JP6764879B2 - ナビゲーション装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は概して携帯ナビゲーション装置および方法に関し、特に、ナビゲーション用の装着型装置に関する。

現在、極限環境、スポーツ、軍隊用ナビゲーションは、マップ上のルートを記憶する、物理的マップを手にして読む、あるいは、所与のナビゲーションコンピュータアプリケーションの視覚および／または音声指示に従うことによって実行される。現在利用可能なこのようなやり方は、特定の種類の極限環境、スポーツ、軍隊用ナビゲーションのシナリオおよび状況下では実用的ではない。大抵の場合、時間通りに正確かつ安全にユーザを目標まで導くには有効ではない。

大半の従来技術のシステムは、視覚や聴覚などに乱されやすい認識能力（たとえば、知能、空間認知、天然の方向感覚）などの主観的能力を中継し利用している。その結果、従来技術の装置のナビゲーション体験は、多大な労力を要し、ユーザにかかる環境上の障害によって失敗に終わることが多い。

マップ上のルートを記憶する従来技術の手法は、主観的な方向感覚、集中的な学習と訓練、ナビゲーション前の長い準備時間等を要する。さらに、自然／野生／敵対環境での未標示ルートをナビゲートしているときは、専門家にとってすら困難な作業である。間違いや見当違いがよく発生し、ハイカー、アスリート、または兵士に足を止めさせ、実際のマップ（またはコンピュータナビゲーションアプリケーション）を開かせることになる。このため、時間、試合や軍行程での失格、専門家としての名声などの点で損失を被るだけでなく、停止してマップを照らしている間に敵軍シナリオでは深刻な危険をもたらすことさえある。

物理的マップを手にして見ることは、スポーツ、極限環境、軍隊用ナビゲーションのシナリオおよび状況では非実用的なやり方である。というのは、ハイカー、アスリート、または兵士が足を止めて実際のマップを開かざるを得ず、時間、試合や軍行程での失格、専門家としての名声などの点で損失を被るだけでなく、停止してマップを照らしている間に敵軍シナリオでは深刻な危険をもたらすことさえあるからである。

視覚指示−物理的マップを手にして見るのと同様、この方法もスポーツ、極限環境、軍隊用ナビゲーションのシナリオおよび状況では的外れなやり方である。というのは、ハイカー、アスリート、または兵士が足を止めて実際のマップを見ざるを得ず、時間、試合および／または軍行程での失格、専門家としての名声などの点で損失を被るだけでなく、停止して照らされたスクリーンを使用している間に敵軍シナリオでは深刻な危険をもたらすことさえあるからである。

ナビゲーションのために（振動ベースの表示と共に）視覚ベースの表示を提供する装着型装置もいくつか存在する。これらのアプリケーションも上述の制約を有し、小型の手首着用スクリーンを採用するために、ハイカー、アスリート、または兵士は、最も注意を要する慌ただしい環境にいる間に小さな視覚表示を集中して見る必要があるため一層非実用的である。

音声指示−この方法も、スポーツ、極限環境、軍隊用ナビゲーションのシナリオおよび状況では的外れで非実用的なやり方である。というのは、ハイカー、アスリート、または兵士は、騒々しい環境で指示を聞くのに集中し、無線通信、会話、狩猟時の威嚇、対象、動物、天候、一部のアスリートの場合は音楽といった音にあふれた環境で耳を澄ます必要があるからである。

振動指示−振動ベースのナビゲーションを提供する装着型装置もいくつか存在する。すなわち、これらの装置は、周囲に複数の触覚フィードバック装置を配置したリストバンドを提供する。この方法は、スポーツ、極限環境、軍隊用ナビゲーションのシナリオおよび状況では的外れで非実用的なやり方である。というのは、振動指示は片手の狭い一領域に課せられる複数の複雑な感覚であり、ハイカー、アスリート、または兵士は、片手の狭い領域で脈動する様々な複雑な感覚に極度に集中し（注意する）必要があるからである。その間、彼らは、身体全体に感じるあらゆる感覚刺激（たとえば、ノイズ、雨、打撃、傷、冷温、高温など）、および高アドレナリンを招く感覚と感情（恐怖、苦痛、攻撃性など）に襲われている。言い換えると、現実社会の過酷な状況では、振動が手首の狭すぎる領域に限定されるため、実際にはハイカー、アスリート、または兵士は、集中的な振動間の差異を判別し、振動を実際の指示に変換することができない。

ＷＯ２０１４０９９００４Ａ１号は、装着型ナビゲーション装置用の機器、方法、その他の手法を記載している。たとえば、ある装置は、周囲に複数の触覚フィードバック装置を配置したリストバンドと、複数の触覚フィードバック装置のうちの１つ以上を用いて、演算装置からナビゲーション情報を無線で受信し、ナビゲーション情報を出力する論理回路と、を備え、該出力はナビゲーション情報の機械的表示を含む。その他の実施形態が説明し請求されている。

したがって、音声指示および／または視覚指示を必要とせずに、明白に判別可能な方向コマンドを提供することができる装置の需要はいまだに満たされていない。

本発明のいくつかの態様の目的は、音声、視覚、または文書の指示を伴わずに、明瞭で分かりやすく判別できる方向指示を提供する装置および方法を提供することである。

本発明のいくつかの実施形態では、音声または視覚指示を伴わずに指示を提供する改良された方法および装置が提供される。

本発明の他の実施形態では、音声指示または視覚指示を伴わずに触覚指示を提供する方法およびシステムについて説明する。

本発明の別の実施形態では、ユーザの腕に配置された装置から触覚指示を提供する方法について説明する。

本発明のさらに別の実施形態では、ユーザの前腕全体に配置された装置から触覚指示を提供する方法について説明する。

本発明のさらに別の実施形態では、それぞれがユーザの前腕に配置された２つの装置から触覚指示を提供する方法について説明する。

本発明は、いくつかの実施形態により、スポーツ、極限環境、軍隊用シナリオおよび状況における直感的ナビゲーション用の装着型ナビゲーション前腕バンドを提供する。該装置は、ハイカー、ハンター、アスリート、または兵士などのユーザまたはユーザグループを目的地に誘導および先導する。該装置は、混乱させることなく、ユーザが体験中の極限状態および状況を最善に考慮して、触覚指示を提供するように製造および構成される。

本発明のいくつかの実施形態は、ナビゲーション情報を処理し、有線および／または無線接続によって少なくとも１つの装置と通信するように適合されるユーザの担持するコンピュータモバイル装置（携帯電話、ラップトップ、タブレット、スマートフォンなど）を提供する。該装置は、いくつかの実施形態によると、前腕バンド知覚装置であってもよい。

前腕バンド知覚装置は、スポーツ、極限環境、軍隊用ナビゲーションのシナリオおよび状況下でユーザが体験中の極限状態および状況に対処するだけでなく、臨床的に極限状態および状況下でナビゲートされる盲人、高齢者、アルツハイマー病患者などの障害を抱えたユーザを支援するように特別に発明、設計、開発されている。

本発明のいくつかの実施形態によると、該装置は、前腕に搭載して他の作業のために片手を完全に自由にしておくように適合される。

本発明のいくつかの実施形態によると、該装置は多感覚的である。該装置は、ユーザを人間工学的に誘導するように振動し点滅する。該装置は単純であり、余分なデータを伴わずに人を支援する明瞭な支持を提供する。該装置は耐衝撃性と耐水性を有する。該装置は、過酷な環境に耐えるように設計および構築されている。設計は直観的であり、分かりやすく操作しやすい。該装置は安全であり、混乱のないナビゲーションを提供することによって、停止してマップを見る、および／または複雑な信号に集中するという必要性を排除する。

本発明のいくつかの実施形態によると、該装置は隠密の夜間ナビゲーション支援を提供し、光表示器は夜間の隠密性を保つように機能を停止する、すなわち、音声および／または視覚表示を必要としないナビゲーションとすることができる。よって、ＬＥＤ放出器をオフにすることによって、ユーザは、光を発することなく隠密で静かにナビゲートすることができる。該装置は通常使用では２０時間超の動作のために長寿命バッテリを備え、バッテリは充電可能である。

本発明のいくつかの実施形態によると、装置の画期的な６つの方向アームの動作レイアウトは、感覚間の最適距離を達成するように調節されるため、ユーザは物理的な方向指示間の差異を容易に判別し、さらに、３６０度の方位角範囲を提供することができる。

本発明の別のいくつかの実施形態によると、該装置は、微小振動器や電気刺激器などの少なくとも１つの触覚刺激器、肌スクラッチ素子、およびそれらの組み合わせなどを各方向アームの先端に配置し、振動が人間工学的にユーザの前腕の特定点に与えられる結果、まるで人が物理的に指し示し導いてくれるかのように、突かれた感触を肌に覚える。

