragione l’unità di elaborazione dati 100 può essere un processore di tipo generale (general purpose processor), o essere ad esempio un’ASIC, FPGA, un controllore logico programmabile PLC o altro. Said device 1 is substantially an electronic device capable of being electrically connected with a data processing unit 100, which can be of any known form and, for example and not limitedly, be included inside a personal computer 101 or still be included within a video game system such as home entertainment. For this reason, the data processing unit 100 can be a general purpose processor, or be for example an ASIC, FPGA, a PLC programmable logic controller or other.

L’unità di elaborazione dati 100 sarà convenientemente a sua volta elettricamente connessa con una memoria 102 o supporto di memoria di tipo non transitorio nel quale possano essere memorizzati programmi per elaborazione di dati suscettibili di fare interloquire e più in dettaglio ricetrasmettere dati almeno di funzionamento tra la detta unità di elaborazione dati e il sistema di controllo remoto del movimento che è oggetto della presente invenzione. The data processing unit 100 will in turn be conveniently electrically connected to a memory 102 or memory support of the non-transient type in which programs for data processing can be stored which are capable of making intercommunicating and, in more detail, transmitting data at least for operation between the said data processing unit and the remote motion control system which is the object of the present invention.

Nella fattispecie il collegamento tra il dispositivo di controllo remoto del movimento oggetto della presente invenzione e l’unità di elaborazione dati può avvenire attraverso un cavo di collegamento preferibilmente multipolare e dotato di una presa di tipo standard, o – equivalentemente – attraverso un sottosistema di ricetrasmissione radio di dati. In this case, the connection between the remote control device of the movement object of the present invention and the data processing unit can take place through a connection cable preferably multipolar and equipped with a standard socket, or - equivalently - through a transceiver subsystem data radio.

Opzionalmente il dispositivo di controllo remoto della presente invenzione può essere dotato di una propria unità di elaborazione dati 3, la quale è rappresentata in figura con una linea tratteggiata proprio per indicarne l’installazione opzionale. Convenientemente, tale unità di elaborazione dati 3 è configurata per permettere la trasformazione in segnale elettrico numerico o analogico dei movimenti di un utente acquisiti attraverso il sistema, e per la trasmissione degli stessi sui mezzi trasmissivi (cavo di collegamento o sottosistema radio). Optionally, the remote control device of the present invention can be equipped with its own data processing unit 3, which is represented in the figure with a dashed line precisely to indicate its optional installation. Conveniently, this data processing unit 3 is configured to allow the transformation of the movements of a user acquired through the system into a digital or analogue electrical signal, and for their transmission on the transmission means (connection cable or radio subsystem).

Il dispositivo oggetto della presente invenzione è primariamente una periferica di input che si configura come una pedana di materiale rigido a sufficienza da non deformarsi in maniera significativa, o peggio danneggiarsi, sotto il peso di un utente che in uso vi salirà sopra. The device object of the present invention is primarily an input peripheral which is configured as a platform of material rigid enough not to deform significantly, or worse to be damaged, under the weight of a user who will climb on it in use.

In una prima forma di realizzazione il sistema oggetto della presente invenzione permette l’appoggio di un singolo arto che appoggia sul dispositivo in corrispondenza del piede. In una seconda forma di realizzazione il sistema oggetto della presente invenzione permette l’appoggio di entrambi gli arti (in corrispondenza dei piedi), su due corpi mobili 5 che come illustrato in figura 2 sono affiancati l'uno all'altro risultando posizionati su un medesimo piano e quindi, in uso, ad una medesima quota rispetto al suolo. In a first embodiment, the system object of the present invention allows the support of a single limb that rests on the device at the foot. In a second embodiment, the system object of the present invention allows the support of both limbs (in correspondence with the feet), on two movable bodies 5 which, as illustrated in figure 2, are placed side by side and are positioned on a same plane and therefore, in use, at the same height with respect to the ground.

Il sistema oggetto della presente invenzione comprende quindi un corpo fisso 4, che in uso appoggia per terra, e almeno un corpo mobile 5 rispetto al detto corpo fisso; il corpo mobile 5 comprende una lastra sottile posta al di sopra del corpo fisso 4 e di superficie superiore sostanzialmente planare di dimensioni sufficienti ad ospitare un piede. Preferibilmente, il corpo mobile 5 è realizzato con una forma in pianta circolare, quantunque questo non debba essere inteso in modo limitativo e ulteriori forme, ad esempio esagonale o quadrata, possano essere equivalentemente sostituibili alla precedente. The system object of the present invention therefore comprises a fixed body 4, which in use rests on the ground, and at least one mobile body 5 with respect to said fixed body; the movable body 5 comprises a thin plate placed above the fixed body 4 and with a substantially planar upper surface of sufficient dimensions to accommodate a foot. Preferably, the movable body 5 is made with a circular plan shape, although this should not be understood in a limiting way and further shapes, for example hexagonal or square, can be equivalently substituted for the previous one.

In dettaglio la forma del corpo mobile 5 può anche riprendere la forma del piede, ed eventualmente essere prodotta su specifiche del cliente di forma e dimensioni corrispondenti al piede dell’utente stesso. Opzionalmente, la superficie di appoggio del piede sul corpo mobile 5 può essere leggermente incassata al fine di contribuire a ridurre il rischio di scivolamento, o essere realizzata in materiale antiscivolo ed eventualmente integrata da fibbie o cinture di trattenimento del piede. In detail, the shape of the mobile body 5 can also resume the shape of the foot, and possibly be produced according to customer specifications with a shape and size corresponding to the user's foot. Optionally, the support surface of the foot on the movable body 5 can be slightly recessed in order to help reduce the risk of slipping, or be made of non-slip material and possibly integrated with buckles or foot restraint belts.

Il corpo fisso 4 è realizzato in modo tale da avere un’altezza da terra della misura minore possibile, in modo tale da permettere ad esempio l’utilizzo del dispositivo da un utente che è seduto. L’ideale, ad esempio, sarebbe avere un corpo fisso 4 di altezza sostanzialmente pari a 2 centimetri, quanto un robusto tappeto. The fixed body 4 is made in such a way as to have the lowest possible height from the ground, in such a way as to allow for example the use of the device by a seated user. The ideal, for example, would be to have a fixed body 4 with a height substantially equal to 2 centimeters, as much as a sturdy carpet.

