WO2012038577A1 - Sistema de interfaz hombre-máquina para cascos - Google Patents

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Abstract

Sistema de interfaz hombre-máquina (HMI) para cascos (1) y procedimiento asociado al mismo, que comprende las siguientes etapas: a) identificar, por parte de al menos una unidad de control situada en el vehículo o en sistemas nómadas que se utilicen en el vehículo, al menos una señal relacionada con: Acciones de navegación, y/o avisos relacionados con el entorno del vehículo y condiciones de conducción, b) envío inalámbrico de información, relacionada con dichas señales de acción y/o de aviso, desde dicha, al menos una, unidad de control, hasta una electrónica de control que gestiona una serie de actuadores de vibración situados en el interior del casco; y c) creación de al menos una vibración por parte de al menos un actuador en función del tipo de señal, de manera que dicha vibración entre en contacto con la cabeza del usuario y éste relacione dicha, al menos una, vibración con una señal en concreto.

Description

SISTEMA DE INTERFAZ HOMBRE-MÁQUINA PARA CASCOS D E S C R I P C I Ó N
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un sistema de interfaz hombre- máquina (HMI) para cascos y al procedimiento asociado al mismo. Dicho sistema tiene aplicación en la conducción de aquellos vehículos que precisen de casco para su uso o en aquellos en los que el uso del casco pueda mejorar la transmisión de información del vehículo al usuario sin que esto disminuya la seguridad de los usuarios. Este sistema HMI tiene como finalidad incrementar la seguridad del propio usuario, preferentemente un motorista al ser capaz de transmitir información proveniente de la moto, o de sistemas nómadas incorporados a la moto, que resulta de gran importancia para la conducción con lo que refuerza la seguridad activa del usuario al conseguir llegar al mismo sin necesidad que éste aparte la mirada de la carretera y su entorno por el hecho de tener que mirar al cuadro de instrumentos. El tiempo estimado de pérdida de visión del entorno por el hecho de desviar la mirada al cuadro de instrumentos, en el caso de conducción de una motocicleta, se estima aproximadamente en por lo menos un segundo. Este tiempo, especialmente si se conduce a velocidad elevada o bien se circula en ámbito urbano, supone recorrer una distancia que, en ambos casos, al no disponer de capacidad visual puede suponer que un cambio no esperado de las condiciones del tráfico provoquen un accidente. Alternativamente la información podría ser ignorada por el motociclista porque dicha información fue presentada en una manera visual imposible de percepción en aquella situación.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
A modo de introducción, es conocida la problemática referida a la pérdida de capacidad visual hacia la carretera cuando un motorista desvía su mirada hacia el cuadro de mandos de su motocicleta por cualquier motivo; en esos instantes el motorista no es capaz de observar lo que ocurre a su alrededor ni hacia dónde se dirige su motocicleta, y aunque el tiempo que tarda en observar el cuadro de mandos no es elevado (hablamos del orden de un segundo aproximadamente, donde a una velocidad de 100 km/h se pierde la visión de la carretera durante un espacio de 28 metros), es crucial en caso de encontrarse algún posible obstáculo que difícilmente podrá esquivar.
Actualmente se está trabajando, por parte de los fabricantes de motos, en dotarlas de sistemas que mejoren la seguridad activa de las mismas, mediante la adaptación de los sistemas ADAS (Advanced Driving Assistance Systems) que ya incorporan los vehículos de cuatro ruedas a los vehículos de dos ruedas, denominándose sistemas ARAS (Advanced Rider Assistance Systems). Estos sistemas incluyen el FCW (Frontal Collision Warning) o avisador de colisión frontal, el LCS (Lañe Change Support) o sistema de ayuda en cambios de carril, el IS (Intersection Support) o ayuda en intersecciones, el SW (Speed Warning) o aviso de velocidad y el CW (Curve warning) o aviso de curva entre otros. Asimismo, se puede dotar de mejoras en la transmisión de información de los actuales sistemas de navegación facilitando el seguimiento de instrucciones de los mismos.
Es por ello que se plantea resolver la problemática anteriormente expuesta, de cara a disponer de algún sistema que evite al motorista desviar la mirada hacia el cuadro de mandos cuando la motocicleta o los sistemas nómadas instalados, envíen información crítica al conductor.
Respecto al estado de la técnica actual, es conocida la solicitud de patente japonesa de número de publicación JP2008026075, en la cual se describe un sistema de navegación en conexión con la motocicleta, de forma que comprende un 'display' indicador de la dirección a seguir, y una serie de dispositivos vibradores en el manillar de la moto para avisar de posibles intersecciones, cambios de dirección e incluso de exceso de la velocidad permitida en el tramo.