この特別なレイアウトは、ユーザが研究や訓練しなくてもすぐに利用できるため、自然な直観的ユーザエクスペリエンス（ＵＸ）を生成する。画期的な設計と直観的ユーザエクスペリエンス（ＵＸ）との組み合わせによって生じる効率的かつ実際的なナビゲーション手法では、装置は、ユーザの速度に基づき、必要な方向転換の前に頭をどこに向けるべきかをユーザに対して物理的に表示および警告する。

本発明の別のいくつかの実施形態によると、該装置は守備環境での使用に適する。該装置は、状況認知上の難題、たとえば戦場パフォーマンス、隠密行動支援、シームレスな実行に適する。

本発明の別のいくつかの実施形態によると、該装置は、ユーザが、過酷な戦場状況および自然の力の影響下にある軍隊用ナビゲーション（日中／夜間）での使用に適する。ユーザは重装備を抱え、時間制約によるストレスを受けており、周囲や隠密行動の要件に注意を払う必要があるかもしれない。

状況認識−ユーザは、明確な時間、進路上の位置、時間／距離カウントダウン、環境情報、チームメイトの位置などを常に認識しておく必要がある。

本発明の別のいくつかの実施形態によると、該装置はシームレスな実行に適し、簡易なアプリケーションプログラムインタフェース（ＡＰＩ）を提供して、多くのその他のナビゲーションアプリケーションまたは装置（独自軍隊用ナビゲーションソリューション、第三者ナビゲーションアプリケーション、あるいは他の装着型装置（たとえば心拍測定装置）と容易に協働することができる。

よって、本発明の一実施形態による、ユーザにナビゲーション表示を提供する携帯ナビゲーションシステムが提供され、該システムは、

ａ）それぞれが内面に少なくとも４つの触覚刺激コンポーネントを配置する少なくとも１つの携帯装置であって、各コンポーネントが装置本体の先端部に配置され、ユーザの肌の特定領域に衝撃を与えて、ユーザに少なくとも１つの方向特定移動指示を提供するように適合される携帯装置と、ｂ）少なくとも１つの装置に指示を提供するように適合される通信機器と、を含み、少なくとも１つの装置が、通信機器からコマンドを受信して、ユーザの位置に応答して少なくとも４つの触覚刺激コンポーネントを始動させるように適合される。また、本発明の一実施形態によると、少なくとも１つの装置は装着型である。

さらに、本発明の一実施形態によると、少なくとも１つの装置は、ユーザの少なくとも一方の前腕に装着可能である。

さらに、本発明の一実施形態によると、少なくとも１つの装置は２つの装置を含み、各装置がユーザの別々の前腕に装着される。

さらに、本発明の一実施形態によると、少なくとも１つの装置のそれぞれが、少なくとも２つの触覚刺激コンポーネントを含む。

さらに、本発明の一実施形態によると、少なくとも１つの装置のそれぞれが、少なくとも４つの触覚刺激コンポーネントを含む。

また、本発明の一実施形態によると、少なくとも１つの装置のそれぞれが少なくとも４つの触覚刺激コンポーネントを含む。

さらに、本発明の一実施形態によると、少なくとも６つの触覚刺激コンポーネントは振動素子であり、各素子は前腕の肌の特定領域で振動するように適合され、肌の特定領域は相互に２ｃｍ以上離れて配置される。

さらに、本発明の一実施形態によると、少なくとも６つの触覚刺激コンポーネントは振動素子であり、各素子は前腕の肌の特定領域で振動するように適合され、肌の特定領域は相互に３ｃｍ以上離れて配置される。

さらに、本発明の一実施形態によると、肌の特定領域は相互に４ｃｍ以上離れて配置される。

また、本発明の一実施形態によると、通信機器は、異なる触覚刺激コンポーネントを始動して、ユーザに異なる指示を出すように構成される。

さらに、本発明の一実施形態によると、少なくとも１つの携帯装置の末端は可撓アームを含む。

さらに、本発明の一実施形態によると、可撓アームはそれぞれ視覚刺激コンポーネントを中に配置する。

さらに、本発明の一実施形態によると、可撓アームはそれぞれ視覚刺激コンポーネントを中に配置する。

さらに、本発明の一実施形態によると、視覚刺激コンポーネントはそれぞれ、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）またはその他の発光装置（ＬＥＤ以外）を含む。

さらに、本発明の一実施形態によると、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）の少なくとも１つは、ユーザの位置に応答して通信機器によって始動されるように構成される。

また、本発明の一実施形態によると、通信機器は、異なる視覚刺激コンポーネントを始動して、ユーザに異なる指示を出すように構成される。

さらに、本発明の一実施形態によると、通信機器は、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ラップトップコンピュータ、モバイル通信機器、携帯通信機器、無線電話、軍隊用電話から選択される。

また、本発明の一実施形態によると、少なくとも１つの携帯装置は３００グラム未満の重量であり、通信機器は２００グラム未満の重量である。

さらに、本発明の一実施形態によると、少なくとも１つの携帯装置は２００グラム未満の重量であり、通信機器は１００グラム未満の重量である。

また、本発明の一実施形態によると、システムは複数の携帯装置を備え、各装置がグループ内の異なるユーザによって使用されるように適合され、１人のユーザがグループのリーダーである。

さらに、本発明の一実施形態によると、少なくとも１つの携帯装置は１００グラム未満の重量であり、通信機器は４００グラム未満の重量である。

また、本発明の一実施形態によると、通信機器は、リーダーによるグループのユーザの移動の制御に適合される。

さらに、本発明の一実施形態によると、システムは、犬に装着するのに適した装置であり、通信機器はユーザによる調教用に適合され、ユーザは犬の調教師である。

本発明の他の実施形態によると、ユーザに指示を提供する言語が提供され、その言語は触覚刺激の複数の組み合わせを含み、各刺激がユーザの前腕に異なる部分に提供され、各触覚刺激の組み合わせがユーザに単独の指示を提供する。

また、本発明の一実施形態によると、指示は移動指示である。

さらに、本発明の一実施形態によると、指示は、少なくとも４つの触覚刺激コンポーネントを含む携帯装置を含む携帯ナビゲーションシステムによって提供される。

さらに、本発明の一実施形態によると、指示はナビゲーション指示を含む。

さらに、本発明の一実施形態によると、指示は、前方移動、後方移動、右方移動、左方移動、移動停止、移動開始、およびそれらの組み合わせから選択される方向指示である。

重要な点として、本発明の一実施形態によると、方向指示は、ウォーキング、ランニング、トレッキング、スイミング、サイクリング、運転、乗馬、聴覚障害者ナビゲーション、視覚障害者ナビゲーション、盲導犬ナビゲーション、警察犬・救助犬・軍隊用犬ナビゲーション、障害者ナビゲーション、アルツハイマー病患者ナビゲーション、およびそれらの組み合わせに適する。

また、本発明の一実施形態によると、方向指示は、ハイカー、視覚障害者、犬、聴覚障害者、兵士、警官、守衛、スポーツ選手、アスリート、およびそれらの組み合わせに適する。

さらに、本発明の一実施形態によると、指示は非方向指示である。

さらに、本発明の一実施形態によると、指示は移動指示を含む。

また、本発明の一実施形態によると、移動指示は、減速コマンド、加速コマンド、停止コマンド、移動開始コマンド、グループ分割コマンド、グループ合併コマンド、トレッキング開始コマンド、トレッキング終了コマンド、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される。

本発明は、図面と併せて以下の好適な実施形態の詳細な説明を読むと、より十分に理解および認識されるであろう。

本発明の理解を深められるように、以下の図面を参照して、特定の好適な実施形態に関して本発明を以下説明する。

図面を詳細に参照して、図示される細部は、本発明の好適な実施形態の例示的説明のためにのみ提示されており、最も有益であり、発明の原理と概念上の態様に関する説明を理解しやすくさせると考えられることを提示することを目的とする。これに関連して、本発明を基本的に理解するのに必要とされるよりも詳細に本発明の構造上の細部を示すことは目的としておらず、図面と併せて説明を参照することで、当業者にとっては、本発明のいくつかの形状を実際に具体化する方法は自明であろう。

