WO2022183261A1 - Dispositivo e sistema para captura e tratamento de informações de transeuntes - Google Patents

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WO2022183261A1
WO2022183261A1 PCT/BR2021/050537 BR2021050537W WO2022183261A1 WO 2022183261 A1 WO2022183261 A1 WO 2022183261A1 BR 2021050537 W BR2021050537 W BR 2021050537W WO 2022183261 A1 WO2022183261 A1 WO 2022183261A1
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Joserli PEREZ KAPAZI
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Perez Kapazi Joserli
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Definitions

  • the present innovation belongs to the field of monitoring and control systems, more specifically a system for capturing information from passersby that uses a device with stratified sensing of mechanical compression, such as a rug or doormat, which allows trigger and control devices remotely.
  • the system is constituted in at least one device, being able to aggregate a plurality of devices interconnected and composing a single database, capable of connection with a network server.
  • loT interconnection of everyday objects with the internet data network, that is, physical objects that have an embedded sensor technology (image, sounds, temperature, humidity, pressure, magnetic or electrostatic fields and other natural phenomena) as well as solenoids, tractors, mechanical movement systems, loudspeakers, image projection screens, lamps, household appliances and machines, among other devices.
  • embedded sensor technology image, sounds, temperature, humidity, pressure, magnetic or electrostatic fields and other natural phenomena
  • Document US8966997 shows a pressure sensing sheet with at least three layers, where the first and third layers each have conductive paths defined therein which are separated by non-conductive spacers, the orientation being of the conductive paths of the first layer is transverse to the orientation of the conductive paths of the third layer.
  • Patent US9833142 discloses a system for monitoring the health of an employee, including the collection of biometric data and biomechanical health data acquired through a plurality of sensors located at the workstation.
  • US9949640 explain a system for detecting a user's health characteristics using a mat and including a set of integrated sensors, including temperature sensors, body position sensors and body fat sensors, transmitting, to a station of computer work, health data corresponding to temperature data, body position data and body fat data for use in determining the user's body temperature, body position and body fat.
  • US20190350529 brings a support device for people that includes sensors to monitor aspects of the person, capable of distinguishing between new and previous occupants of the support device, automatically zeroing an integrated scale system, distinguishing between objects and humans on the support device, determine whether a person is asleep or awake, monitor and characterize the person's levels of movement, record a record of probable events in relation to a support surface of the device, propose object identifications added or removed from the support surface, recording power outputs and/or other purposes.
  • US20150364059 shows a smart mat with sensors configured to detect objects and that can transmit information from the sensor to a moving component to determine the user's balance, weight distribution and correction of a pose, and the mobile component can store historical data associated with the user's exercises.
  • Figure 1 shows a schematic view of the operational arrangement of the present innovation, where the passerby (1), the sensitive device (2), the captured information (3), the activated device (19), the server ( 4), the generated data (5) and the visualization (6).
  • Figure 2 shows a schematic representation of the operation of the present innovation, where you can see the footprints (8A, 8B, 8C) on the parallel tapes (7) and the pressure points (9).
  • Figure 3 illustrates the formation of the "resistivity variation curve” (11) with a dynamic "offset” (10) from the reading of the displacement along the tapes (7).
  • Figure 4 schematically illustrates the preferred mounting arrangement of the device of the present innovation in an exploded view, where the metallic bar (12), the polymeric material tape (7) and the insulating separator (13).
  • Figure 5 schematically illustrates the connection arrangement of the device of the present innovation, where the metallic bar (12), the elastomeric material tape (7), the insulating separator (13), the circuit electronic (14), the connection with the bars (15) and the connection with the tapes (16).
  • Figure 6 schematically illustrates the alternative assembly arrangement of the device of the present innovation in an exploded view, where the metal bar (12), the elastomeric material tape (7), the crossover cable (18) and the separating element (17).
  • Figure 7 schematically represents the configurations of openings in the anodization for contact with the metallic surface, where the conical cavities (20) and the grooves (21) are seen in the two modes (7A and 7B) discussed here.
  • Figure 8 illustrates a configuration of setting between the bars (12), where the fit (22) between two adjacent bars (12) can be seen.