Esta solución plantea una serie de inconvenientes, tales como:
Es necesario un 'display' en el que se muestre la ruta a seguir, luego existe la problemática de que el motorista tenga que desviar la mirada para poder visualizar las indicaciones mostradas en el 'display' aunque éste se encuentre en el casco. Existe una serie de dispositivos vibradores en el propio manillar que avisan de indicaciones en el 'display', estas vibraciones pueden ocasionar despistes en el motorista de cara a perder sensibilidad en la dirección de la motocicleta e incluso dar lugar a un accidente por pérdida de control de ésta.
La inclusión de dispositivos vibradores en el manillar no es una solución correcta, al necesitar de una elevada potencia vibratoria para que el motorista sea capaz de diferenciar la vibración del aviso frente a las vibraciones de la carretera, del propio motor de la motocicleta especialmente cuando se trate de altas cilindradas y pocos cilindros donde las vibraciones son más patentes y de gran amplitud, etc.
Adicionalmente extraer una elevada potencia para generar dichas vibraciones da lugar a necesitar una elevada capacidad de batería de manera que el producto final se encarece sustancialmente o simplemente no es viable por motivos de espacio con la actual tecnología de fabricación de baterías.
No siempre el conductor usa las dos manos para conducir.
Otra solicitud conocida, que resuelve parte de los inconvenientes anteriormente citados, es la solicitud de patente japonesa JP2005280487, en la cual existe una serie de dispositivos vibradores en la zona de contacto de los muslos del motorista de cara a avisar sobre las distintas acciones que se pueden llevar a cabo sobre la motocicleta, donde los dispositivos se encuentran preferentemente inmersos en una bolsa ergonómicamente adaptada a la zona del depósito de combustible de la motocicleta.
Pero esta solicitud acarrea otros inconvenientes como son:
La necesidad de un elemento tipo bolsa externo a la motocicleta, y que ha de ser colocado en ella cada vez que se desee realizar un viaje con la motocicleta, de modo que es de fácil sustracción al no poder ser guardado, generalmente, en los huecos de la moto. Un motorista no lleva en todo momento los muslos en contacto con la motocicleta, ya que en curvas pronunciadas o en rectas a baja velocidad, los muslos suelen encontrarse separados de la motocicleta y el motorista no se percataría de las vibraciones.
Es por ello que se hace necesaria la aparición de un nuevo sistema capaz de resolver todos los problemas que no resuelven los sistemas anteriores y que sea capaz de transmitir la información requerida, información que debe ser capaz de diferenciar intensidad de riesgo y direccionalidad del mismo.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un sistema de interfaz hombre- máquina HMI (Human Machine Interface) para cascos y al procedimiento asociado al mismo, que evita que el propio usuario, preferentemente un motorista, tenga la necesidad de mirar al cuadro de mandos para recibir información sobre un riesgo potencial para la conducción que la moto ha detectado gracias a los nuevos sistemas de seguridad que se incorporarán en breve a los vehículos de dos ruedas o para recibir instrucciones complementarias de sistemas de navegación. Importante y gran ventaja del sistema propuesto es que información es dada sin afectar de manera alguna a la vista del motociclista y tampoco interfiere con movimientos al conducir la motocicleta.
Aún así se entiende muy intuitivamente la direccionalidad y la urgencia de la información dada.
El sistema de interfaz hombre-máquina (HMI) para cascos que la invención propone comprende:
- al menos una unidad de control situada en el casco, bien integrada en el interior del mismo o bien acoplado a modo de sistema nómada, capaz de recibir información inalámbrica proveniente del vehículo. - una pluralidad de actuadores de vibración situados en la parte interior del casco en contacto con la cabeza del usuario; y donde dichos actuadores se encuentran relacionados con dicha, al menos una, unidad de control, de manera que avisan al usuario sobre al menos una determinada señal a través de la vibración de al menos un actuador.
Cuando a lo largo de la memoria y reivindicaciones se comenta que los actuadores de vibración se encuentran en contacto con la cabeza del usuario, se debe entender que los mismos se encuentran muy cercanos a la cabeza, bien tomando contacto directo, bien a través de una tela de separación o bien embebidos en el relleno de confort pero próximos a la cabeza del usuario.