図面中、

本発明の一実施形態による、ナビゲーション用の触覚指示システムの概略図である。 本発明の一実施形態による、図１のシステムの触覚指示装置の上面概略図である。 本発明の一実施形態による、図２Ａの触覚指示装置の下面概略図である。 本発明の一実施形態による、図１のシステムの別の触覚指示装置の上面概略図である。 本発明の一実施形態による、図３Ａの触覚指示装置の下面概略図である。 本発明の一実施形態による、図１のシステムのツイン触覚指示装置の上面概略図である。 本発明の一実施形態による、図４Ａのツイン触覚指示装置の下面概略図である。 本発明の一実施形態による、図１のシステムの別のツイン触覚指示装置の上面概略図である。 本発明の一実施形態による、図５Ａのツイン触覚指示装置の下面概略図である。 本発明の一実施形態による、図１のシステムの装置からの前腕ナビゲーションの表示手法を示す概略図である。 本発明の一実施形態による、図１のシステムの触覚指示装置の上面概略図である。 本発明の一実施形態による、触覚指示装置コンポーネントの概略図である。 本発明の一実施形態による、別のナビゲーション用触覚指示システムの概略図である。 本発明の一実施形態による、図９のシステムの触覚指示装置の上面概略図である。 本発明の一実施形態による、図１０Ａの触覚指示装置の下面概略図である。 本発明の一実施形態による、図１０Ａの触覚指示装置の側面概略図である。 本発明の一実施形態による、触覚ナビゲーション指示の方法を示す概略フローチャートである。 本発明の一実施形態による、触覚ナビゲーション指示の方法を示す概略フローチャートである。 本発明の一実施形態による、触覚ナビゲーション指示の方法を示す概略フローチャートである。 本発明の一実施形態による、触覚ナビゲーション指示の方法を示す概略フローチャートである。 本発明のいくつかの実施形態による、図１のシステムの触覚指示装置上の簡易スクリーンショットである。 本発明の一実施形態による、犬上の触覚指示装置の概略図である。 本発明の一実施形態による、図１のシステムのグループリーダー用のスマートフォンアプリケーションスクリーンのスクリーンショットである。 本発明の一実施形態による、図１のシステムのグループリーダー用のスマートフォンアプリケーションスクリーンの別のスクリーンショットである。

すべての図面において、類似の参照符号は類似の部品を指す。

詳細な説明では、発明を完全に理解してもらうために、具体的な細部を多数説明する。しかしながら、当業者であれば、これらは特定の実施形態であり、本発明は本文書で説明され請求される発明の特徴を具体化する様々な形で実行可能であると理解するであろう。

次に、本発明の一実施形態によるナビゲーション用の触覚指示システム１００の概略図である図１を参照する。

本発明は、ユーザによって担持されるコンピュータモバイル装置１２０（たとえば、ラップトップ１４０、タブレット、スマートフォン１２０など）を含み、該装置は、ナビゲーション情報を処理し、少なくとも１つの装置１１０と（有線または無線で）通信するように適合される。

該装置は、少なくとも１つの触覚刺激をユーザの腕１１０に供給するように製造および構成することができる。触覚刺激は、振動、電気パルス、電気ショック、腕の肌に接する面移動、およびそれらの組み合わせから選択することができる。

多くの様々な種類の装置が企図され、本文書に例示する。通常、データが、公衆網１３０を介してラップトップ／タブレット／スマートフォンとの間でやり取りされる。モバイル装置１２０は、装置１１０との間で直接データをやり取りするように動作可能である。

該装置は本文書では「前腕バンド知覚装置」とも称する。この装置は、スポーツ、極限環境、軍隊用ナビゲーションのシナリオおよび状況下でユーザが体験中の極限状態および状況に対処するように特別に設計および開発されている。

前腕バンド知覚装置は、スポーツ、極限環境、軍隊用ナビゲーションのシナリオおよび状況下でユーザが体験中の極限状態および状況に関わらず、ユーザによる直感的ナビゲーションを可能にするように特別に設計および開発されている。

前腕バンド知覚装置は、ノイズ、雨、打撃、外傷、低温、高温などの身体全体に感じるあらゆる感覚刺激、および恐怖、苦痛、攻撃性などの高アドレナリンを招く感覚や感情に襲われている間も、ユーザによる直感的ナビゲーションを可能にするように特別に設計および開発されている。

本発明の前腕バンド知覚装置は、感覚（振動および／またはフリッカ、あるいはその他の先に詳述したような触覚刺激）を分離、判別、区別し、ユーザがスポーツ、極限環境、軍隊用シナリオおよび状況下で方向を認識し、直観的にナビゲートできるように特別に設計および開発されている。

次に、本発明の一実施形態による図１のシステム１００の触覚指示装置１１０の上面概略図２００である図２Ａを参照する。該装置は、ユーザの前腕に配置されるように適合される。ユーザが人間である場合、装置の大きさは通常、長さが１０〜４０ｃｍであり、幅が５〜２０ｃｍであり、厚さが０．１〜８０ｍｍである。該装置は、ゴム、シリコーン、プラスチック、布、織物、およびそれらの組み合わせなどの屈曲性ポリマーで部分的に作製することができる。該装置が動物用である場合、大きさは動物の身体または脚に合致するように調節される。たとえば、犬の場合、以下の図１４を参照されたい。

次に、本発明の一実施形態による、図２Ａの触覚指示装置１１０の下側２５０の概略図である図２Ｂを参照する。装置１１０は複数の微小振動器２０２、２０６、２１０、２１４、２１８、２２２、２２６を備える。およびまたはもしくは、これらは本明細書で例示されるようなその他の触覚刺激を提供する装置であってもよい。微小振動器の大半または全部は、「アーム」２０４、２０８、２１２、２１６、２２０、２２４の先端に配置される。任意で、これらは、中央の微小振動器２２６から放射方向に延在することができる。アームは、ゴム、シリコーン、プラスチック、布、織物、およびそれらの組み合わせなどの屈曲性ポリマーで部分的に作製される。

図３Ａは、本発明の一実施形態による、図１のシステム１００の別の触覚指示装置３００の上面概略図である。

図３Ｂは、本発明の一実施形態による図３Ａの触覚指示装置３００の下部を示す。装置３００は、複数の微小振動器３０４、３２０、３２４、３２８、３３０、３３４を備える。微小振動器の大半または全部は、中央微小振動器３４２から放射方向に延在する「アーム」３０８、３１０、３１２、３１２、３１４、３１６に配置される。

また、微小振動器はそれぞれ、関連付けられる１以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）３０２、３１８、３２２、３２６、３３２、３３６、３３４を有し（ＬＥＤ放出器は、ここに図示されるように先端だけでなく、アームの任意の場所に配置することができる）。

微小振動器は通常、腕１１２の肌に接触するように下向きである。ＬＥＤは上向きの異なる色のライトであってもよい。アームは、ゴム、シリコーン、プラスチック、布、織物、およびそれらの組み合わせなどの屈曲性ポリマーで部分的に作製される。よって、装置３００は、触覚、視覚、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つによって指示を提供するように製造および構成される。たとえば、該装置は、日中は触覚刺激のみを提供し、夜間と建物内では触覚刺激と視覚刺激を提供するように構成することができる。さらに、ライトをオフにして、夜間隠密動作を支援することができる。

次に、本発明の一実施形態による、図１のシステムのツイン触覚指示装置４００の上面概略図である図４Ａを参照する。ツイン装置は第１の装置４１０と第２の装置４２０を備える。このツイン装置は、触覚、視覚、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つによって指示を提供するように製造および構成される。たとえば、該装置は、日中は触覚刺激のみを提供し、夜間と建物内では触覚刺激と視覚刺激を提供するように構成することができる。さらに、ライトをオフにして、夜間隠密動作を支援することができる。触覚刺激は、振動、電気パルス、電気ショック、腕の肌に接する面移動、およびそれらの組み合わせから選択することができる。「振動器」の図面での例示は限定とみなすべきではない。２アーム構造は、１アーム手法と異なる実施形態の指示手法を提示する。

図４Ｂは、本発明の一実施形態による図４Ａの触覚指示装置４００の下面図４５０である。

装置４００は、複数の微小振動器４５２、４５４、４５６、４５８、４６０を備える。微小振動器の大半または全部は、中央微小振動器４６０から放射方向に延在する「アーム」４６４、４６６、４６８、４７０に配置される。アームは、ゴム、シリコーン、プラスチック、布、織物、およびそれらの組み合わせなどの屈曲性ポリマーで部分的に作製される。

次に、本発明の一実施形態による、図１のシステム１００の他のツイン触覚指示装置５００の上面概略図である図５Ａを参照する。図５Ｂは、本発明の一実施形態による、図５Ａのツイン触覚指示装置５００の下面図５２０である。

装置５１０、５２０はそれぞれ、複数の微小振動器５３２、５３４、５３８、５４２、５４６を備える。微小振動器の大半または全部は、中央の微小振動器５４２から放射方向に延在する「アーム」５２２、５２４、５２６、５２８に配置される。