  • the innovation proposed here consists of a system for collecting and managing information from passers-by (1) that uses a device (2) with stratified sensing of mechanical compression, such as a rug or doormat, which consists of a base composed of a set of metal bars (12) electrically insulated from each other by an insulating separator (13), and ribbons (7) of an electrically conductive polymer individually superimposed on these metal bars (12), such as as illustrated in Figure 4, where the bars (12) and ribbons (7) connect to an electronic circuit (14), as shown in Figure 5.
  • a device (2) with stratified sensing of mechanical compression such as a rug or doormat
  • Said electrically conductive polymer can be any that suits to the condition of use intended here, such as conductive elastomers, which present variation in electrical resistivity as a function of mechanical compression.
  • This mat (2) is equipped with a malleable and resistant coating on its upper face that provides support for passersby (1) and the protection of polymeric tapes (7), in addition to the function of cleaning shoes and the visual appearance. desired for this type of product.
  • finishes such as fabrics, synthetic or natural fibers, films, etc., can be considered as usable options.
  • the electronic circuit (14) comprises the association of a multiplexer/demultiplexer device (MUX/DEMUX), capable of converting the signals received from one of several data inputs to a single output, depending on the inputs or, in reverse, able to address a single data input to one of several outputs, also depending on the addressing inputs.
  • MUX/DEMUX multiplexer/demultiplexer device
  • a preferred configuration of the present innovation provides for the use of connection elements between two adjacent bars (12), said element (13) consisting of a non-conductive material, which electrically isolates the adjacent bars (12). , as illustrated in Figure 4.
  • the bars (12) are joined together by a crossover cable (18), coated with a non-conductive material and which maintains a separating element ( 17), also made of non-conductive material, in the position of separating the bars (12), as illustrated in Figure 6.
  • An alternative configuration represented in Figure 8, comprises each metal bar (12) being partially coated with an insulating film, such as an anodizing layer or a plastic film, allowing to maintain the electrical insulation between two bars (12) adjacent and the setting between these being promoted by a lateral fitting (22), of coincident conformation, so that the adjacent bars (12) are joined together while being kept electrically isolated.
  • an insulating film such as an anodizing layer or a plastic film
  • These metal bars (12) are transverse to the direction of the predicted displacement and the arrangement is capable of collecting signals from the mechanical compression applied on the device (2) when the passer-by (1) moves over the device ( 2), and to treat such signals, generating information (3), such as the direction of displacement, the size of the foot (footprint) and the estimated body mass for the passerby (1), to be sent to a network server (4). ) to generate data (5) in order to present them (6), in order to enable decision making or to trigger or control devices connected to this data network.
  • this information (3) allows triggering other devices (19), such as household appliances or industrial equipment, from the signal collected in the device (2).
  • each of the bars (12) maintains an individual electrical connection (15) with the electronic circuit (14), in order to allow an electronic scan of the set, where each bar (12) is successively sensitized and the conductive polymer tape (7) receives this signal, varying its electrical conductivity according to the applied mechanical compression.
  • the system described here is then composed of a physical device (2), such as a rug or a doormat, formed by a base composed of a set of metal bars (12) on each of which a tape is placed ( 7) of conductive polymeric material, arranged transversely to the direction of displacement, the bars (12) being joined together and kept electrically isolated by insulating separators (13, 17) and individually connected to an electronic circuit (14) that captures the generated signal and processes it, generating information (3) to be sent through a wireless communication network, such as the internet or bluetooth, to a data network server (4), which receives the information (3) and processes it, generating data (5) about the passer-by (1), which can be used to configure personalized solutions, or the a loT device (19) that is triggered by this information (3), so that it responds according to an established schedule.
  • a physical device (2) such as a rug or a doormat
  • a base composed of a set of metal bars (12) on each of which a tape is placed ( 7) of conductive polymeric material,
  • the operating logic of the system of the present innovation is based on the detection of the displacement of the passerby (1) along the device (2), when the strips (7) of conductive polymer are pressed and , in contact with the metallic base (12), form an electrical circuit that changes its resistivity and, thus, transmit a sensitivity to pressure as a captured signal, representing a compression line of the footprint (8) formed by this step. of the passerby (1).
