NL1004195C1 - Systeem voor het overbrengen van aanraaksensatie via een computernetwerk. - Google Patents

Description

Systeem voor het overbrengen van aanraaksensatie via een computernetwerk.

De uitvinding heeft betrekking op een systeem voor het 5 overbrengen van aanraaksensaties en/of gevoel tussen twee of meer mensen via een computernetwerk, voorzien van een aanrakingsapparaat in de vorm van een matje of een willekeurige andere vorm voor ieder van deze mensen waarbij iedere betrokkene in staat is via zijn of haar 10 aanrakingsapparaat aanraaksensaties of gevoel via het netwerk en via andere aanraakapparaten naar de overige betrokkenen over te brengen via hun eigen aanrakingsapparaat.

Een bekend computernetwerk via welk de uitvinding kan worden toegepast is het Internet. Via een netwerk als het 15 Internet kan men tekstuele, visuele en auditieve informatie overbrengen waarbij visuele informatie desgewenst quasi-driedimensionaal kan zijn. Het overbrengen van fysiek gevoel of aanraking is tot op heden niet mogelijk anders dan tegen zeer hoge kosten.

20 De uitvinding beoogt een systeem van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen waarmee het overbrengen van een dergelijk fysiek gevoel of aanraking via een computernetwerk mogelijk wordt op een betaalbare wijze.

Volgens de uitvinding omvat het systeem hiertoe een 25 aanrakingsapparaat, voorzien van - aanraaksensoren die de aanraking door de mens omzetten in een elektrische stroom, - aanraakactuatoren die signalen uit een computer omzetten in voor de mens fysiek voelbare sensaties, 30 - een besturingseenheid die de door de aanraaksensoren gegenereerde signalen omzet in een voor een computer begrijpelijke vorm alsmede de door de computer gegenereerde signalen omzet in elektrische stromen voor de aanraakactuatoren, 35 - schakelingen die de elektrische stroom die wordt gegenereerd door de aanraaksensoren omzetten naar signalen die door de besturingseenheid c.q. een computer geïnterpreteerd kunnen worden, 1004195 2 - schakelingen die de signalen afkomstig uit de besturingseenheid c.q. een computer omzetten naar elektrische stromen die de aanraakactuatoren besturen, - bedrading die de aanraaksensoren met de besturingseenheid 5 verbindt, - bedrading die de aanraakactuatoren met de besturingseenheid verbindt, - een flexibele onderlaag waarop de aanraaksensoren en de aanraakactuatoren zijn gemonteerd, 10 - een flexibele bovenlaag waarmee de aanraaksensoren en de aanraakactuatoren zijn afgedekt, waarbij de besturingseenheid is voorzien van - middelen om de informatie uit de aanraaksensoren om te zetten in informatie die door een computer verwerkt kan 15 worden, - middelen om de informatie uit een computer om te zetten in signalen waarmee het aanrakingsapparaat gestuurd kan worden, - middelen om zowel de besturingseenheid als het 20 aanrakingsapparaat van elektrische stroom te voorzien en waarbij de computer op een computernetwerk als het Internet is aangesloten en is voorzien van - middelen om de informatie uit het de besturingseenheid te verwerken, te interpreteren en aan te bieden aan het 25 computernetwerk, - middelen om informatie uit het computernetwerk om te zetten en aan te bieden aan de besturingseenheid.

Op deze wijze wordt een systeem verkregen, waarbij een gebruiker door het aanraken van het oppervlak van een 30 aanrakingsapparaat in de vorm van een matje of andere vorm deze aanraking of althans een gevoel van aanraking over te brengen aan een andere gebruiker die daartoe zijn of haar aanrakingsapparaat aanraakt of bij zich draagt.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de 35 tekeningen waarin een uitvoeringsvoorbeeld van het systeem volgens de uitvinding sterk schematisch is weergegeven.

' : ! 95 3

Figuur 1 is een vereenvoudigd blokschema van het systeem volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont in doorsnede een element waarin een aanrakingssensor en een aanrakingsactuator zijn opgenomen.

5 Figuur 3 toont een voorbeeld van een aanrakingsapparaat, in dit geval in de vorm van een matje met een matrix van aanrakingselementen.