また、各微小振動器は、関連付けられる１以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）５３０、５３６、５４０、５４４、５４８を有する。微小振動器は通常、腕１１２の肌に接触するように下向きである。ＬＥＤは上向きの異なる色のライトであってもよい。アーム５２２、５２４、５２６、５２８は、ゴム、シリコーン、プラスチック、布、織物、およびそれらの組み合わせなどの屈曲性ポリマーで部分的に作製される。よって、ツイン装置５００は、触覚、視覚、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つによって指示を提供するように製造および構成される。たとえば、該装置は、日中は触覚刺激のみを提供し、夜間と建物内では触覚刺激と視覚刺激を提供するように構成することができる。

ツイン装置（装置４００）は、ユーザに指示のセットを提供することができる。いくつかの実施形態によると、これらはナビゲーション指示と移動指示であってもよい。たとえば、

ａ．前方に直進−２つの前側微小振動器（またはその他の触覚刺激）および／またはＬＥＤ放出器が、両手／両前腕で振動／点滅している。

ｂ．９０度右側方向転換−右側微小振動器／ＬＥＤ放出器のみが右手で振動／点滅している。

ｃ．９０度左側方向転換−左側微小振動器／ＬＥＤ放出器のみが左手で振動／点滅している。

ｄ．４５度右側方向転換−前側微小振動器／ＬＥＤ放出器のみが右手で振動／点滅している。

ｅ．４５度左側方向転換−前側微小振動器／ＬＥＤ放出器のみが左手で振動／点滅している。

ｆ．後方に直進−２つの後側微小振動器／ＬＥＤ放出器が両手／両前腕で振動／点滅している。

ｇ．停止−すべての微小振動器／ＬＥＤ放出器が両手で振動／点滅している。

次に、本発明の一実施形態による、図１のシステム１００の装置１１０からの前腕ナビゲーション表示手法の概略図である図６を参照する。

装置１１０の片手構造では（図１）、「前腕バンド」装置は６つまたは任意で７つの刺激素子６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、６１２、６１４を有する。これらは、前方に１歩以上直進する刺激素子６０２、４５度右に１歩以上進む刺激素子６０４、９０度右に１歩以上進む刺激素子６０６、後方に１歩以上直進する刺激素子６０８、９０度左に１歩以上進む刺激素子６１０、４５度左に１歩以上進む刺激素子６１２である。刺激は刺激の組み合わせであってもよいと理解すべきである。よって、装置１１０は、触覚、視覚、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つによって指示を提供するように製造および構成される。たとえば、該装置は、日中は触覚刺激のみを提供し、夜間と建物内では触覚刺激と視覚刺激を提供するように構成することができる。

本発明の装置は、以下の設計特徴を有するように構成されることが多い。

１．振動を分散、判別、区別するために、刺激素子はそれぞれ中心点から、および相互にできる限り離して１点に配置される。

２．各点は、「タコ状」レイアウトでアームの末端である。

３．レイアウトは前腕のサイズを利用して、できる限り広く感覚点を分散させる。

４．動作可能にすると、ＬＥＤ放出器は、複数の（たとえば９つの）可能な方向に複数の（たとえば９つの）異なる色で点滅することができる。

次に、本発明の一実施形態による、図１のシステム１００の別の触覚指示装置７００の上面概略図である図７を参照する。装置７００は、１以上の読取り値７０４を提供するために、中央に配置したスクリーン７０２を備える。スクリーンは通常、小型タッチスクリーンであり、現地時間、電子コンパス、実際の経度／緯度情報、大気温度などの関連情報を表示するように動作可能である。該装置は、軍隊用環境とハイキングなどのように、ナビゲーションの内容と状況に応じてスクリーンを使用停止／使用可能とできるように構成される。

図８は、本発明の一実施形態による、触覚指示装置コンポーネント８０２、８０４、８０６、８０８、８１０、８１２、８１４、８１６、８１８、８２０の概略図である。本発明の装置のコンポーネントの非限定的な例は、ＲＦ／ＷｉＦｉ／ブルートゥースコンポーネント８０２、ＬＥＤエミッターコンポーネント８０４、微小振動コンポーネント（またはその他）８０６、スクリーンコンポーネント８０８、材料／ポリマー支持／構造コンポーネント８１０、８１２、８１４、８１６、８１８、８２０を含む。

次に、本発明の一実施形態による、他のナビゲーション用の触覚指示システム９００の概略図である図９を参照する。

装置９１０は、中央のスクリーン９１４の周囲に配置された複数のアーム９０２、９０４、９０６、９０８、９１０、９１２を備える。微小振動器（図示せず）の大半または全部は、これらのアームの下側に位置する。装置９１０はスマートフォン９２０（またはその他の任意の適切な通信装置）と通信中である。スマートフォンと装置の間の非有線および有線通信のうちの１つ以上とすることができる。スマートフォン９２０内のアプリケーション（図示せず）は、ユーザ装着／担持装置９１０の位置を提供し、マップ上の所定ルートにユーザの位置を重ね合わせるように動作可能である。その後、ユーザはサーバまたは保存されたスマートフォンから、スマートフォンと装置９１０の少なくとも一方に方向コマンド、ルート、マップを受信することができる。

次に、本発明の一実施形態による、図９のシステム９００の触覚指示装置１０００の上面概略図である図１０Ａを参照する。該装置はオン／オフボタン１００４を備えることができる。いくつかの実施形態によると、ボタン１００４は２機能ボタンであるため、短く押すと装置がオン／オフされ、長く押すと少なくとも１つのフラッシュライト１００７が始動される。該装置は情報を表示するスクリーンをさらに備え、該情報は以下の情報を含むがそれらに限定されない。

ａ）環境情報−現地時間、大気温度、高度、ルート／地形情報、標高

ｂ）ナビゲーション情報、コンパス方向、方位角、経度／緯度、現在速度、目印設定

ｃ）開始地点から、最終中間地点から、次の中間地点まで、目的地までのトレッキング距離

ｄ）開始地点から、最終中間地点から、次の中間地点まで、目的地までのトレッキング時間

図１０Ｂは、本発明の一実施形態による、図１０Ａの触覚指示装置１０００の下面図１０２０である。該装置は、周縁補強バンド１０２４とアームの一部／全部に配置される触覚素子（図示せず）とを備えることができる。触覚素子は、振動器および／またはその他の適切な刺激素子とすることができる。該装置は、（スマートフォンなどの装置との有線接続中）充電およびデータの送受信に使用されるマイクロＵＳＢソケット１０２６をさらに備える。

図１０Ｃは、本発明の一実施形態による、図１０Ａの触覚指示装置１０００側面図１０５０である概略図である。該装置の大きさは、幅が１４ｃｍ、長さが腕時計バンドなどのストラップ、ボタン、鋲、ベルクロ（登録商標）、またはその他の任意の適切な固定手段（図示せず）を用いて１０〜５０ｃｍ間で調節可能である。装置の厚さは１．３ｃｍとすることができる。

次に、本発明の一実施形態による、触覚ナビゲーション指示のための方法１１００のフローチャートの概略図である図１１Ａおよび１１Ｂを参照する。

ユーザ／チームリーダーは、アプリケーション開始ステップ１１０２でスマートフォン１２０のナビゲーションアプリケーションを開始する。

ユーザは、確認ステップ１１０４で利用可能な「保存し完了した」トレッキング（ルート）があるか否かを確認する。

ユーザは、はいの場合、ステップ１１０６に進み、いいえの場合、トレッキング編集ステップ１１０８で保存したトレッキングルートを編集するために進むオプションを有する。ユーザは、マップ上の中間地点を移動／削除する、あるいはアプリケーションメニューの編集ツールによって、保存したトレッキング（ルート）を編集する。ユーザは、任意でトレッキングを改名する、および／または削除することができる。

トレッキング保存ステップ１１１０では、編集したトレッキングをスマートフォンのアプリケーションに保存する。

別の任意のステップは、トレッキング作成ステップ１１１２で、グーグルマップ、中間地点、ルート（「検索ボックス」）を用いてトレッキングを作成することである。

別の任意のステップは、（１）マップにタッチして中間地点を設定する、および／または（２）座標を指定することによって、「トレッキング描画ステップ１１１４」（ルート）により新たなトレッキングを作成することである。

別の任意のステップは、スマートフォン上のインターネットまたは脱着可能なＳＤカード１２０を介して、外部リソースからマップ、中間地点、１以上のルートのうち１つ以上をインポートすることによるトレッキングインポートステップ１１１６である。

ステップ１１１２、１１１４、または１１１６後、ユーザは、別のトレッキング保存ステップ１１１８でトレッキングを保存する。

よって、ユーザはトレッキング選択およびローディングステップ１１０６で、トレッキングを選択し、「ローディング」することができる。

ユーザは単独でも、犬と一緒でも、チーム／グループと一緒でもよい。したがって、ユーザはトレッキングを設定する適切な構造を選択しなければならない。

ユーザは、アプリケーションでペアリングページを開き、「１または多選択ステップ」１１２０（１対１（１：１）または１対多（１：Ｍ）を選択する）で、トレッキング参加者の数と種類を定義する。したがって、ユーザは、何個の装置をペアリングする必要があるかを選択しなければならない。トレッキング参加者のグループが存在する場合、ユーザは、装置起動ステップ１１２２で、グループのメンバーに携帯／装着型装置１１０、７００、９１０を切り替えるように要求する。その後、後述する図１２Ａおよび１２Ｂの方法に進む。