La información que se transmitirá podrá ser cualquiera que se decida por parte de los fabricantes de vehículos o sistemas nómadas adaptables a vehículos, aunque con preferencia serán informaciones de seguridad que alerten de potenciales riesgos en la conducción de forma que se puedan indicar direccionalmente, produciendo vibración en diferentes zonas de la cabeza, y su intensidad, variando la frecuencia de los pulsos de aviso. De este modo, el sistema HMI relaciona distintas señales generadas por los sistemas del vehículo con los actuadores de vibración situados en el interior del casco del usuario, de modo que se produzca al menos un contacto vibratorio con partes de la cabeza del usuario y que le avisen de la señal en concreto, de manera que el usuario no necesite fijar su mirada en el cuadro de mandos del vehículo para percibir el aviso.
Estas notables ventajas vienen acentuadas porque no producen distracciones al propio usuario, en el sentido de no afectarle negativamente a la conducción y a la vista, tal y como se observa en las solicitudes mencionadas anteriormente, ya que en el sistema objeto de invención, las vibraciones se localizan en zonas en contacto permanente con la cabeza y siendo esta localización idónea para mejorar la sensibilidad por parte del usuario de cara a detectar el aviso. La cabeza es zona idónea de envío de señal vibratoria porque es una masa suspendida soportada por el cuello, que actúa como un sistema muelle- amortiguador, que atenúa todas las vibraciones procedentes tanto de la carretera como del motor, a su vez, las vibraciones generadas en el casco por la aerodinámica son de frecuencias diferentes o, en cualquier caso, de amplitudes mucho menores a las que se generan con este nuevo sistema HMI.
Respecto al tipo de actuadores de vibración utilizados, en una realización preferente, el al menos un actuador comprende un motor vibratorio insertado en una cápsula, de manera que permita la vibración del motor vibratorio, y donde la cápsula se encuentra situada, preferentemente, en el interior del relleno de confort o espuma de la almohadilla lateral del casco, preferentemente lo más cerca posible de la superficie de tela en contacto con la mejilla del usuario; este tipo de motor vibratorio se usa actualmente en distintos dispositivos como por ejemplo los teléfonos móviles; y donde generalmente comprenden un motor eléctrico cilindrico al que se le acopla, a continuación de su eje, un semicilindro que al girar genera una vibración al no encontrarse su centro de gravedad en el eje longitudinal de giro del motor vibratorio; y para que al introducir dichos actuadores en el interior de la espuma del casco de manera que no se impida el libre giro del semicilindro por parte de la espuma que rodea el actuador dada la presión que se da en las almohadillas cuando el casco está sobre la cabeza del usuario, se procede a encapsularlos en una cápsula preferentemente cilindrica. La ubicación de este tipo de actuadores en zonas diferentes de las mencionadas es posible pero reduciría la protección del casco en caso de impacto por lo que no es recomendable.
También pueden contemplarse distintos tipos de actuadores, tales como por ejemplo sensores que comprenden una lámina piezoeléctrica flexible, de cara a adaptarse a la geometría curva del casco, y situada también en el interior de éste. En este caso los actuadores se pueden colocar en el relleno de confort, lo más pegado posible a la cabeza del usuario y en cualquier lugar del casco.
En cuanto al procedimiento asociado al sistema HMI, éste comprende las siguientes etapas:
a) identificar, por parte de al menos una unidad de control situada en el vehículo o en sistemas nómadas que se utilicen en el vehículo, al menos una señal relacionada con:
- Acciones de navegación, y/o
- avisos relacionados con el entorno del vehículo y condiciones de conducción, b) envío inalámbrico de información, relacionada con dichas señales de acción y/o de aviso, desde dicha, al menos una, unidad de control, hasta una electrónica de control que gestiona una serie de actuadores de vibración situados en el interior del casco; y
c) creación de al menos una vibración por parte de al menos un actuador en función del tipo de señal, de manera que dicha vibración entre en contacto con la cabeza del usuario y éste relacione dicha, al menos una, vibración con una señal en concreto.
La etapa b), anteriormente señalada, el envío inalámbrico de información se realiza mediante radiofrecuencia.
Precisar que aunque se ha hablado en términos preferentes de motorista y motocicleta, existen otros medios de transporte en los cuales se precisa la utilización de casco, véase por ejemplo vehículos de cuatro ruedas tipo barquetas (vehículos descapotables), bicicletas o triciclos motorizados actualmente utilizados generalmente en ciudades.
Así pues, de acuerdo con la invención descrita, el sistema de interfaz hombre-máquina (HMI) para cascos y el procedimiento asociado al mismo que la invención propone constituye un avance en los sistemas avisadores hasta ahora utilizados, y resuelve de manera plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en la línea de ser capaz de relacionar los avisos generados por el vehículo o sistemas nómadas con el usuario de éste, evitando que éste desvíe su mirada hacia el cuadro de mandos del propio vehículo.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 .- Muestra una vista esquemática de perfil del casco con sensores laterales, frontales y traseros.