Figuur 4 toont schematisch een voorbeeld van een besturingsapparaat.

10 Figuur 5 toont in perspectief een voorbeeld van een opstelling met het aanrakingsapparaat uit figuur 3, een besturingsapparaat uit figuur 4 en een computer.

Figuur 6 toont een alternatieve, namelijk elektrische, uitvoering van de aanraakactuator 8.

15 Figuur 7 toont de elektronische besturingseenheid 18 waarmee de signalen uit het aanrakingsapparaat worden uitgelezen en doorgegeven aan de computer 15.

In figuur 1 is sterk schematisch een systeem aangegeven voor het overbrengen van aanrakingssensaties en/of gevoel via 20 een computernetwerk. Ter wille van de eenvoud zijn twee computers weergegeven en twee op de respectievelijke computers aangesloten aanrakingsapparaten. Het is mogelijk meerdere computers met bijbehorende aanrakingsapparaten in het systeem op te nemen.

25 De computers 15 zijn aangesloten op het computernetwerk 16, dat bijvoorbeeld het Internet kan zijn. Op een computer 15 is via verbindingsdraad 13 een besturingsapparaat 14 aangesloten, waarop met verbindingsdraad 12 een aanrakingsapparaat 11 is aangesloten. Verbindingsdraad 13 30 bestaat uit diverse draden die nodig zijn voor het overbrengen van elektrische signalen die de informatie van de besturingsapparaat 14 naar de computer 15 overbrengen en diverse draden die de informatie van de computer 15 overbrengen naar de besturingsapparaat 14. Verbindingsdraad 35 12 bestaat uit diverse draden die nodig zijn voor het overbrengen van elektrische signalen die de informatie van de besturingsapparaat 14 naar het aanrakingsapparaat 11 overbrengen, diverse draden die de informatie van het 35 4 aanrakingsapparaat 11 overbrengen naar de besturingsapparaat 14 en draden die voedingsspanning overbrengen van de besturingsapparaat 14 naar het aanrakingsapparaat 11.

Figuur 2 geeft schematisch een aanrakingsapparaat 11 5 weer. Het aanrakingsapparaat 11 bevat een aantal, bij voorkeur tientallen tot mogelijk duizenden, aanrakingslementen 8. Deze aanrakingselementen zijn met draden 9 of andere verbindingsmiddelen verbonden met de toevoerdraad 12 waardoor zowel signalen van buiten naar de 10 elementen gaan, signalen van de elementen naar buiten gaan en netspanning uit de draad 12 naar de elementen gevoerd wordt. De sensors zijn via aansluitingen 10 verbonden met de matrixdraden 9. De matrix (van draden of folie) 40 voorziet de elementen van voedingsspanning afkomstig uit samengestelde 15 toevoerdraad 12.

Figuur 3 geeft schematisch een voorbeeld van een element 8 waarin gecombineerd zijn een aanrakingssensor 5 en een aanrakingsactuator 6. In figuur 3 is weergegeven de bovenkant 2 van de aanrakingsmachine, zijnde een folie of anderszins 20 een bedekkende laag op de aanrakingselementen 8, en de onderlaag 7 waarop de aanrakingselementen zijn aangebracht. Het aanrakingselement bestaat uit een pen 1 die rust op een sensor 5. Deze sensor 5 is gevat in een veer 23 die zorgt voor de juiste tegendruk tegen de aanraking. Sensor 5 is 25 gevat in een huls 3 die rust op de aanrakingsactuator 6, die weer gevat kan zijn in een veer 24. Tussen de pen 1 en de huls 3 bevindt zich een materiaal 25 dat zorgt voor een goede geleiding van pen 1 bij de beweging ten gevolge van het aanraken. Aanrakingsactuator 6 en/of veer 24 is sterker dan 30 veer 23 zodat de positie van huls 3 uitsluitend wordt bepaald door actuator 6 en niet door sensor 5 of veer 23. De aanrakingssensor en de aanrakingsactuator zijn via de respectievelijke draden 30 en 31 verbonden met een elektronische schakelaar 10 die de besturing van de sensor en 35 de actuator regelt. Schakelaar 10 is via draden 32 verbonden met de matrix van draden 9. Er kan ook gedacht worden aan een rechtstreekse verbinding van draden 30 en 31 met de matrix 9, zonder aansluitpunt 10. Figuur 3 is een voorbeeld van een 1004195 5 mechanisch werkende sensor en actuator. Als alternatief kan gedacht worden aan een elektrisch werkende sensor en/of een elektrisch werkende actuator. Aanrakingssensor 5 in figuur 3 kan vervangen worden door een andersoortige aanrakingssensor 5 die bijvoorbeeld is gebaseerd op meting van elektrische weerstand of anderszins gevoelig is voor aanraking. De sensor kan ook worden uitgevoerd zonder pen 1.