  • a sensitivity to pressure as a captured signal
  • This scan on the device (2) happens from one end to the other, in the direction of displacement, as illustrated in Figures 1, 2 and 3, where the tapes (7) of conductive polymer placed on the conductive metal bars (12) of electricity and arranged transversely to the direction of travel through which the passer-by (1) passes, are electrically isolated from each other by a separator (13, 17) which can be made of a common insulating rubber or another element equally functional.
  • the electronic device used for this scan is a digital MUX/DEMUX, incorporated into the electronic circuit (14), which can be 16X1, 32X1, 64X1, and so on, depending on the length of this mat (2).
  • C-MOS called 4067, or its similar, derived from the type of transistors used for the function, which is a 16-position bilateral switch for 1 channel.
  • each of the bars (12) and each of the transverse ribbons (7) is connected to one of the terminals of this electronic circuit (14), as illustrated in
  • Figure 5 in order to perform the scan by measuring the resulting resistivity of the tape (7) on each of the bars (12). These values are read by an ADC (Analog to Digital Converter), existing within the electronic circuit itself (14), and stored individually in a memory area (variable type "array”) in numerical form, constituent of the processor system itself, which is part of the electronic circuit (14). At each scan, new values are stored in this numerical memory for later processing.
  • ADC Analog to Digital Converter
  • the stratified reading along the tapes (7) allows the construction of a graph that represents the "curve of resistivity variation” (11) with the dynamic "offset” (10) from the reading of the displacement along the tapes (7).
  • This "dynamic offset” (10) is an initial value of beacon, obtained by the average given by successive readings performed "empty", that is, without any weight applied.
  • This numerical value is unique for each strip (7) component of the sensing , therefore, it consists of a numerical value that can be represented by a numerical matrix with a row and the number of columns equivalent to the number of tapes (7). Successive averages are renewed and new values compose this numerical matrix while the mat (2) remains on hold for a new passerby (1).
  • K is the constant that relates the total resistivity to the weight force applied by the mass in kilograms (kg).
  • the 4th tape is the first to feel the compression and the 13th tape is the last, thus defining the footprint (8) towards you and size.
  • the sweep takes place in an ascending way, that is, from the tapes (7) 1 to 16, and the position of the mat (2), with the upward direction being the same as when entering the establishment, it is defined that a person ( 1) would be following the direction of entry.
  • a person ( 1) would be following the direction of entry.
  • a barefoot step (8) is not considered here, so even the size of the foot can only be estimated due to the most diverse types of footwear. As well as the weight can only be estimated since the passerby (1) can be dressed and footwear in the most diverse ways and still carry some significant extra weight in their hands, such as bags, baby, child etc..
  • the electronic circuit (14) comprises a programmable microcontroller with loT functionalities, which is used to command the MUX/DE-MUX device, addressing it to make the individual readings of each transversal tape (7) and store them for then process and send to a data network server (14) or to the driven device (19), within the LOT connectivity environment.
  • the assembly of the device (2) comprises the insertion of the tapes (7), which work as mechanical compression sensors, between the top coating of the device and the metallic base (12), overlapping each bar ( 12) individually.
  • this base (12) is made of anodized aluminum and is provided with gaps in the anodizing layer, such as grooves (21) or conical cavities (20), as illustrated in Figure 7.
  • openings are intended to allow the contact of the tape (7) with the metal surface of the bar (12) free of protection, so that the tape (7) is accommodated on the bar (12) can make contact with the metal surface when pressed and return to its original position when the pressure is removed, in its elastic characteristic.
  • Data connectivity is what makes this mat (2) a loT device, in this case, with access via Wi-Fi to a nearby router, access is channeled to a network server (4) .
  • the final objective of this system is to load this server (4) with information about the time of reading (3) and data (5) of the measurements performed, as well as to allow interaction with an activated device (19).
  • MQTT Message Queuing Telemetry Transport
  • the system of the present innovation allows some advantages over existing solutions.