La lunghezza e la profondità del dispositivo devono essere tali da permettere di affiancare due dispositivi a singolo arto ad una distanza misurata sui rispettivi centri che sia sostanzialmente pari alla larghezza del bacino dell’utente, in modo tale da non compromettere la stabilità in posizione eretta ferma rispetto a quanto si avrebbe in condizioni di appoggio dei piedi tradizionale sul terreno. The length and depth of the device must be such as to allow two single-limb devices to be placed side by side at a distance measured on their respective centers that is substantially equal to the width of the user's pelvis, in such a way as not to compromise stability in a standing upright position. compared to what you would have in conditions of traditional support of the feet on the ground.

Altresì, il corpo mobile 5 presenta uno spessore che sia il minore possibile. Inoltre, la lunghezza del corpo fisso 4 è tale da permettere di ospitare una movimentazione del corpo mobile 5 rispetto al corpo fisso 4. Furthermore, the movable body 5 has a thickness that is as small as possible. Furthermore, the length of the fixed body 4 is such as to allow to accommodate a movement of the mobile body 5 with respect to the fixed body 4.

Allorché presente, l’unità di elaborazione dati 3 è contenuta all’interno del corpo fisso 4. When present, the data processing unit 3 is contained within the fixed body 4.

Il corpo mobile 5, o corpi mobili nel caso della seconda forma di realizzazione illustrata in figura 2, sono connessi al corpo fisso 4 attraverso dei un sistema di unione meccanica rotrotraslativa 6 illustrato schematicamente in figura 5, il quale comprende ad esempio almeno una coppia di piani scorrevoli 6b scorrevoli su una pluralità di sfere o cilindri 6c, suscettibili di realizzare un cuscinetto di slittamento; ovviamente tali sfere o cilindri 6c possono essere tecnicamente ed equivalentemente sostituiti da cuscinetti a sfera o a rulli o ancora di riduzione di scorrimento reciproco di tipo magnetico il cui scopo è quello di ridurre l’attrito non voluto tra il corpo fisso ed il corpo mobile. The movable body 5, or movable bodies in the case of the second embodiment illustrated in Figure 2, are connected to the fixed body 4 through a rototranslative mechanical connection system 6 illustrated schematically in Figure 5, which comprises for example at least one pair of sliding surfaces 6b sliding on a plurality of balls or cylinders 6c, capable of forming a sliding bearing; obviously these spheres or cylinders 6c can be technically and equivalently replaced by ball or roller bearings or by magnetic type reciprocal sliding reduction whose purpose is to reduce unwanted friction between the fixed body and the movable body.

Come illustrato con maggiore dettaglio in figura 6, il sistema di unione meccanica rototraslativa 6 consta preferibilmente di una pluralità di sfere 6c radialmente disposte su circonferenze concentriche al di sotto del piano del corpo mobile; in dettaglio, tali sfere sono racchiuse entro una scatolatura del corpo fisso tale da impedire la libera fuoriuscita delle stesse. As illustrated in greater detail in Figure 6, the roto-translational mechanical joining system 6 preferably consists of a plurality of spheres 6c radially arranged on concentric circumferences below the plane of the movable body; in detail, these spheres are enclosed within a box-like structure of the fixed body such as to prevent them from coming out freely.

Associato al sistema di unione meccanica rototraslativa 6 vi è un sottosistema elettronico di rivelazione del movimento 51-54 del corpo mobile 5. Esso comprende una pluralità di sensori, connessi o all’unità di elaborazione dati 3 (se presente) o all’unità di elaborazione dati 100 esterna, i quali sono deputati alla traduzione di un movimento reale del corpo mobile 5 rispetto al corpo fisso 4 in uno o più segnali elettrici inviati all’unità di elaborazione dati per simulare il movimento di un corpo mobile rispetto al precedente. Associated with the roto-translational mechanical union system 6 there is an electronic subsystem for detecting the movement 51-54 of the mobile body 5. It comprises a plurality of sensors, connected either to the data processing unit 3 (if present) or to the control unit. external data processing 100, which are responsible for translating a real movement of the movable body 5 with respect to the fixed body 4 into one or more electrical signals sent to the data processing unit to simulate the movement of a movable body with respect to the previous one.

Come illustrato in figura 3 ed in figura 4, in particolare il sottosistema elettronico di rivelazione del movimento del corpo mobile 5 permette di identificare: As illustrated in figure 3 and in figure 4, in particular the electronic subsystem for detecting the movement of the mobile body 5 allows to identify:

- Movimenti rotatori del corpo mobile 5 rispetto al corpo fisso 4, movimenti che sono impressi da una coppia di torsione esercitata dal piede dell’utente rispetto all’asse Z verticale; - Rotational movements of the mobile body 5 with respect to the fixed body 4, movements that are impressed by a torque exerted by the user's foot with respect to the vertical Z axis;

- Movimenti traslatori del corpo mobile 5 rispetto al corpo fisso 4, movimenti che sono impressi da una forza di spinta con componente orizzontale esercitata dal piede dell’utente rispetto all’asse X ed all’asse Y che sono invece orizzontali; - Variazioni di pressione esercitata dall’utente sul corpo mobile 5; - Translational movements of the mobile body 5 with respect to the fixed body 4, movements that are impressed by a thrust force with a horizontal component exerted by the user's foot with respect to the X axis and the Y axis which are horizontal; - Variations in pressure exerted by the user on the mobile body 5;

A questo si aggiunge un sottosistema 7 di resistenza al movimento, che è configurato per offrire una resistenza progressiva alla spinta direzionale, rotatoria e di pressione esercitata dal piede dell’utente sul corpo mobile 5 al fine di migliorare il controllo sul movimento e, al contempo, riportare automaticamente il corpo mobile 5 in una posizione iniziale di riposo allorché le forze esercitate dal piede dell’utente vengono meno. In dettaglio, la posizione iniziale neutra del corpo mobile 5 è quella posizione per la quale non vengono trasmessi dati di movimentazione da parte del gruppo dei sensori associato al sottosistema elettronico di rivelazione del movimento. To this is added a subsystem 7 of resistance to movement, which is configured to offer a progressive resistance to the directional, rotational and pressure thrust exerted by the user's foot on the mobile body 5 in order to improve control over the movement and, at the same time , automatically returning the movable body 5 to an initial rest position when the forces exerted by the user's foot are less. In detail, the initial neutral position of the movable body 5 is that position for which movement data are not transmitted by the group of sensors associated with the electronic subsystem for detecting movement.