In figuur 4 is schematisch weergegeven besturingsapparaat 14. Besturingsapparaat 14 bevat een 10 voedingseenheid 17 die is aangesloten op de voedingsdraad 22, waarmee het apparaat op de netspanning wordt aangesloten, en een besturingseenheid 18 die de signalen die uit het aanrakingsapparaat binnenkomen via draad 20 vertaalt naar een signaal dat via draad 21 naar de computer wordt gevoerd via 15 verbindingsdraad 13 welk signaal door de computer verwerkt kan worden en doorgegeven kan worden aan het computernetwerk 16. Voedingseenheid 17 is van een type dat zodanig beveiligd is dat ze veilig is voor de gebruiker in het geval de aanraakactuatoren elektrisch zijn en in galvanisch contact 20 met de gebruiker staan. Als alternatief kan voedingseenheid 17 van een batterij zijn voorzien in plaats van een netaansluiting. Een ander alternatief is de voeding te betrekken uit de computer, bijvoorbeeld als de besturingseenheid 18 uitgevoerd is als insteekkaart in de 25 computer. Voedingseenheid 17 geeft de juiste voedingsspanning aan het aanrakingsapparaat 11 via de verbindingsdraad 12 waarop het via verbinding 26 is aangesloten, en geeft een juiste voedingsspanning aan besturingseenheid 18 via voedingsdraad 19. Draad 20 bestaat uit een invoerkabel 20A en 30 een uitvoerkabel 20B. De draden 12 en 13 zijn multifunctioneel en kunnen meerdere samenstellende draden of kernen bevatten.

Figuur 5 geeft een schets in perspectief van computer 15, besturingsapparaat 14 en aanrakingsapparaat 11 en de 35 verbindingsdraden 12 en 13. Computer 15 bevat software en indien nodig hardware die in staat is de signalen die via draad 13 binnenkomen om te zetten in informatie voor het netwerk (bijvoorbeeld Internet) en software en/of hardware 1004195 6 die in staat is de signalen die via het computernetwerk binnenkomen bestemd voor het aanrakingsapparaat te vertalen naar signalen die door de besturingseenheid verwerkt kunnen worden. Optioneel bevat de computer software en/of hardware 5 waarmee beide stromen signalen c.q. informatie in visuele vorm getoond kunnen worden op het beeldscherm van de computer, en/of de signalen c.q. informatie in auditieve vorm weergegeven kan worden door de computer, bijvoorbeeld door de ingebouwde geluidskaart in de computer.

10 Figuur 6 geeft een alternatieve uitvoering voor de aanrakingsactuator 6. In deze alternatieve uitvoering wordt fysieke beweging gesimuleerd door een elektrische stroom op te wekken tussen twee elektroden 27 waardoor in tussenruimte 29 een elektrisch veld ontstaat. Dit elektrische veld zorgt 15 bij aanraking voor een prikkeling in de huid die vergelijkbaar is met een prikkeling die veroorzaakt wordt door een fysieke beweging, bijvoorbeeld zoals veroorzaakt door de mechanische aanrakingsactuator in figuur 3. De elektroden 27 zijn verbonden via draden 28 met de 20 toevoerdraad 9 in het aanrakingsapparaat. Toevoerdraad 9 is in dat geval samengesteld uit meerdere stroomvoerende draden. De elektrische actuator in figuur 6 is gelegen aan het oppervlak van het aanraakapparaat om goed galvanisch contact met de huid te geven.