  • the first differentiation happens due to the ability to read several devices (2) loT simultaneously, connected to a server (4) of data network, which allows taking actions given by the set of data (5) obtained.
  • the resulting work can be done by collecting data (5) from the many mats (2) installed in the same place, such as, for example, in different accesses to a shopping center. Therefore, it is not a product that works alone, for a single purpose, but allows the interconnection of many others so that, together, they can produce information relevant to a broad environment, with multiple purposes.
  • the second differentiation of this innovation is given by a broader applicability in relation to similar ones.
  • This differentiation is given by the sensing by tapes (7) transverse to the direction of displacement, read in the form of a scan, not making a distribution of point sensors of mechanical compression as in similar projects, but with planar sensors that serve a determined area given by the width of each transversal strip (7). Even being captured in one-dimensional mode, the reading of this system can be expanded to a two-dimensional capture, such as a 16 x 16 scan, for example.
  • the third differentiation happens due to the wide functionality of the loT devices (2) when interconnected with each other, such as, for example, turning on or off machines or equipment (19) according to the traffic on the mat (2), weight and direction of displacement. You can adjust the intensity of a lighting according to the applied compression, turn on lights in a garage when, in the dark, someone steps in and out when leaving. Machines that present any danger of accident can be turned off when a person or even object that passes over the mat (2) approaches. It is also possible to ring an alarm and notify the cell phone when at a certain time someone with a weight above a certain limit steps on the mat (2), preventing domestic animals from triggering this alarm. [062] This innovation is not limited to the representations discussed or illustrated here, and must be understood in its broad scope.

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Abstract

A presente inovação se refere a um sistema para captura e tratamento de infor mações relativas a transeuntes que passam sobre um dispositivo dotado de sen soriamento estratificado de compressão mecânica, tai como um tapete ou capacho, que se compõe por uma base metálica que sustenta um conjunto de barras de polímero condutor sobrepostas à base metálica, tal sistema capaz de gerenciar uma pluralidade de dispositivos em conjunto.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO
DISPOSITIVO E SISTEMA PARA CAPTURA E TRATAMENTO DE INFORMAÇÕES DE
TRANSEUNTES
Campo da inovação
[ooi] A presente inovação pertence ao campo dos sistemas de monitoramento e controle, mais especifica mente de um sistema de captura de informações de transeuntes que se utiliza de um dispositivo com sensoriamento estratificado de compressão mecânica, tal como um tapete ou capacho, que permite acionar e controlar dispositivos remotamente.
Histórico da inovação
[002] A geração de informações dos clientes que adentram aos estabelecimentos comerciais é de interesse cada vez maior em tempos em que a informação ganha valor na gestão do negócio.
[003] Assim, conhecer o cliente é um fator de importância decisiva no relaciona- mento, permitindo desenvolver soluções mais adequadas às suas necessidades e peculiaridades.
[004] Os métodos e dispositivos utilizados atualmente apresentam dificuldades que impedem seu pleno uso ou adoção pelos empreendedores. Soluções emba- sadas em tecnologias de vídeo, por exemplo, demandam um alto investimento, sobretudo no tratamento das informações geradas. Já as soluções mais simples utilizam dispositivos menos refinados, que limitam o depuramento da informa- ção coletada e a consequente geração de dados significativos para o deman- dante.
[005] A associação com a tecnologia loT (internet of things, ou "internet das coi- sas") para coletar dados, tais como contabilizar a passagem de transeuntes, ani- mais ou objetos sobre um dispositivo e, pela morfologia de sua pegada, detectar o sentido de seu deslocamento, estimar o tamanho dessa pegada e peso resultante aplicado sobre si é algo, hoje, factível e presente no cenário tecnoló- gico das iniciativas que visam desenvolver soluções personalizadas ou melhor adaptadas aos consumidores.
[006] Essa conexão permite que, com as medições obtidas, o dispositivo possa tomar ações diretas de comandos a outros dispositivos eletrônicos integrados por uma rede digital de dados bem como enviar esses dados para o seu armaze- namento e gestão em um servidor de rede de dados associado, por meio de tec- nologias de troca de dados em conexão sem fios, como redes Wi-Fi, Bluetooth,
ESPNow ou redes móveis como 3G, 4G e outras.