In dettaglio, infatti, il sottosistema elettronico di rivelazione del movimento 51-54 comprende una pluralità di sensori tra cui: In detail, in fact, the electronic motion detection subsystem 51-54 comprises a plurality of sensors including:

- sensori di traslazione lineare 51, 52 del corpo mobile 5 rispetto al corpo fisso 4, configurati per permettere l’identificazione di movimenti traslatori lungo l'asse X e l'asse Y, che sono orizzontali ed ortogonali tra loro; - linear translation sensors 51, 52 of the mobile body 5 with respect to the fixed body 4, configured to allow the identification of translational movements along the X axis and the Y axis, which are horizontal and orthogonal to each other;

- sensori di rotazione assiale 53 verticale del corpo mobile 5 rispetto al corpo fisso 4, ed in dettaglio attorno ad un terzo asse Z ortogonale all'asse X ed all'asse Y; - vertical axial rotation sensors 53 of the movable body 5 with respect to the fixed body 4, and in detail around a third axis Z orthogonal to the X axis and to the Y axis;

- sensori di pressione 54 posizionati sotto la superficie superiore del corpo mobile 5. - pressure sensors 54 positioned under the upper surface of the mobile body 5.

Tali sensori 51-54 sono elettricamente connessi con l’unità di elaborazione dati 3, allorché presente, o sono comunque configurati per trasmettere dati di variazione posizionale del corpo mobile 5 rispetto al corpo fisso 4 all’unità di elaborazione dati 100 esterna. These sensors 51-54 are electrically connected with the data processing unit 3, when present, or are in any case configured to transmit positional variation data of the mobile body 5 with respect to the fixed body 4 to the external data processing unit 100.

Inoltre, il sottosistema 7 di resistenza al movimento possiede mezzi di azione di feedback che sono regolabili nella loro intensità, così da adattarsi automaticamente alla forza dell’utilizzatore. La regolazione dell’intensità di feedback può essere eseguita o manualmente dall’utilizzatore o essere impostata a livello software. In tale caso l’unità di elaborazione dati 3 o l’unità di elaborazione dati 100 provvederanno a inviare al sottosistema di resistenza al movimento 7 un segnale elettrico di taratura, così da definirne in automatico l’intensità. L’utente in questo caso regola l’intensità di azione di feedback del sottosistema attraverso dei mezzi di interfaccia utente di tipo noto, anch’essi connessi con l’unità di elaborazione dati. Pertanto il dispositivo oggetto della presente invenzione diviene anche una periferica di output, in quanto il feedback trasmesso all’utente dipende da segnali elettrici ricevuti dall’unità di elaborazione dati 100. Di conseguenza, il dispositivo oggetto della presente invenzione diviene nel suo complesso una periferica di input ed output in grado di controllare ad esempio la locomozione di un soggetto di realtà virtuale (avatar) all’interno di un ambiente o scena di realtà virtuale, ed in particolare di controllarne movimenti di locomozione quali siano il movimento avanti, indietro, laterale a sinistra e destra, una rotazione verso sinistra o destra, e variazioni di quota derivanti da un piegamento o da un rialzamento. Furthermore, the movement resistance subsystem 7 has feedback action means that are adjustable in their intensity, so as to automatically adapt to the user's strength. The adjustment of the feedback intensity can be performed either manually by the user or be set at the software level. In this case, the data processing unit 3 or the data processing unit 100 will send an electrical calibration signal to the movement resistance subsystem 7, so as to automatically define its intensity. In this case, the user regulates the intensity of the subsystem's feedback action through known user interface means, also connected with the data processing unit. Therefore, the device object of the present invention also becomes an output peripheral, since the feedback transmitted to the user depends on electrical signals received by the data processing unit 100. Consequently, the device object of the present invention becomes as a whole a peripheral input and output able to control, for example, the locomotion of a virtual reality subject (avatar) within a virtual reality environment or scene, and in particular to control its locomotion movements such as forward, backward, lateral movement left and right, a rotation to the left or right, and changes in height resulting from a bend or a rise.

Vantaggiosamente pertanto il sistema oggetto della presente invenzione può essere utilizzato da persone diverse, con caratteristiche di età, allenamento e forza fisica anche estremamente differenti, avendo una reazione di feedback che può essere adattata in modo tale da corrispondere con quella che si avrebbe realmente se l’utente ad esempio camminasse in salita o ruotasse sui propri piedi sul terreno e non su un corpo mobile da esso diviso. In dettaglio, pertanto, attraverso l’unità di elaborazione dati, l’utente riceverà dei feedback diversi a seconda della scena o ambientazione che il software propone. Allorché il sistema oggetto della presente invenzione è collegato con l’unità di elaborazione dati 100 e viene eseguito un programma di realtà virtuale, l’unità di elaborazione dati 100 in concerto con l'unità di elaborazione dati 3 eventualmente installata a bordo del sistema, provvedono a elaborare un set di dati tempo-variante che rappresenta valori di resistenza alla traslazione, torsione o pressione in funzione dell’ambiente stesso, della posizione zenitale ed azimutale dell’utente stesso nella scena di realtà virtuale e in funzione della direzione e quantità della pendenza del terreno rispetto alla verticale teorica dell’utente. Tale set di dati viene quindi trasformato dall’unità di elaborazione dati 3 in un segnale elettrico, trasmesso all'unità di elaborazione dati remota 100 del sistema oggetto della presente invenzione, e con il quale il sottosistema di resistenza al movimento adatta anche la reazione di feedback da fornire all’utente in funzione dei dati ricevuti dalla detta unità di elaborazione dati 100 remota, dati che corrispondono ad azioni di feedback tempo varianti basate sulla posizione dell'avatar entro la scena o ambientazione di realtà virtuale. Advantageously, therefore, the system object of the present invention can be used by different people, with extremely different age, training and physical strength characteristics, having a feedback reaction that can be adapted in such a way as to correspond with what would actually occur if the for example, the user walked uphill or rotated on his own feet on the ground and not on a movable body divided by it. In detail, therefore, through the data processing unit, the user will receive different feedback depending on the scene or setting that the software offers. When the system object of the present invention is connected with the data processing unit 100 and a virtual reality program is executed, the data processing unit 100 in concert with the data processing unit 3 possibly installed on board the system, process a time-varying data set that represents resistance values to translation, torsion or pressure as a function of the environment itself, the zenith and azimuth position of the user himself in the virtual reality scene and as a function of the direction and quantity of the slope of the ground with respect to the theoretical vertical of the user. This data set is then transformed by the data processing unit 3 into an electrical signal, transmitted to the remote data processing unit 100 of the system object of the present invention, and with which the movement resistance subsystem also adapts the reaction of feedback to be provided to the user as a function of the data received by said remote data processing unit 100, data corresponding to varying time feedback actions based on the position of the avatar within the virtual reality scene or setting.