25 In figuur 7 is de werking van de elektronische besturingseenheid 18 gegeven. De besturingseenheid 18 bevat: - Sensormatrix-interface 33. Deze verzorgt de detectie en omzetting van de via invoerkabel 20B te meten fysische grootheid naar een binaire code.

30 - Actuatormatrix-interface 35. Deze verzorgt de omzetting van een binaire code naar een elektrisch stuursignaal voor het gewenste punt in de uitvoermatrix via uitvoerkabel 20A.

- Commando-interpreter 37. Deze verzorgt het instellen van de sensormatrix-interface 33 via kabel 34 en de 35 actuatormatrix-interface 35 via kabel 36, volgens de via communicatie-interface 39 ontvangen commando's.

- Communicatie-interface 39. Deze is middels een kabel 21 verbonden met de PC 15. De communicatie-interface heeft als 1004195 7 functie het doorgeven van commando's van de PC naar de commando-interpreter 37 via kabel 38 en het verzenden van statusinformatie van de Commando-interpreter 37 naar de PC via kabel 21.

5 De uitvinding is niet beperkt tot het overbrengen van aanraking of aanraaksensaties via een enkel interface met de gebruiker. Het systeem in de uitvinding kan ook gesplitst worden, in de zin dat de aanraaksensoren en de aanraakactuatoren zich in twee onderscheiden onderdelen van 10 het systeem bevinden. Figuur 8 geeft een voorbeeld, waarin het aanraakelement uit figuur drie is gesplitst in een aanraaksensor 5 en een aanraakactuator 6, waarbij de aanraaksensoren 5 in een aparte matje of andersoortige behuizing 99 is ondergebracht en evenzo de aanraakactuatoren 15 6 in een behuizing 99 zijn ondergebracht. De gebruiker kan dan het onderdeel dat de aanraaksensoren bevat aanraken zodat een andere gebruiker, die haar of zijn onderdeel dat de aanraakactuatoren bevat tegen zich aan houdt of aanraakt, de aanrakingen ervaart.

20 De uitvinding is niet beperkt tot het overbrengen van aanrakingssensaties via een computernetwerk. Het systeem in de uitvinding kan tevens gebruikt worden voor het via stimulatie van de huid door mechanische en/of elektrische prikkels weergeven van informatie afkomstig uit een computer, 25 een computernetwerk of een andere bron. Op deze wijze kan het systeem in de uitvinding worden toegepast om blinden afbeeldingen die in de computer zijn opgeslagen te laten voelen of aldus teksten te laten lezen. In het verlengde daarvan kan het systeem in de uitvinding worden gebruikt als 30 randapparaat voor telecommunicatie ten behoeve van blinden waarbij van afbeeldingen sprake is, doordat de blinde via het systeem in de uitvinding de door de computer omgezette grafische beelden kan voelen.

De uitvinding is niet beperkt tot een aanrakingsapparaat 35 van enige vaste vorm. Het is ook mogelijk de elementen 8 of de elektrische variant in figuur 6 in te bouwen in kleding of anderszins folie of stof en van de aldus verkregen folie of stof kleding of andere voorwerpen te maken.

; Λ 0 j. ‘ 2 5 8

De uitvinding is niet beperkt tot het overbrengen van aanrakings- of andere sensaties via het in figuur 2 geschetste aanrakingsapparaat. De uitvinding voorziet in seriële netwerkprotokollen die geschikt zijn voor het 5 overbrengen van aanrakingsinformatie via een computernetwerk. Als alternatief voor een speciaal voor deze uitvinding ontwikkelde standaard voor informatieoverdracht kan ook gedacht worden aan het gebruik van een bestaande standaard voor het overbrengen van beeld en/of geluid via een 10 computernetwerk, waarbij deze bestaande standaard al dan niet wordt aangepast voor gebruik met de uitvinding.