[007] O sistema, então, se constitui em pelo menos um dispositivo, podendo agregar uma pluralidade de dispositivos interligados entre si e compondo uma só base de dados, passíveis de conexão com um servidor de rede.
[008] Conceitualmente, loT (internet of things) é definida como uma intercone- xão digital de objetos cotidianos com a rede internet de dados, ou seja, objetos físicos que possuem uma tecnologia embarcada de sensores (imagem, sons, temperatura, umidade, pressão, campos magnéticos ou eletrostáticos e outros fenômenos naturais) bem como solenóides, tracionadores, sistemas de movi- mentação mecânica, autofalantes, telas de projeção de imagens, lâmpadas, ele- trodomésticos e máquinas, dentre outros dispositivos.
[009] Assim, dentro de um ambiente onde já se tem diversos dispositivos eletrô- nicos se comunicando entre si de forma relativamente autônoma, não necessi- tando a presença ou intermediação de uma pessoa em uma das pontas dessa comunicação, como máquinas de leitura e operações com cartões bancários por exemplo, pensou-se em atribuir essas funcionalidades a um tapete ou capacho, dando-lhe essas novas capacidades descritas acima e muitas outras a partir de um banco de dados formado pelas informações alimentadas pelo mesmo.
[010] A recepção, armazenamento, tratamento e distribuição dos dados obtidos pelas leituras realizadas por este dispositivo loT, é parte integrante da solução da inovação aqui proposta.
[011] Essas ações acontecem em um ou mais servidores de rede de dados asso- ciados, exclusivos ou não, no que pode ser chamado de computação em nuvem, que é a disponibilidade sob demanda de recursos do sistema computacional, es- pecialmente armazenamento de dados e capacidade de computação, sem o ge- renciamento direto do utilizador. Dessa forma muitos utilizadores, ou seja, dis- positivos loT, como muitos tapetes conectados à rede de dados, têm um centro de dados que reúne as suas informações recebidas e as processa, tomando de- cisões, obtendo dados estatísticos e os distribuindo, criando-se assim um mode- lamento de negócios, seja pela obtenção, armazenamento, venda ou aluguel desses dados.
Discussão do estado da técnica
[012] O documento US8966997 mostra uma folha de detecção de pressão com pelo menos três camadas, em que a primeira e a terceira camadas têm, cada uma, caminhos condutores definidos nas mesmas que são separados por espa- çadores não condutores, sendo a orientação dos caminhos condutores da pri- meira camada é transversal à orientação dos caminhos condutores da terceira camada.
[013] A patente US9833142 revela um sistema para monitorar a saúde de um funcionário, incluindo a coleta de dados biométricos e dados biomecânicos de saúde adquiridos por meio de uma pluralidade de sensores localizados na esta- ção de trabalho.
[014] Os ensinamentos em US9949640 explicam um sistema para detectar carac- terísticas de saúde de um usuário usando um tapete e incluindo um conjunto de sensores integrados, incluindo sensores de temperatura, sensores de posição corporal e sensores de gordura corporal, transmitindo, para uma estação de trabalho de computador, dados de saúde correspondentes aos dados de tempe- ratura, dados de posição corporal e dados de gordura corporal para uso na de- terminação da temperatura corporal, o corpo posição e a gordura corporal do usuário.
[015] A inovação proposta em US20190350529 traz um aparelho de suporte a pessoas que inclui sensores para monitorar aspectos da pessoa, capaz de distin- guir entre ocupantes novos e anteriores do aparelho de suporte, zerar automa- ticamente um sistema de escala integrado, distinguir entre objetos e humanos no aparelho de suporte, determinar se uma pessoa está dormindo ou acordada, monitorar e caracterizar os níveis de movimento da pessoa, registrar um registro de eventos prováveis em relação a uma superfície de suporte do aparelho, pro- por identificações de objetos adicionados ou removidos da superfície de suporte, registrar as saídas de força e / ou outros fins.