ユーザがトレッキング用に装着型装置を使用すべき場合、あるいは、たとえば犬１４０２が装置１４００を装着すべき場合、ユーザはステップ１１２６で装置を起動し、スマートフォン１２０のアプリケーション（図１）を介して自身の装置とペアリングする。ペアリングする装着型装置が存在しない場合、トレッキング開始ステップ１１３４に進む。その後、ユーザは、従来ナビゲーションステップ１１３６で、アプリケーションの視覚指示および／または音声指示に応じて「従来通りに」ナビゲートする。

ペアリングする装置が存在する場合、着用ステップ１１２８で、装置１４００を前腕（または犬の背中（図１４））に着用する。

次に、装置１４００または携帯装置１１０、７００、９１０の「トレッキング開始」をクリックする。ユーザは、ナビゲーションステップ１１３２で、本発明のナビゲーション手法、指示のタッチ言語、直観的ＵＸに応じて感覚によってナビゲートする。

次に、ユーザは、起動ステップ１１４０で、携帯電話または装着型装置の「トレッキング開始」をクリックする。装着型装置は、装着型装置の方向指示に応じて開始地点（第１の中間地点）に向かって移動するようにユーザ、人、または犬に触覚指示を提供し始める。いったん第１の中間地点に到着すると、ユーザは警告ステップ１１４２で、２較正サイクルと適切な方向アーム（振動器および／またはＬＥＤ）の始動とによって「開始地点（第１の中間地点）に到着しました」という通知警告を受け取り、第２の中間地点に向かう正確な経路をユーザに指示する。

ユーザ（および任意で犬）は第２の中間地点に向かって移動する。次に、ユーザは、第２の警告ステップ１１４４で方向警告を受信する。たとえば、新たな中間地点の前に、携帯装置は別の注意警告ステップ１１５４で、４回の短い発射（光と振動）を行う。装置の適切な方向アームで１秒半（１．５秒）に４回の発射は、次の間近に迫った中間地点に向かう正確な経路と方向を示す。

ユーザがルート／方位角から外れると、補正ステップ１１４６で補正警告を受け取る。たとえば、携帯装置が装置の関連する方向アームで１秒半（１．５秒）、４回の短い発射（光と振動）を発して、必要な補正角を示す。

たとえば、偏位が大きい（１０〜１５メートルの偏位）場合、停止警告がトリガされる。１回の長い発射（１秒）−すべての振動器（システムの停止警告）と装置スクリーン上の停止サインの後に、装着型装置の関連アームに補正警告が発せられて、ユーザが直後に従う補正方位角／方向を示す。

ユーザが実際に正確な中間地点に到着すると、指示ステップ１１５０で「今すぐ方向転換」指示を受け取る。たとえば、装着型装置は各１秒の２回の長い発射（光と振動）の「今すぐ方向転換」警告を提供して、トレッキングの次の中間地点における移動経路／角度を示す。

さらに、最大６毎時キロメートル（ウォーキング）−次の通知警告まで１０メートルで移動するときは警告ステップ１１５６で、７〜１２毎時キロメートル（ランニング）−次の方向転換まで２０メートルで移動するときはステップ１１５８で、１３＜Ｘ毎時キロメートル（サイクリング、運転）−次の方向転換まで３０メートルで移動するときは警告ステップ１１６０で警告が提供される。

最後の目的地に到着すると、通知警告ステップ１１５２が、ユーザが最終地点（最終中間地点）に到着したことを示す。たとえば、２つの停止命令は、１較正サイクルと装置のスクリーン上の停止サインである。

トレッキング全体を通じて、利用可能な方向／方位角が、警告ステップ１１４８で、装着型装置の関連アーム上の光と振動に基づいてユーザによって特定される。これらの方向／方位角は、前方（ＦＷ）、後方（ＢＷ）、４５度右、９０度右、４５度左、９０度左、基本アーム間の「半方向転換」（２２．５度の方向／方位角）である。

次に、本発明の一実施形態による、チームリーダーによるグループ触覚ナビゲーション指示の方法１２００の概略的なフローチャートである図１２Ａおよび１２Ｂを参照する。

ペアリングページ開放ステップ１２０２では、リーダー／ユーザがスマートフォン１２０のアプリケーションでペアリングページを開けて、「１対多（１：Ｍ）構造」を選択する。

その後、グループ内の全メンバーが、始動ステップ１２０４で自身の携帯／装着型装置１１０、７００、または９１０をオンに切り替える。

これらの装置は、リスティングステップ１２０６で、スマートフォン１２０のアプリケーションのペアリングページにリスト化される。

確認ステップ１２０８では、ステップ１２０６でリスト化された装置が認識されて、以前にペアリングしたことがあるか否かが確認される。

はいの場合、ユーザは、ペアリング選択方法ステップ１２２２で、装置がａ）１つずつのペアリング、ｂ）すべてのペアリング、またはｃ）選択されたいくつかのペアリングを選択することができる。

いったんペアリングすると、ユーザは、命名ステップ１２１２で、ペアリングした装置に分かりやすい名前（たとえば、装置を装着するユーザの番号または名前）をつけることができる。

いったんペアリングすると、名称のついた装置が、名称装置アップロードステップ１２２４で、アプリケーションのマップページ（図１５Ｂ）および／またはメニュー（図１５Ａ）上に現れる。リーダーのアイコン１５５４は、グループの他のメンバーのアイコン１５５２と少し異なって見える。いったんペアリングすると、装置は、（装置毎に）（リーダーに関して）方向警告を受け取る、あるいは単に分離／分割を警告するように設定することができる（ステップ１２２６）。

リーダーが前腕に装置を装着すると、装着ステップ１２２８で、ユーザは装置を着用することができる、および／または、装置を犬の背中に装着することができる。

グループは進む準備ができており、リーダーはトレッキング開始ステップ１２３０で自身の装置の「トレッキング開始」ボタンをクリックする。

装置テストステップ１２３２で、すべての装置が方向警告を受け取るように設定されたかどうかを確認する。はいの場合、グループの全メンバーは、指示ステップ１２３６で、本発明のナビゲーション手法、指示の感触言語、直観的ＵＸに従って、感覚によって全員一緒にナビゲートする。

いいえの場合、グループのメンバーは、先導ステップ１２３４で、本発明のナビゲーション手法、指示の感触言語、直観的ＵＸに従って、感覚によってナビゲートするチームリーダーに先導される。

その後、「グループ離脱ステップ」１２３８で、チームメンバーが（予め設定された）通信範囲（ブルートゥース（登録商標）、低エネルギーブルートゥース、ＲＦ、ＷｉＦｉなど）から外れて、グループから離脱する事態がしばしば発生する。

停止ステップ１２４０で、リーダーと離脱ユーザの両方が携帯装置で「停止」警告（すべての振動器が一斉に）を２回受け取り、離脱ユーザのアイコンがスマートフォン１２０のアプリケーションマップスクリーンとメニューで赤に変わる（図１）。

リーダーは、離脱ユーザからの距離を最短化することによって、および／またはアプリケーションで離脱ユーザの赤いアイコンをクリックして再編ステップ１２４２を試みることによって再編しようとする。これにより、リーダーは、（１）離れたユーザが誰かを知る（指定された名前または番号）、（２）接続する−自動接続が失敗した場合はユーザの装置と手動で再接続するよう試みる、（３）無視する、装置とアプリケーションのペアリングを解く、（４）再命名する−装置が別の人によって使用される場合、（５）消去する−装置がアプリケーションのログから消去される（再度ペアリングしようとする場合は新たなペアリングプロセスが必要である）ことができる。これは、装置が致命的な技術的問題を抱えているときにも関係する。

再編成ステップ１２４４でチームが再編される場合、離脱ユーザは「較正」警告を受け取り、リーダーは「較正」（１サイクルの振動）と方向警告を受け取って、リーダーに次の中間地点を示して誘導する。

その後、トレッキング継続ステップ１２４６では、グループはナビゲーションを継続する。

次に、本発明のいくつかの実施形態による、図１のシステムの触覚指示装置７００のタッチスクリーン２０２上の簡易スクリーンショット１３００、１３１０、１３２０、１３５０、１３７０である図１３Ａ〜１３Ｅを参照する。