In uso il dispositivo oggetto della presente invenzione, all’atto del primo utilizzo, necessita innanzitutto di una fase di taratura, nella quale si verifica innanzitutto il funzionamento del dispositivo stesso e la reazione alle forze di spinta lineare, di pressione e rotazione imposte dall’utente, ed eventualmente si regolano le stesse attraverso il sottosistema di resistenza alla forza. La fase di taratura impone che il sistema 1 oggetto della presente invenzione sia collegato all’unità di elaborazione dati 100, la quale deve essere pronta per eseguire un programma per elaboratore di gestione del sistema 1. In use, the device object of the present invention, upon first use, first of all requires a calibration phase, in which the operation of the device itself and the reaction to the linear thrust, pressure and rotation forces imposed by the user, and eventually regulate them through the force resistance subsystem. The calibration phase requires that the system 1 object of the present invention is connected to the data processing unit 100, which must be ready to run a computer program for managing system 1.

Nell’operazione di taratura, oltre alla verifica preliminare di corretto funzionamento, si verifica anche se la zona neutra, corrispondente ad assenza di segnali di movimento, sia effettivamente percepita anche dall’unità di elaborazione dati 100. Diversamente, si procede con una regolazione via software della zona neutra. In altre parole, durante la fase di taratura, si procede ad una verifica comparativa tra il dati di posizione trasmessi dal dispositivo 1 ed una pluralità di dati di posizione che corrisponderebbero al posizionamento del detto corpo mobile 5 appunto nella posizione di riposo altresì detta posizione neutra. In the calibration operation, in addition to the preliminary verification of correct operation, it is also verified whether the neutral zone, corresponding to the absence of movement signals, is also effectively perceived by the data processing unit 100. Otherwise, one proceeds with an adjustment via neutral zone software. In other words, during the calibration phase, a comparative check is carried out between the position data transmitted by the device 1 and a plurality of position data which would correspond to the positioning of said movable body 5 precisely in the rest position also said neutral position .

Quest’operazione deve essere eseguita su tutte e tre le componenti del sottosistema di resistenza al movimento 7 che attraverso mezzi di ritorno in posizione di riposo (ad esempio e non limitatamente, dei sistemi a molla), sono deputate al ritorno in posizione neutra del corpo mobile 5 a seguito di tutti quei movimenti di traslazione, di rotazione o di spinta verso il basso (pressione) che vengono esercitati attraverso il piede dell'utente. Quindi, i dati di taratura vengono salvati nella memoria in modo tale da poter verificare in un secondo tempo se vi sia stata o meno una perdita di precisione del dispositivo rispetto a quanto noto, nel qual caso verrà eseguita o eventualmente anche proposta una nuova procedura di taratura. Tale proposizione è vantaggiosamente gestita dal programma per elaboratore di gestione del sistema 1. This operation must be performed on all three components of the movement resistance subsystem 7 which, through means of return to the rest position (for example and not limited to spring systems), are responsible for returning the body to the neutral position. mobile 5 as a result of all those movements of translation, rotation or downward thrust (pressure) that are exerted through the user's foot. Then, the calibration data are saved in the memory in such a way as to be able to verify at a later time whether or not there has been a loss of precision of the device compared to what is known, in which case a new procedure will be performed or possibly even proposed. calibration. This proposition is advantageously managed by the system management computer program 1.

Più in dettaglio, il programma per elaboratore sarà configurato in modo tale da permettere il salvataggio sulla memoria dei dati di taratura di una pluralità di utenti, in modo tale che il sistema 1 sia vantaggiosamente utilizzabile da diverse persone senza grosse necessità di riadattamento o nuova taratura ad ogni cambio, velocizzando pertanto l’accesso alla realtà virtuale con un proprio set di parametri di riferimento. More in detail, the computer program will be configured in such a way as to allow the calibration data of a plurality of users to be saved in the memory, so that the system 1 can be advantageously used by different people without major need for readjustment or new calibration. at each change, thus speeding up access to virtual reality with its own set of reference parameters.

In particolare, a seconda della complessità del dispositivo oggetto della presente invenzione, sarà possibile controllare un minimo di due assi di movimento, indicati nelle figure con X e Y, assi orizzontali, e una rotazione rispetto ad un terzo asse Z, ortogonale all’asse X ed all’asse Y, in uso coincidente con l’asse verticale di gravità. In particolare, mentre i movimenti di traslazione del corpo mobile rispetto al corpo fisso implicano l’attivazione di sensori disposti sull’asse X ed Y, la rotazione rispetto del piede implica un’azione su di un sensore agente sull’asse Z e sensibile alla torsione per la rivelazione della stessa. In particular, depending on the complexity of the device object of the present invention, it will be possible to control a minimum of two axes of movement, indicated in the figures by X and Y, horizontal axes, and a rotation with respect to a third axis Z, orthogonal to the axis X and Y axis, in use coinciding with the vertical axis of gravity. In particular, while the translation movements of the mobile body with respect to the fixed body involve the activation of sensors arranged on the X and Y axis, the rotation with respect to the foot implies an action on a sensor acting on the Z axis and sensitive to the twist for the revelation of the same.