De kabel 20 bestaande uit de kabels 20A en 20B kan deels vervangen worden door een infrarood verbinding waarbij ook de eenheid 39 zodanig wordt uitgevoerd dat ze via een infrarood 15 verbinding kan communiceren. In geval de componenten 33 en/of 35 in het aanraakapparaat zijn ondergebracht, kunnen de kabels 34 en/of 36 vervangen worden door een infraroodverbinding, onder aanpassing van de componenten 33 en/of 34 en 37.

20 De besturingseenheid 18 hoeft niet noodzakelijkerwijs zowel een sensormatrix-interface te bevatten als een actuatormatrix-interface als het totale systeem zodanig wordt uitgevoerd dan één van beide of beide componenten overbodig zijn. Evenzo kan de besturingseenheid 18 meerdere 25 sensormatrix-interfaces en/of actuatormatrix-interfaces bevatten.

1004195

Claims (9)

1. Systeem voor het overbrengen van gevoels- en aanraaksensaties via een computernetwerk, voorzien van een aantal aanraakapparaten bestaande uit een aantal of een groot 5 aantal mechanische aanraakelementen, op hun beurt bestaande uit een aanraaksensor en een aanraakactuator, waarbij de aanraak sensor via een signaal via een besturingsapparaat of rechtstreeks informatie overdraagt aan een computer die verbonden is met een computernetwerk en via dat 10 computernetwerk de aanraakactuatoren van een ander aanraak apparaat aanstuurt en waarbij anderzijds de aanraakactuator wordt bestuurd door de computer al dan niet via een besturingsapparaat met behulp van informatie uit een computernetwerk en afkomstig van de aanraaksensoren van een 15 ander aanrakingsapparaat, waarbij de computer is voorzien van - middelen voor het interpreteren van signalen uit de aanraak elementen, - middelen voor het besturen van de aanraakelementen op basis van informatie verkregen uit het computernetwerk, 20. middelen voor het coderen van de signalen uit de aanraakelementen volgens een vaste standaard voor overdracht van informatie betreffende aanraaksensaties, waarbij een aanraakelement bestaat uit - een aanraaksensor die fysieke aanraking of druk omzet in 25 een elektrisch signaal, - een aanraakactuator die een elektrisch signaal omzet in een fysiek voelbaar signaal, - middelen om fysieke aanraking door een gebruiker over te brengen aan de aanraak sensor, 30. middelen om de fysieke stimulus van de aanraakactuator over te brengen aan de gebruiker.

2. Systeem volgens conclusie 1, waarbij de aanraaksensoren elektrisch, piëzo-elektrisch of anderszins niet mechanisch zijn.

3. Systeem volgens conclusie 1 of 2, waarbij de aanraakactuatoren elektrisch of piëzo-elektrisch zijn in plaats van mechanisch. 10 0/:195

4. Systeem volgens één der voorgaande conclusies waarbij de sensormatrix-interface zich bevindt in het aanraakapparaat ("het matje").

5. Systeem volgens één der voorgaande conclusies waarhij 5 de actuatormatrix-interface zich bevindt in het aanraakapparaat ("het matje").

6. Systeem volgens één der voorgaande conclusies waarbij een aanrakingsapparaat wordt bestuurd niet door signalen afkomstig van een ander aanrakingsapparaat maar door andere 10 signalen, bijvoorbeeld door de computer gegenereerd of vertaald uit andere, bijvoorbeeld visuele of tekstuele, informatie·

7. Systeem volgens één der conclusies 1 t/m 3 waarbij signalen afkomstig van een aanrakingsapparaat niet gebruikt 15 worden voor het besturen van een ander aanrakingsapparaat maar voor het genereren van andersoortige informatie, bijvoorbeeld visuele of tekstuele informatie bijvoorbeeld weergegeven op het beeldscherm van de aangesloten computer.

8. Systeem volgens één der voorgaande conclusies waarbij 20 de informatie over de aanraaksensaties wordt overgedragen volgens een gestandaardiseerd protokol, ontworpen voor het overdragen van sensorische en/of aanraakinformatie.

9. Systeem volgens één der voorgaande conclusies waarbij de informatie over de aanraaksensaties wordt overgedragen 25 volgens een gestandaardiseerd protokol, ontworpen voor het overdragen van beeld- of geluid via een computernetwerk. 1004195