スクリーンショット１３００−トレッキング開始−冒頭スクリーン。モバイル通信装置１２０（図１）のアプリケーションと触覚指示装置７００とのペアリング後、「トレッキング開始」をクリックすると、装置７００を介してナビゲーションが開始される。通常、テキスト１３０４、写真または画像１３０２、オン／オフボタン１３０６が示される。次に、埋込みアプリケーションは第２のスクリーン１３１０「環境」に進む。

環境−第２のスクリーン１３１０：コンパス（中央矢印）１３１８、時刻（「時刻」）１３２０、大気温度（「温度」）１３１２またはその他の温度１３１４、標高（次の中間地点に対する現在位置の高さ１３２２、矢印で上下を示す）、海面からの高度１３１６が示される。

次に、第３のスクリーン１３２０に続く。ナビゲーションスクリーンは、方位角１３３８、ユーザ速度１３２２、現在経度１３３６、現在緯度１３３４、再生／一時停止１３３２、ナビゲーションの停止を示し、ユーザは設定した目印ボタン１３３０をクリックすることによって（移動中に） 新たな中間地点を設定することができる。新たな中間地点がトレッキングに追加され、システムが新たに作成された中間地点から次の中間地点にユーザを導く。

次に、第４のスクリーン１３５０（トレッキング距離）で、開始地点１３５６からの現在距離、最終中間地点１３５２からの現在距離、次の中間地点１３５８への現在距離、目的地（最終中間地点）１３５４への残りの距離を提示する。

次に、第５のスクリーン１３７０（トレッキング時間）で、開始地点１３７６からのランニング時間、最終中間地点１３７２からのランニング時間、残り時間、次の中間地点１３７８へのユーザの平均速度、最終目的地１３７４への残り時間を提示する。

次に、本発明の一実施形態による、犬１４０２上の触覚指示装置１４００の概略図である図１４を参照する。該装置は、犬の身体に装着するために、装置のアーム１４１０に装着される複数のストラップ１４１２、１４１６を備える。

犬の調教と方向付け

視覚障害ユーザの支援−視覚障害者を支援する誘導犬の現在のやり方は、主に障害者が障害物を避けるのを助けることである。基本的訓練を受けた犬の背中で本発明の装置を使用すると、犬は視覚障害者を目的地に導き、道案内と誘導の両方にとって完璧な解決策を提供することができる。

警察犬、救助犬、軍隊用犬−犬を離れた場所の作業に送る現在のやり方は、犬の隣で歩く、あるいはカメラとスピーカを配置して、そこから調教師が犬に命令することである。犬の隣で歩く−人間の調教師を危険な場所に配置して、警察犬／軍隊用犬を利用する理由を薄める。犬にカメラとスピーカを配置する従来技術のやり方は、人間のナビゲータの場合と同じである。そのやり方は、犬が頼りにすべき音声指示を採用する。このやり方は、視覚や聴覚のように不十分で惑わされやすい感覚を採用している。この結果、骨が折れ、環境上の混乱の影響を受けるナビゲーション体験となる。基本的訓練を受けた犬の背中で本発明の装置を使用すると、犬は人間の付き添いなしに、あるいは音声指示によって容易に惑わずに犬を目的地まで導くことができる。

記憶障害ユーザの支援（たとえば、アルツハイマー病）−疲れた人または記憶障害者を本発明の装置によって支援することができる。帰り道を記憶しておく必要はない。前腕に装着するだけで、家まで導かれる。

要約すると、本発明の装置は以下をユーザに提供するように製造および構成される。

ａ）混乱のないナビゲーション−停止してマップを開く必要がない。制限された身体の領域（たとえば、手首）上の複雑な信号に集中する必要がない。

ｂ）夜間ナビゲーション−停止して、照らされたマップを開く必要を無くす。

ｃ）感覚ベースの指示−本発明の装置は誘導および指示するために触覚を利用する。触覚は、視覚および聴覚よりもずっと深く基本的な影響を受けにくい感覚である。よって、圧力、過酷なフィールド状況、自然の力などの外部刺激を受けるときでも、（指示を認識できない従来のナビゲーションツールのユーザとは対照的に）、本発明の装置のユーザは指示を認識することができる。

ｄ）装置は、簡易な装着型の指示システムおよび方法ならびに手法によって、直感的ナビゲーションを提供する。

ｅ）有限の感覚種−振動および／またはフリッカ（音声または画像なし）

ｆ）方向を判別するために感覚生成器（たとえば、微小振動器とＬＥＤ放出器）間の十分な物理的処理

ｇ）ルートを記録するのに必要な時間が短い−本発明の実用的な性質により、マップを記憶する必要性、あるいは、ナビゲーション前にマップを見る必要性すら低減される

ｈ）他の装置と異なり、本発明の装置は、前腕に搭載され−片手を作業のために完全に自由にする。多感覚−経済的に振動および点滅して人を誘導する。簡易−必要な物はすべてそろい、不要な物は何もない。耐震性および耐水性−過酷な環境に耐えるように設計および構築される。直観的設計−理解し操作しやすい。安全で混乱しないナビゲーション−停止してマップを見たり、複雑な信号に集中したりする必要がない。隠密の夜間ナビゲーション−フリッカ表示を動作停止して、夜間の隠密行動を保つ。イオンバッテリー寿命−通常使用で２０時間もち、充電可能である。

ｉ）本発明の装置は、操作設計、ユーザエクスペリエンス（ＵＸ）の実用性、ナビゲーション手法の点で画期的である。

ｊ）装置の画期的な６方向アームの動作レイアウトは、感覚間の最適距離を達成するように調節されるため、ユーザは物理的な方向指示間の差異を容易に判別することができる。３６０度の方位角を提供するため、微小振動器が各方向アームの先端に配置され、振動が人間工学的にユーザの前腕の特定点に与えられる結果、まるで人が物理的に指し示し導いてくれるかのように、突かれた感触を肌に覚える。

ｋ）この特別なレイアウトは、ユーザが研究や訓練しなくてもすぐに利用できるため、自然な直観的ユーザエクスペリエンス（ＵＸ）を生成する。幅広いテストで、ユーザの認知が即時的であることが判明した。

１）画期的な設計と直観的ＵＸとの組み合わせとによって生じる効率的かつ実際的なナビゲーション手法では、装置は、ユーザの速度に基づき、必要な方向転換の前に頭をどこに向けるべきかをユーザに対して物理的に表示および警告する。

本発明は、スポーツ、極限環境、軍隊用シナリオおよび状況における直感的ナビゲーション用のシステム１００、９００および方法１１００、１２００を提供する。

本発明は概して、装着型ナビゲーション装置１１０、３００および方法に関し、特に、スポーツ、極限環境、軍隊用ナビゲーションのシナリオおよび状況における直感的ナビゲーション用装着型ナビゲーション前腕バンドの方法およびシステムに関する。

本発明は、ハイカー、ハンター、アスリート、または兵士などのユーザ（またはユーザグループ）を混乱なく、ユーザが体験中の極限状態および状況を最善に考慮に入れて目的地に誘導および案内する装着型ナビゲーション前腕バンドである。

指示手法−新たな言語

通知警告：

−開始地点（第１の中間地点）に到着した−２較正サイクルと関連方向アームで、第２の中間地点に向かう正確な経路を指示する。

−最終地点（最終中間地点）に到着した−２つの停止命令、１較正サイクルと装置のスクリーン上の停止サイン

ユーザの速度に基づき、装置が必要な方向転換前に、前もってユーザに警告する。以下がその方法である。

注意警告：

−中間地点前に、４回の短い発射（光と振動）−関連方向アームで１秒半（１．５秒）に４回の発射：次の中間地点に向かう正確な経路を示す。

最大６毎時キロメートル（ウォーキング）−次の方向転換まで１０メートル

７〜１２毎時キロメートル（ランニング）−次の方向転換まで２０メートル

１３＜Ｘ毎時キロメートル（サイクリング）−次の方向転換まで３０メートル

方向転換警告：

−実際の中間地点に到達したとき、各１秒の２回の長い発射（光と振動）の 「今すぐ方向転換」警告を発する。次の中間地点に向かう経路を示す。

補正警告：

−ユーザがルート／方位角から偏位すると、関連する方向アームで１秒半（１．５秒）、４回の短い発射（光と振動）を発して、必要な補正角を示す。

偏位が大きい（１０〜１５メートルの偏位）場合、停止警告がトリガされる。１回の長い発射（１秒）−すべての振動器（システムの停止警告）と装置のスクリーン上の停止サイン。また、関連アームは補正方位角／方向を示す。

５つの基本的方向／方位角が関連アームの光と振動で特定される。図６および７に例示する。ユーザが４５度右に方向転換する必要がある場合、振動器６０４が振動する。ユーザが９０度右に移動する必要がある場合、振動器６０６が振動する。モデル装置がライトと振動器を有する装置３００である場合（図３Ｂ）、適切なライトおよび／または振動器が始動されてコマンドを提供する。