I sensori di pressione invece sono sensibili allo spostamento del corpo mobile 5 rispetto all’asse Z; vantaggiosamente tali sensori di pressione permettono di identificare non solo una posizione del corpo mobile 5 rispetto allo zero sull’asse Z, posizione neutra, ma anche una sua velocità ed accelerazione. Vantaggiosamente, pertanto, il dispositivo 1 oggetto della presente invenzione riesce ad identificare anche tutta quella pluralità di movimenti fortemente tempovarianti quali sdraiarsi a terra o inginocchiamento, abbassamento, salti, ecc. The pressure sensors, on the other hand, are sensitive to the displacement of the mobile body 5 with respect to the Z axis; advantageously, these pressure sensors allow to identify not only a position of the mobile body 5 with respect to zero on the Z axis, neutral position, but also its speed and acceleration. Advantageously, therefore, the device 1 object of the present invention is also able to identify all that plurality of strongly time-varying movements such as lying down on the ground or kneeling, lowering, jumps, etc.

Se ad esempio un utente preme il piede sul corpo mobile 5, questo viene spinto verso il basso, i sensori di pressione rivelano l’entità di tale spostamento lungo l’asse Z, la sua velocità e la sua accelerazione ed inviano una terna di dati tempovariante (sz(t), vz(t), az(t)) all’unità di elaborazione dati 100, che attraverso il programma associato provvederà a elaborare tali dati per causare un movimento del personaggio nella scena sulla realtà virtuale proporzionalmente corrispondente al movimento ricevuto. For example, if a user presses his foot on the mobile body 5, this is pushed downwards, the pressure sensors detect the extent of this movement along the Z axis, its speed and acceleration and send a triad of data tempovariante (sz (t), vz (t), az (t)) to the data processing unit 100, which through the associated program will process such data to cause a movement of the character in the virtual reality scene proportionally corresponding to the movement received.

Allo stesso modo se un utente ruota il corpo mobile, i sensori di rotazione lungo l’asse Z provvedono ad identificare tale rotazione ed inviano una pluralità di dati tempo varianti (θ(t), v(t), a(t)) all’unità di elaborazione dati 100. In the same way, if a user rotates the mobile body, the rotation sensors along the Z axis identify this rotation and send a plurality of time varying data (θ (t), v (t), a (t)) all 'data processing unit 100.

Anche i sensori deputati quindi alla rivelazione dei movimenti traslatori invieranno pertanto una pluralità di dati tempo-varianti all’unità di elaborazione dati 100. Tali dati comprendono due terne (sx(t), vx(t), ax(t)) e (sy(t), vy(t), ay(t)), rispettivamente di posizione s(t), velocità v(t) e accelerazione a(t) lungo le componenti x ed y del piano x-y. The sensors therefore assigned to the detection of the translational movements will therefore send a plurality of time-varying data to the data processing unit 100. These data include two triples (sx (t), vx (t), ax (t)) and ( sy (t), vy (t), ay (t)), respectively of position s (t), velocity v (t) and acceleration a (t) along the x and y components of the x-y plane.

Chiaramente, qualora il dispositivo 1 oggetto della presente invenzione sia caratterizzato da due corpi mobili 5, come nel caso di figura 2, verranno inviati all’unità di elaborazione dati una pluralità di segnali elettrici corrispondenti ad una pluralità di dati tempo-varianti corrispondenti ad un totale di sei assi e due rotazioni su assi paralleli ed indipendenti, e più brevemente assunto il riferimento A per la pedana (corpo mobile 5) di sinistra e B per la pedana (corpo mobile 5) di destra, si trasmetteranno ad ogni istante di tempo: Clearly, if the device 1 object of the present invention is characterized by two movable bodies 5, as in the case of Figure 2, a plurality of electrical signals corresponding to a plurality of time-varying data corresponding to a total of six axes and two rotations on parallel and independent axes, and more briefly assumed the reference A for the platform (mobile body 5) on the left and B for the platform (mobile body 5) on the right, will be transmitted at every instant of time :

(sx(t), vx(t), ax(t))A, (sy(t), vy(t), ay(t))A, (sz(t), vz(t), az(t))Ae (θz(t), v(t), a(t))A(sx(t), vx(t), ax(t))B, (sy(t), vy(t), ay(t))B, (sz(t), vz(t), az(t))Be (θz(t), v(t), a(t))Bdati che corrispondono alla movimentazione imposta dalle forze di rototraslatorie e di pressione esercitate dal piede o dai piedi dell'utente. (sx (t), vx (t), ax (t)) A, (sy (t), vy (t), ay (t)) A, (sz (t), vz (t), az (t )) Ae (θz (t), v (t), a (t)) A (sx (t), vx (t), ax (t)) B, (sy (t), vy (t), ay (t)) B, (sz (t), vz (t), az (t)) Be (θz (t), v (t), a (t)) B data corresponding to the movement imposed by the roto-translational forces and of pressure exerted by the user's foot or feet.

È da notare che nel corso del precedente paragrafo si è fatto riferimento a “istanti di tempo” in quanto gli attuali sistemi informatici non operano in dominio analogico ma, al contrario numerico – altresì detto digitale –, dominio nel quale i dati dei sensori sono trasmessi a seguito di un campionamento (con frequenza che può essere fissa o variabile) e successiva quantizzazione. Tali operazioni possono essere convenientemente eseguite dalle unità di elaborazione dati 3 presenti a bordo del dispositivo oggetto della presente invenzione. It should be noted that in the previous paragraph reference was made to "instants of time" since current computer systems do not operate in an analog domain but, on the contrary, numerical - also called digital -, a domain in which sensor data are transmitted following a sampling (with a frequency that can be fixed or variable) and subsequent quantization. These operations can be conveniently performed by the data processing units 3 present on board the device object of the present invention.

Il sottosistema di resistenza al movimento 7 è configurato per permettere la movimentazione del o dei corpi mobili 5 anche di tipo composto. Di conseguenza il dispositivo oggetto della presente invenzione è quindi in grado di rivelare movimenti lungo un singolo asse ad esempio Y, come illustrato in figura 7, ad esempio permettere la movimentazione di un avatar in avanti o movimenti comunque progressivi e composti in cui vi sia una componente lungo un primo asse Y ed una componente lungo il secondo asse X, come invece è illustrato in figura 8 in cui l’avatar si muoverà di traverso. Ancora, la figura 9 illustra come il dispositivo oggetto della presente invenzione possa identificare un movimento di rotazione del corpo mobile 5 per un angolo θ rispetto ad una posizione di riposo attorno all’asse Z. The movement resistance subsystem 7 is configured to allow movement of the movable body or bodies 5, even of the compound type. Consequently, the device object of the present invention is therefore capable of detecting movements along a single axis, for example Y, as illustrated in figure 7, for example allowing the movement of an avatar forward or in any case progressive and compound movements in which there is a component along a first Y axis and a component along the second X axis, as instead is shown in figure 8 in which the avatar will move sideways. Furthermore, Figure 9 illustrates how the device object of the present invention can identify a rotation movement of the mobile body 5 for an angle θ with respect to a rest position around the axis Z.