La figura 2.- Muestra una vista esquemática tridimensional de un tipo de sensor vibratorio con su correspondiente cápsula.
La figura 3.- Muestra una vista esquemática de una sección del casco, en la que se aprecian los actuadores insertados en el interior del casco, en este caso en la almohadilla lateral.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de la figura 1 puede observarse cómo en una de las posibles realizaciones del sistema HMI para cascos que la invención propone comprende una pluralidad de actuadores(2) de vibración situados en la parte interior del casco (1 ) y en contacto con la cabeza de un usuario tipo motorista.
A la vista de las figuras 2 y 3, se observa cómo estos actuadores (2) de vibración se encuentran situados en el interior de las almohadillas (3) laterales y próximos a la superficie que estará en contacto con la cara del usuario, aunque se pueden disponer en el espacio comprendido entre las almohadillas (3) y el relleno de protección (4) del casco (1 ). A modo aclaratorio la parte exterior del casco es la denominada carcasa (5), a continuación se sitúa el relleno de protección (4) realizado normalmente en EPS (poliestireno expandido) y posteriormente y en contacto con la cabeza del motorista se encuentran las almohadillas (3) acolchadas, que forman parte de lo que se denomina el relleno de confort.
Para que el motorista perciba diferentes intensidades de aviso, los actuadores (2) son capaces de variar la intensidad del aviso hacia el motorista mediante la variación de la frecuencia de los pulsos enviados, facilitando la percepción por parte del motorista de la inminencia del riesgo comunicado desde la motocicleta o sistemas nómadas instalados.
En la figura 2 puede observarse un tipo de actuador (2) de los que comprende un motor vibratorio (2a) insertado en una cápsula (2b), de manera que permita la vibración de dicho motor vibratorio (2a), y donde la cápsula (2b) se encuentra situada en el interior de la almohadilla lateral (3).
A la vista de esta descripción y juego de figuras, el experto en la materia podrá entender que las realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención. La invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero para el experto en la materia resultará evidente que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes sin exceder el objeto de la invención reivindicada.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1 .- Procedimiento de interfaz hombre-máquina (HMI) en cascos (1 ), caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
a) identificar, por parte de al menos una unidad de control situada en el vehículo o en sistemas nómadas que se utilicen en el vehículo, al menos una señal relacionada con:
- Acciones de navegación, y/o
- avisos relacionados con el entorno del vehículo y condiciones de conducción,
b) envío inalámbrico de información, relacionada con dichas señales de acción y/o de aviso, desde dicha, al menos una, unidad de control, hasta una electrónica de control que gestiona una serie de actuadores de vibración situados en el interior del casco; y
c) creación de al menos una vibración por parte de al menos un actuador en función del tipo de señal, de manera que dicha vibración entre en contacto con la cabeza del usuario y éste relacione dicha, al menos una, vibración con una señal en concreto.
2.- Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque en la etapa b), el envío de información se realiza mediante radiofrecuencia.
3.- Sistema de interfaz hombre-máquina (HMI) para cascos (1 ), caracterizado porque comprende
al menos una unidad de control situada en el casco, bien integrada en el interior del mismo o bien acoplado a modo de sistema nómada, capaz de recibir información inalámbrica proveniente del vehículo.
una pluralidad de actuadores de vibración situados en la parte interior del casco en contacto con la cabeza del usuario; y donde dichos actuadores se encuentran relacionados con dicha, al menos una, unidad de control, de manera que avisan al usuario sobre al menos una determinada señal a través de la vibración de al menos un actuador.
4.- Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque el interior del casco (1 ) comprende unas almohadillas (3) situadas en los laterales y por encima de un relleno de protección (4) de dicho casco (1 ) próximo a la zona de la mandíbula del usuario,
y donde al menos parte de los actuadores (2) se encuentran situados en el espacio comprendido entre dichas almohadillas (3) y el relleno de protección (4) del casco (1 ) o bien en el interior de dichas almohadillas (3).
5. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque los actuadores (2) alertan de potenciales riesgos en la conducción de forma que se puedan indicar direccionalmente, produciendo vibración en diferentes zonas de la cabeza, y su intensidad, variando la frecuencia de los pulsos de aviso.
6. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque al menos un actuador (2) comprende un motor vibratorio (2a) insertado en una cápsula (2b) de manera que permita la vibración de dicho motor vibratorio (2a), y donde la cápsula (2b) se encuentra situada en el interior del casco (1 ).
7. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque al menos un actuador (2) comprende una lámina piezoeléctrica situada en el interior del casco (1 ).
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