ユーザが装置９１０を着用している場合（図９）、たとえば２２．５度右に移動するため、アーム９０６および９０４が交互に振動する。本発明のすべての装置は、触覚および／または光指示によって、以下のコマンド：前方（ＦＷ）、後方（ＢＷ）、４５度右、９０度右、４５度左、９０度左をユーザに提供するように製造および構成される。

上記の角度内の角度で移動するコマンドは、２つの隣接アームの振動／光によって、たとえば２２．５度移動コマンドで提供される。

注意警告：方向転換の前に、２回の短い発射（光と振動）−２つの関連方向アームで計１．７５秒の４回の発射。たとえば、２２．５度右への方向転換が必要とされる場合、ＦＷアームと４５度右アームが交互に点滅し振動する。

方向転換警告：今すぐ方向転換−２回の長い発射（光の振動）−２つの関連方向アームで計３秒（各０．７５秒）の４回の発射。たとえば、２２．５度右への方向転換が必要とされる場合、ＦＷアームと４５度右アームがそれぞれ２回交互に点滅し振動する。

本発明は、直感的ナビゲーション用のシステムおよび方法を提供し、以下のナビゲーションモード例で最も適切に実行される。

スポーツ／極限環境ナビゲーション（日中／夜間）

ａ．スポーツナビゲーション−ユーザは、時間制約、過酷なフィールド状況、自然の力の影響下にある。

ｂ．ハイキング−ユーザは過酷なフィールド状況と自然の力の影響下にあり、重装備を所持する。

ｃ．ハンティング−ユーザは過酷なフィールド状況と自然の力の影響下にあり、重装備を所持し、周囲に注意を払う必要がある。

ｄ．ウィンドサーフィン−ユーザは海の状態や自然の力（時には時間制約）の影響下にあり、ボードを把持および操縦しており、周囲に注意を払う必要がある。

ｅ．カヤック−ユーザは水の状態や自然の力（時には時間制約）の影響下にあり、ボードを把持および操縦しており、周囲に注意を払う必要がある。

ｆ．オン／オフロードランニング−ユーザは、時間制約、複雑なおよび／または過酷なロード／トラック状況と自然の力の影響下にある。

ｇ．オン／オフロードサイクリング−ユーザはロード／トラック状況、自然の力、時間制約の影響下にあり、自転車を把持および操縦しており、周囲に注意を払う必要がある。

ｈ．登山−ユーザは過酷なフィールド状況と自然の力の影響下にあり、重装備を所持しており、周囲に注意を払う必要がある。

ｉ．軍隊用ナビゲーション（日中／夜間）

ｊ．ユーザは過酷なフィールド状況と自然の力の環境下にあり、重装備を所持しており、時間制約を受け、周囲や隠密要件に注意を払う必要がある。

ｋ．視覚障害／盲人のユーザの支援

ｌ．視覚障害者または盲人は、本発明のシステムおよび装置が移動に非常に有益であると理解することができる。ユーザは様々な地形の影響下にあり、周囲に注意を払う必要がある。

ｍ．平常の市街のナビゲーション

ｎ．ユーザは未知の場所や迷路のような通りにいて、時間制約を受け、通常は不慣れなナビゲータである。

ｏ．ユーザは自然の力の影響下にあり、装備を所持しており、時間制約を受け、周囲に注意を払う必要がある。

ｐ．犬の調教と指示

ｑ．視覚障害ユーザの支援−視覚障害者を支援する誘導犬の現状のやり方は、主に障害者が障害物を避けるのを助けることである。基本的訓練を受けた犬の背中で本発明の装置を使用すると、犬は視覚障害者を目的地に導き、道案内と誘導の両方にとって完璧な解決策を提供することができる。

ｒ．警察犬、救助犬、軍隊用犬の支援−犬を離れた場所の作業に送る現在のやり方は、犬の隣で歩く、あるいはカメラとスピーカを配置して、そこから調教師が犬に命令することである。犬の隣で歩く−人間の調教師を危険な場所に配置して、警察犬／軍隊用犬を利用する理由を薄める。犬にカメラとスピーカを配置する従来技術のやり方は、人間のナビゲータの場合と同じである。そのやり方は、犬が頼りにすべき音声指示を採用する。このやり方は、視覚や聴覚のように不十分で惑わされやすい感覚を採用している。この結果、骨が折れ、環境上の混乱の影響を受けるナビゲーション体験を招く。

ｓ．基本的訓練を受けた犬の背中で本発明の装置を使用すると、犬は人間の付き添いなしに、あるいは音声指示によって容易に惑わずに犬を目的地まで導くことができる。

ｔ．記憶障害ユーザの支援（たとえばアルツハイマー病）

ｕ．疲労した人または記憶障害者を本発明の装置によって支援することができる。帰り道を記憶しておく必要はない。この装置を前腕に装着するだけで、家まで導かれる。

本発明のシステムは、視覚指示と音声指示の従来技術の要件も、物理的マップを実際に手に持って読む要件も克服する。さらに、本発明のシステムを用いれば、音声指示はもはや必要ない。よって、ユーザは、（無線通信、会話、狩猟時の威嚇、対象、動物、天候、一部のアスリートの場合は音楽などからの）雑音にあふれた環境において、指示に集中し、耳を澄ます必要はない。

本発明のシステムは、従来技術のナビゲーション装置を使用する従来技術の要件を克服する。振動ベースのナビゲーションを提供する新たな装置はほとんどない。最も近い装置は都会的なファッションのブレスレットであり、周囲に複数のフィードバック装置を配置し、手の狭い領域である手首に巻くリストバンドを提供する。しかしながら、現実社会の過酷な状況では、振動が手首の狭すぎる領域に限定されるため、実際にはハイカー、アスリート、または兵士は、集中的な振動間の差異を判別し、振動を実際の指示に変換することができない。

従来技術の装置と全く異なり、本発明の装置およびシステムは、ハイカー、ハンター、アスリート、兵士、または視覚障害者などのユーザを混乱なく、ユーザが体験中の極限状態および状況を最善に考慮に入れて目的地に誘導および道案内する。

本発明の前腕装着型ナビゲーション装置は、ユーザへのナビゲーション表示／指示を分離、区別、判別、簡易化することによって、直感的ナビゲーション体験を生成する。

本発明の装置は感覚ベースの指示を提供する。本明細書に例示するように、微小振動器が各方向アームの先端に配置される。振動が人間工学的にユーザの前腕の特定点に与えられる結果、まるで人が物理的に指し示し導いてくれるかのように、突かれた感触を肌に覚える。また、該装置は、動作停止にすることができる１以上の視覚表示を、各方向アームに埋め込まれたＬＥＤ放出器によって提供する。

装置の構造材料−布、シリコーン、ゴム、またはそれらの組み合わせなど、いくつかのカバー（「外被」）の種類がいくつか存在する。これにより、可撓性、耐久性、耐水性、軽量、滑らかな外観を備えた装置が提供される。

本発明のシステムのチームによる使用（図１２を使用）。ユーザのチームで「分裂」が発生すると、リーダーと離脱ユーザの両方が、「停止」警告（すべての振動器が１度に）を２回（このシナリオに固有の警告）受け取る。チームが再編される場合、離脱ユーザは「較正」警告を受け取る。リーダーは「較正」（１サイクルの振動）警告と方向警告を同時に受け取り、リーダーに次の中間地点を示して誘導する。

外部装置への統合−本発明のシステムによって作成される固有の振動言語では、追加のシナリオおよび必要性を示すために追加の警告を作成することができる。たとえば、速すぎる心拍の警告−減速振動によって、落ち着くようにユーザに指示する。

本発明の携帯電話アプリケーション

アンドロイド、ｉＰｈｏｎｅ(登録商標)、ＭＳモバイル、またはその他のオペレーションシステムに適用可能な独自のスマートフォンアプリケーションが、通信コンピュータ装置にインストールされる。したがって、携帯／装着型装置は、シームレスに支援し、これらのプラットフォームすべてと通信することができる。