Inoltre il dispositivo oggetto della presente invenzione, attraverso il programma eseguito dall’unità di elaborazione dati 100 può permettere di identificare movimenti suscettibili di fare muovere il soggetto di realtà virtuale in avanti con una deviazione verso sinistra, come illustrato in figura 10, ove nella seconda forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente invenzione il corpo mobile di sinistra è leggermente spostato non solo in avanti ma anche a sinistra rispetto alla sua posizione neutra. Furthermore, the device object of the present invention, through the program executed by the data processing unit 100, can allow to identify movements capable of making the virtual reality subject move forward with a deviation to the left, as illustrated in Figure 10, where in the second embodiment of the device object of the present invention the left mobile body is slightly displaced not only forwards but also to the left with respect to its neutral position.

Oppure, come illustrato in figura 11, allorché un primo corpo mobile è sospinto in avanti ed un secondo è sospinto invece all’indietro, l’avatar potrà essere fatto balzare indietro. Or, as illustrated in figure 11, when a first mobile body is pushed forward and a second is pushed backwards, the avatar can be made to jump back.

Ancora, come illustrato in figura 12, ove il corpo mobile 5 di sinistra è traslato lungo l’asse X mentre il corpo mobile 5 di destra è traslato lungo l’asse Y indietro, il programma eseguito sull’unità di elaborazione dati potrà interpretare questo movimento come uno strisciamento dell’avatar verso sinistra. Again, as illustrated in Figure 12, where the mobile body 5 on the left is translated along the X axis while the mobile body 5 on the right is moved back along the Y axis, the program executed on the data processing unit will be able to interpret this movement like a swipe of the avatar to the left.

Come illustrato in figura 13, allorché il corpo mobile 5 di sinistra è traslato a fondo corsa rispetto alla posizione di riposo lungo l’asse Y e quello di destra è invece leggermente traslato a destra sull’asse X e indietro lungo l’asse Y rispetto alla sua posizione di riposo, questo potrà essere interpretato come una camminata accovacciata verso destra. As illustrated in figure 13, when the mobile body 5 on the left is translated to the end of its travel with respect to the rest position along the Y axis and the one on the right is instead slightly translated to the right on the X axis and backwards along the Y axis with respect to to its resting position, this can be interpreted as a squatting walk to the right.

Come illustrato in figura 14, allorché il corpo mobile 5 di sinistra è traslato verso l’indietro lungo l’asse Y rispetto alla sua posizione di riposo ed il corpo mobile di destra è invece traslato a destra rispetto alla sua posizione di riposo lungo l’asse X, questo potrà essere interpretato come una camminata all’indietro con rotazione rapida verso destra. As illustrated in Figure 14, when the mobile body 5 on the left is translated backwards along the Y axis with respect to its rest position and the mobile body on the right is instead translated to the right with respect to its rest position along the X axis, this can be interpreted as a backward walk with rapid rotation to the right.

Come illustrato in figura 15 e in figura 16, reciproci avvicinamenti o allontanamenti dei due corpi mobili 5 lungo una direzione puramente individuata lungo i rispettivi assi X potranno essere fatti corrispondere a movimenti circolari verso ad esempio sinistra e rispettivamente destra (rotazioni sul posto dell’avatar). Questo può tornare utile ad esempio allorché nel programma di realtà virtuale l’avatar ad esempio imbracci un fucile e debba ruotare sul posto per seguire un bersaglio, o ancora più semplicemente debba osservare un oggetto che si muove rispetto al suo campo visivo in direzione orizzontale. As illustrated in figure 15 and in figure 16, reciprocal approaches or distances of the two movable bodies 5 along a purely identified direction along the respective axes X can be made to correspond to circular movements towards, for example, left and right respectively (rotations in place of the avatar ). This can be useful, for example, when in the virtual reality program the avatar, for example, holds a rifle and must rotate in place to follow a target, or even more simply must observe an object that moves with respect to its field of view in a horizontal direction.

Quantunque le configurazioni riportate nelle figure 10-16 e i movimenti dell’avatar preso come esempio siano da considerarsi come esemplificativi e pertanto non limitativi, queste figure mostrano che in funzione dell’entità dello scostamento del corpo mobile 5 rispetto alla posizione di riposo, ed in funzione della sua velocità ed accelerazione di scostamento, un avatar immerso nella realtà virtuale o un dispositivo fisico vero associato all’unità di elaborazione dati 100 potranno essere azionati in modo diverso compiendo anche operazioni che coinvolgono la movimentazione su più assi cartesiani. Although the configurations shown in figures 10-16 and the movements of the avatar taken as an example are to be considered as examples and therefore not limitative, these figures show that depending on the extent of the deviation of the mobile body 5 with respect to the rest position, and in depending on its speed and acceleration of deviation, an avatar immersed in virtual reality or a real physical device associated with the data processing unit 100 can be operated in a different way, also performing operations involving movement on several Cartesian axes.

Infatti, come illustrato nella figura 17 il dispositivo oggetto della presente invenzione è configurato per identificare diversi livelli di traslazione del corpo mobile rispetto al corpo fisso, che come ivi rappresentato sono misurati rispetto al bordo del corpo fisso; in dettaglio in figura 17 sono evidenziati: un primo livello di traslazione v1, che corrisponde ad esempio ad una corsa ed è rappresentativo di una massima distanza del corpo mobile dalla posizione di riposo; un secondo livello di traslazione v2 ed un terzo livello di traslazione v3 che corrispondono rispettivamente ad una marcia ed a una camminata e sono rappresentativi di una traslazione intermedia del corpo mobile dalla sua posizione di risposo, ed un quarto livello di traslazione v4 nel quale è evidenziata invece una posizione del corpo mobile 5 in posizione di riposo ed al quale non è associato alcun movimento. In fact, as illustrated in Figure 17, the device object of the present invention is configured to identify different levels of translation of the movable body with respect to the fixed body, which as shown therein are measured with respect to the edge of the fixed body; in detail in figure 17 are highlighted: a first level of translation v1, which corresponds for example to a stroke and is representative of a maximum distance of the mobile body from the rest position; a second translation level v2 and a third translation level v3 which correspond respectively to a march and a walk and are representative of an intermediate translation of the mobile body from its resting position, and a fourth translation level v4 in which it is highlighted on the other hand, a position of the movable body 5 in a rest position and with which no movement is associated.

Pertanto risulta chiaro che il dispositivo oggetto della presente invenzione, può vantaggiosamente controllare soggetti di realtà virtuale sia su videogiochi sia su apparecchiature o veicoli veri; in quest’ultimo caso potrà permettere ad esempio il controllo di un braccio di una gru, il funzionamento di una macchina complessa completamente da remoto, un robot artificiere o addirittura, se incluso in un veicolo, il dispositivo oggetto della presente invenzione può permettere il movimento dello stesso a soggetti con problemi agli arti superiori. Therefore it is clear that the device object of the present invention can advantageously control virtual reality subjects both on video games and on real equipment or vehicles; in the latter case it can allow for example the control of a crane arm, the operation of a complex machine completely remotely, a bomb-disposal robot or even, if included in a vehicle, the device object of the present invention can allow movement of the same to subjects with upper limb problems.

La compattezza e adattabilità del dispositivo oggetto della presente invenzione ne permettono una semplice e pratica fruibilità anche da parte di utenti non esperti, ad un costo inferiore e con minori problematiche di avvio di utilizzazione rispetto a quanto si avrebbe ad esempio se l’utente indossasse una cyber tuta o utilizzasse ad esempio un tapis roulant multi direzionale o suoi derivati The compactness and adaptability of the device object of the present invention allow a simple and practical usability even by non-expert users, at a lower cost and with fewer start-up problems than would be the case, for example, if the user were wearing a cyber suit or used for example a multi-directional treadmill or its derivatives

Potendo essere utilizzato da seduto come anche da in piedi, anche nella forma di due piattaforme affiancate , il dispositivo oggetto della presente invenzione può essere utilizzato solamente attraverso l’impegno degli arti inferiori, lasciando pertanto liberi quelli superiori per un utilizzo o al di fuori della ambientazione di realtà virtuale associata, o per l’utilizzo con ulteriori dispostivi quali ad esempio dei guanti. Pertanto, il dispositivo oggetto della presente invenzione consente di realizzare una modularizzazione non solo dell’immersività entro la realtà virtuale, ma anche dei costi associati alla stessa. Being able to be used sitting as well as standing, even in the form of two platforms side by side, the device object of the present invention can be used only through the engagement of the lower limbs, thus leaving the upper ones free for use or outside the associated virtual reality setting, or for use with additional devices such as gloves. Therefore, the device object of the present invention allows to realize a modularization not only of immersion within virtual reality, but also of the costs associated with it.

Vantaggiosamente, inoltre, può essere utilizzato anche per lunghe sessioni di utilizzo, in quanto richiede minimi sforzi e può anche essere utilizzato da utenti seduti. Advantageously, moreover, it can also be used for long sessions of use, as it requires minimal efforts and can also be used by seated users.

Il consumo energetico del dispositivo oggetto della presente invenzione è particolarmente ridotto, in quanto assorbe corrente semplicemente per l'alimentazione dell'unità di elaborazione dati 3 e, allorché necessario per alimentare il sottosistema di resistenza al movimento 7; tuttavia, laddove possibile, esso può ricevere alimentazione elettrica direttamente dal cavo di collegamento al dispositivo informatico esterno. The energy consumption of the device object of the present invention is particularly low, since it absorbs current simply to power the data processing unit 3 and, when necessary, to power the movement resistance subsystem 7; however, where possible, it can receive electrical power directly from the connection cable to the external computing device.

In questo senso, e in particolare ai fini di ottenere un maggiore risparmio energetico, il dispositivo oggetto della presente invenzione può opzionalmente essere dotato di batterie ricaricabili attraverso mezzi di recupero energetico elettricamente connessi alle batterie ricaricabili e meccanicamente connessi con il corpo mobile; tali mezzi sono in grado di generare una corrente e tensione elettrica in accordo al movimento del corpo mobile stesso e diretta alla ricarica almeno parziale delle dette batterie. In this sense, and in particular for the purpose of obtaining greater energy savings, the device object of the present invention can optionally be equipped with rechargeable batteries through energy recovery means electrically connected to the rechargeable batteries and mechanically connected to the movable body; these means are capable of generating an electric current and voltage in accordance with the movement of the mobile body itself and directed to at least partial recharging of said batteries.

Infine il dispositivo oggetto della presente invenzione, essendo di forma esterna sostanzialmente semplice, può essere personalizzato a livello estetico per ogni utente, potendo quindi vantaggiosamente adattarsi ad ambientazioni reali molto diverse tra loro riducendo l’impatto complessivo della sua presenza. Rispetto ad esempio ad una cyber tuta, la personalizzabilità del dispositivo oggetto della presente invenzione è molto maggiore e molto più semplice, richiedendo infatti meno accorgimenti rispetto a quelli inevitabilmente necessari qualora si apportino delle personalizzazioni post-produzione su dispositivi di interfaccia sensibili e delicati come lo è appunto la cyber tuta. Finally, the device object of the present invention, being of a substantially simple external shape, can be customized aesthetically for each user, thus being able to advantageously adapt to very different real settings, reducing the overall impact of its presence. Compared, for example, to a cyber suit, the customizability of the device object of the present invention is much greater and much simpler, in fact requiring fewer precautions than those inevitably necessary if post-production customizations are made on sensitive and delicate interface devices such as the it is precisely the cyber suit.