１．該アプリケーションは、適切なマップＳＤＫまたはグーグルマップなどのオープンソースアプリケーションに基づく。

２．該アプリケーションは地形マップ、オフロードルート、衛星画像などを支援する。

３．該アプリケーションはフリーハンドのルーティングを支援する。ナビゲータは、自身のルートを取得し、所定の中間地点を含む自身のルートをナビゲートすることができる。

４．ナビゲーションルートはソーシャルネットワークと共有することができる。

５．ルートは装置に保存して、その後、インターネットに接続しなくても動作させることができる。

６．マップとルートは、ウェブまたは脱着可能なセキュアデジタル（ＳＤ）カードに保存されたファイルからインポートすることができる。

７．該アプリケーションは移動中の目印の作成を支援する（装置上のボタンのタッチアンドゴー）

ａ．マップにピンを置く。

ｂ．ソーシャルネットワークと共有することができる。

ｃ．目印が設定されると、広範囲の振動と中央ＬＥＤ上の光とが表示される。

ｉ．該アプリケーションは、Ｐ２Ｐ、ＷｉＦｉ、またはブルートゥース（登録商標）によって物理的装置−前腕ナビゲーションバンド−に接続される。

ｉｉ．該アプリケーションは、現在時間、コンパス、方位角、温度（摂氏または華氏）、高度（アプリケーション環境で設定される米国または欧州での測定値）、経度／緯度、速度、地形／ルート勾配（標高プロフィール）、開始地点から、最終中間地点から、次の中間地点まで、最終中間地点／目的地までの距離、開始地点から、最終中間地点から、次の中間地点まで、最終中間地点／目的地までの時間などを含むが、それらに限定されないデータを装置に提供して、スクリーン上に提示する。

ｄ．該アプリケーションは装置からデータを受け取るように構成され、たとえば、位置トリガデータを受け取って目印を作成することを含むが、それに限定されない。目印が設定されると、中間地点がルートに作成されて表示され、緑色のＬＥＤが明滅する。

８．ウォーキング／ランニング速度に基づき、該アプリケーションは、方向転換し忘れないように、必要な方向転換の少し前に、装置の関連方向アームの数回の短い振動と光の連射によってユーザに警告する。

９．該アプリケーションは、トレッキングの場合、時間、継続時間、区間毎の平均時間などの過去のナビゲーションデータを記憶する。

１０．該アプリケーションは、ＳＤＫによって提供されるナビゲーション関連の全機能を支援する。

本明細書で引用する参考文献は、多くの原理を教示し、本発明に適用可能である。したがって、追加または代替の細部、特徴および／または技術的背景を教示するため、これらの公開物の全文を、引用により適宜本明細書に組み込む。

本発明は、本明細書で説明される、または図面に示される細部に用途を限定されないと理解すべきである。本発明は他の実施形態も可能であり、様々な様式で実施および実行することができる。当業者であれば、添付の請求項に定義される適用範囲から逸脱せずに、上述したような本発明の実施形態に様々な変形と変更を加えることができることを容易に認識するであろう。

Claims (24)

1. ユーザへの識別可能な触覚指示のセットの提供のための携帯システムであって、前記携帯システムは、
   ａ．前記ユーザの少なくとも一方の前腕への装着のための少なくとも１つの携帯式でハンズフリーの前腕バンド知覚装置であって、各前腕バンド知覚装置は、中央のスクリーン、および前記中央のスクリーンの周りに配置された少なくとも４つの触覚刺激コンポーネントを備え、各触覚刺激コンポーネントは、前記前腕バンド知覚装置の内面上に配置され、各触覚刺激コンポーネントは、前記前腕バンド知覚装置の中央のスクリーンから延在する、前記前腕バンド知覚装置の可撓アームの端部上に配置され、前記可撓アームの端部は、前記少なくとも４つの触覚刺激コンポーネントのそれぞれから振動を分散、判別および区別するほどに、前記前腕バンド知覚装置の中央のスクリーンからかつ互いから離れており、各触覚刺激コンポーネントは、前記ユーザの肌の特定領域に衝撃を与えて複数の触覚刺激を提供するように構成され、前記少なくとも４つの触覚刺激コンポーネントは、前記可撓アームの端部から前記肌の特定領域へ触覚刺激の複数の組み合わせを提供するように構成され、前記触覚刺激の複数の組み合わせのそれぞれが、前記ユーザに前記セットのうち１つのみの指示を提供し、前記前腕バンド知覚装置は、音声指示および／または視覚指示の必要なしに、明白に判別可能なコマンドを提供するように構成される、前腕バンド知覚装置と、
   ｂ．前記ユーザによって担持されるように構成され、かつ、前記前腕バンド知覚装置に指示を無線で通信して、前記前腕バンド知覚装置から通信を無線で受信するように構成された通信機器であって、前記前腕バンド知覚装置は、前記通信機器からコマンドを受信して、前記少なくとも４つの触覚刺激コンポーネントを始動させるように構成される、通信機器と、
   を備え、
   前記前腕バンド知覚装置の重量は２００グラム未満であり、前記通信機器の重量は４００グラム未満であり、前記触覚指示は、移動指示およびナビゲーション指示から選択される、携帯システム。
2. 前記識別可能な触覚指示のセットが、前方移動、後方移動、右方移動、左方移動、移動停止、および移動開始、ならびにそれらの組み合わせから選択される方向指示である、請求項１に記載の携帯システム。
3. 前記携帯システムが、あるルートを介して前記ユーザを目的地に誘導するように構成され、前記前腕バンド知覚装置が、前記ユーザの少なくとも一方の前腕上に装着可能である、請求項２に記載の携帯システム。
4. 各前腕バンド知覚装置が、情報を表示するように構成されたタッチスクリーンを備える、請求項３に記載の携帯システム。
5. 前記前腕バンド知覚装置が、前記ユーザの別々の前腕上に装着されるようにそれぞれ構成される２つの装置を備える、請求項４に記載の携帯システム。
6. 前記前腕バンド知覚装置のそれぞれが、少なくとも６つの触覚刺激コンポーネントを備える、請求項５に記載の携帯システム。
7. 前記少なくとも６つの触覚刺激コンポーネントが、前記前腕上にて前記肌の特定領域上で振動するようにそれぞれ構成された振動素子であり、前記肌の特定領域が、互いから少なくとも２ｃｍ離れて配置される、請求項６に記載の携帯システム。
8. 前記通信機器が、異なる触覚刺激コンポーネントを始動させて、前記ユーザに異なる指示を出すように構成される、請求項７に記載の携帯システム。
9. 前記前腕バンド知覚装置が６つの可撓アームを備え、前記前腕バンド知覚装置が耐衝撃性かつ耐水性である、請求項１に記載の携帯システム。
10. 前記６つの可撓アームが、その中に配置される視覚刺激コンポーネントをそれぞれ備える、請求項９に記載の携帯システム。
11. 前記視覚刺激コンポーネントのそれぞれが、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を備え、前記少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）のうちの少なくとも１つが、前記ユーザの位置に応答して前記通信機器によって始動されるように構成される、請求項１０に記載の携帯システム。
12. 前記通信機器が、有線接続および無線接続のうちの少なくとも１つを介して前記前腕バンド知覚装置と通信するように構成され、前記通信機器が、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ラップトップコンピュータ、モバイル通信機器、携帯通信機器、無線電話、および軍隊用電話から選択される、請求項１に記載の携帯システム。
13. 前記通信機器が、あるルートからの逸脱が検出される場合にナビゲーション指示および補正指示を提供するように構成されたアプリケーションをさらに備える、請求項１２に記載の携帯システム。
14. 前記携帯システムが、各装置がグループ内の異なるユーザの使用のためにそれぞれ適合された複数の携帯式でハンズフリーの前腕バンド知覚装置を備え、１人のユーザが前記グループのリーダーである、請求項１に記載の携帯システム。
15. 前記通信機器が、前記グループのユーザのリーダー制御のために適合される、請求項１４に記載の携帯システム。
16. 前記セットが、減速コマンド、加速コマンド、停止コマンド、および移動開始コマンドを備える、請求項１に記載の携帯システム。
17. 前記セットが、グループ分割コマンド、グループ合併コマンド、トレッキング開始コマンド、およびトレッキング終了コマンド、ならびにそれらの組み合わせをさらに備える、請求項１に記載の携帯システム。
18. 前記識別可能な触覚指示のセットが移動指示を備える、請求項１に記載の携帯システム。
19. 前記移動指示が、減速コマンド、加速コマンド、停止コマンド、移動開始コマンド、グループ分割コマンド、グループ合併コマンド、トレッキング開始コマンド、およびトレッキング終了コマンド、ならびにそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１８に記載の携帯システム。
20. 前記情報が、前記触覚指示、前記触覚指示に関連する情報、環境情報、ナビゲーション情報、およびトレッキング情報、ならびにそれらの組み合わせから選択される、請求項４に記載の携帯システム。
21. 前記通信機器が、前記ユーザの高度および方位角のうちの少なくとも１つを検出するように構成される、請求項１３に記載の携帯システム。
22. 前記ナビゲーション指示が三次元ナビゲーション指示である、請求項２１に記載の携帯システム。
23. 前記補正指示が三次元補正指示である、請求項２１に記載の携帯システム。
24. 前記明白に判別可能なコマンドが、ナビゲーションコマンド、指示コマンド、および情報コマンド、ならびにそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載の携帯システム。

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