L’insieme del dispositivo oggetto della presente invenzione e dell’unità di elaborazione dati 100, che realizzano assieme un sistema di controllo remoto del movimento sono in grado di attrarre anche il segmento degli hardcore gamers ̧ che avranno pertanto accesso ad una immersività in scenari di realtà virtuale d’alto livello, soprattutto se questo viene messo a confronto con il costo del dispositivo oggetto della presente invenzione; vantaggiosamente, pertanto, il dispositivo oggetto della presente invenzione può divenire un mezzo di rilancio della crescita nel mercato video ludico. The set of the device object of the present invention and the data processing unit 100, which together create a remote motion control system, are able to also attract the hardcore gamers segment ̧ who will therefore have access to immersion in scenarios of high level virtual reality, especially if this is compared with the cost of the device object of the present invention; advantageously, therefore, the device object of the present invention can become a means of relaunching growth in the video game market.

È infine chiaro che al dispositivo oggetto della presente invenzione possono essere applicate aggiunte, modifiche e varianti ovvie per un tecnico del ramo senza per questo uscire dall’ambito di tutela fornito dalle rivendicazioni annesse. Finally, it is clear that the device object of the present invention can be applied additions, modifications and obvious variants for a person skilled in the art without thereby departing from the scope of protection provided by the attached claims.

Claims

CLAIMS 1. Device for remote control of the movement (1) of a physical or virtual subject by a user, the device being characterized in that it comprises a fixed body (4) in use capable of being placed on a plane and at least one movable body (5) with respect to said fixed body, lying above said fixed body (4) and configured to allow the support of at least one foot of said user; said device is further characterized in that it comprises sensor means (51-54) configured to detect translational and / or rotational compound movements and / or pressure actions of and on said movable body (5) with respect to said fixed body; said sensor means (51-54) being capable of being electrically connected and therefore transmitting data of movement of said foot to and from a data processing unit (100) of an external computer system (101).

Device according to claim 1, configured to be used as an input / output peripheral for external virtual reality computer systems (101).

3. Device according to any one of the preceding claims, comprising a pair of movable bodies (5) placed side by side on the same plane for supporting both feet of said user.

4. Device according to any one of the preceding claims, further comprising feedback means associated with said movable body (5) and offering a resistance action to said at least translational movements along a first and a second axis (X, Y) orthogonal to each other .

Device according to claim 4, wherein said feedback means are configured to receive electronic virtual reality scenario data from said external data processing unit (100).

Device according to any one of the preceding claims, wherein said sensor means are configured to transmit a plurality of time-varying motion data of said at least one movable body (5) with respect to said fixed body and wherein said plurality of given time varying comprises a first linear translation value of said at least one movable body (5) along a first horizontal axis (X) and a second linear translation value of said at least one movable body (5) along a second axis (Y) horizontal and orthogonal with respect to said first axis (X) and a third rotation value (fi) of said movable body with respect to said fixed body (4) measured on a third axis (Z) orthogonal both to said first axis and to said second axis.

7. Device according to claim 6, wherein said plurality of time-varying data further comprises a fourth and fifth value representing a linear translation speed of said movable body (5) along said first axis (X) and said second axis respectively (Y) and a sixth and seventh value representing a linear translation speed of said movable body (5) along said first axis (X) and said second axis (Y) respectively.

8. Device according to claim 7, wherein said plurality of time-varying data further comprises linear acceleration values of said movable body (5) with respect to said fixed body (4) measured along said first and second axis (X, Y ).

Device according to any one of the preceding claims, in which said movable body (5) comprises a rest position and in which when positioned in a position distinct from said rest position; the said device further comprising elastic repositioning means (7) which return the said movable body (5) to said rest position at the moment of the cessation of a force or torque action exerted by the said foot (s) i of the said user.

10. Device according to any one of the preceding claims, comprising at least one electric supply accumulator and energy recovery means electrically connected to said electric accumulator and mechanically connected to said movable body; the said energy recovery means being configured to provide at least partial recharging of the said electric accumulator on the basis of the movements of the said mobile body.

11. Computer program, capable of being executed by at least one data processing unit of an electronic computer and configured to allow the reception of movement signals of a mobile body (5) resting a user's foot with respect to a fixed body of an electronic movement control device (1), said electronic movement control device being electrically connected with said data processing unit (100); said computer program being further configured to transform said movement signals into a movement of a virtual subject within a virtual reality scenario reproduced through said data processing unit on user interface means.

12. Computer program according to claim 11, configured to perform a calibration routine of a rest position of said movable body (5) with respect to said fixed body (4) of said device (1) in which it is checked and to set occurrence that when said movable body (5) is in said rest position, a plurality of movement signals transmitted by said device (1) to said data processing unit (100) correspond to data representing a null position deviation with respect to said rest position.

13. Method of transmitting movements of a user in a virtual reality system, said method comprising a step of positioning at least one foot of said user on at least one movable body (5) of a remote motion detection device which is connected with sensor means (51-54) capable of transmitting movement data of said movable body (5) and a subsequent application step of at least one of the following forces of linear translation, rotation with respect to a vertical axis or pressure, exerted from said foot on said movable body and a subsequent transmission performed on repeated instants of time of said movement data of said movable body (5).

14. Method according to claim 13, comprising a prior calibration step of the said device (1) in turn comprising the positioning of the said movable body (5) in correspondence with a rest position, a subsequent transmission of position data of the said mobile body (5) from said device (1) to a data processing unit (100) and a subsequent verification through said data processing unit of a correspondence of said plurality of data transmitted with a plurality of sample data actually corresponding to a zero deviation of said movable body (5) with respect to said rest position.

Method according to any one of claims 13-14, characterized in that it comprises a step for transmitting a force feedback to said foot of said user through said movable body (5); said step of transmission of said feedback being carried out by means of resistance to movement means (7) of said device (1) mechanically acting on said at least one mobile body (5) receiving motor feedback signals from an external computer system.

Remote motion control system for virtual reality application, comprising a remote motion control device (1) according to any one of claims 1-9 and a data processing unit (100) electrically connected to said device (1 ) remote control of movement; the said system being characterized in that the said data processing unit (100) receives position data of the said at least one movable body (5) with respect to the fixed body (4) on a set of orthogonal axes (X, Y, Z) of said device (1) between them and transmits feedback data capable of causing a variation in the return force of said movable body with respect to said fixed body (4) as a function of a virtual reality scene performed by a computer program capable of receiving said position data and consequently moving a subject within said virtual reality scene.