[016] O que se descreve em US20150364059 mostra um tapete inteligente com sensores configurados para detectar objetos e que podem transmitir informa- ções do sensor para um componente móvel para determinar o equilíbrio do usu- ário, distribuição de peso e correção de uma pose, sendo que o componente móvel pode armazenar dados históricos associados aos exercícios do usuário.
[017] O produto "People Counting Distance System - PCDS", disponível em https://www.bodypressuremapping.com/people-counting/people-coun- ting.html, trata de um tapete destinado à contagem de pessoas ou vagas dispo- níveis e o distanciamento entre os transeuntes para permitir então uma nova entrada.
[018] Já o "Smart Mat", visualizável em https://smartmat.corn/special/, é um ta- pete que sente a morfologia das compressões aplicadas para mapear os movi- mentos do usuário.
[019] Diversas outras soluções similares, tais como o "People Counting System By l-Trust Systems Dubai", disponível em https://voutu.be/8ABfftJDcTk: o "Instant counting mat", disponível em https://voutu.be/ZZIcWtZTBlll: ou o "Conductive Textiles at Adafruit", disponível em https://voutu.be/m9O-T8ov7TU, trazem so- luções que não versam sobre a mesma estratégia de coleta e tratamento de da- dos para um sistema de gerenciamento de dispositivos.
[020] Já o artigo "Construção e Validação de Tapete de Pressão de Baixo Custo para Interação Humano-Computador", acessível em https://sol.sbc.org.br/in- dex.php/svr estendido/article/view/12952, trata de um tapete de sensores no qual uma malha de sensores é formada e interage com a pressão exercida no tapete.
[021] Como se percebe, nenhuma referência menciona um sistema de coleta e gerenciamento de informações de transeuntes que utilize um dispositivo com sensoriamento estratificado de compressão mecânica, tal como um tapete ou capacho, composto por uma base de barras metálicas transversais ao sentido do deslocamento previsto, que sustenta um conjunto de peças de polímero condu- tor sobrepostas à base metálica.
Descrição das figuras
[022] A Figura 1 traz uma vista esquemática do arranjo operacional da presente inovação, onde se vê o transeunte (1), o dispositivo sensitivo (2), a informação capturada (3), o dispositivo acionado (19), o servidor (4), o dado gerado (5) e a visualização (6).
[023] A Figura 2 traz uma representação esquemática da operação da presente inovação, onde se vê as pegadas (8A, 8B, 8C) sobre as fitas (7) paralelas e os pontos de pressão (9).
[024] A Figura 3 ilustra a formação da "curva de variação da resistividade" (11) com um "offset" dinâmico (10) a partir da leitura do deslocamento ao longo das fitas (7). [025] A Figura 4 ilustra, de modo esquemático, o arranjo de montagem preferen- ciai do dispositivo da presente inovação em uma vista explodida, onde se perce- bem a barra metálica (12), a fita de material polimérico (7) e o separador iso- lante (13).
[026] A Figura 5 ilustra, de modo esquemático, o arranjo de ligação do dispositivo da presente inovação, onde se percebem a barra metálica (12), a fita de material elastomérico (7), o separador isolante (13), o circuito eletrônico (14), a ligação com as barras (15) e a ligação com as fitas (16).
[027] A Figura 6 ilustra, de modo esquemático, o arranjo de montagem alterna- tivo do dispositivo da presente inovação em uma vista explodida, onde se perce- bem a barra metálica (12), a fita de material elastomérico (7), o cabo transpas- sante (18) e o elemento de separação (17).
[028] A Figura 7 representa esquematicamente as configurações de aberturas na anodização para contato com a superfície metálica, onde se veem as cavidades cônicas (20) e os sulcos (21) nos dois modos (7A e 7B) aqui abordados.
[029] A Figura 8 ilustra uma configuração de engaste entre as barras (12), onde se percebe o encaixe (22) entre duas barras (12) adjacentes.
Descrição da Inovação
[030] A inovação aqui proposta consiste em um sistema de coleta e gerencia- mento de informações de transeuntes (1) que utiliza um dispositivo (2) com sen- soriamento estratificado de compressão mecânica, tal como um tapete ou capa- cho, que se compõe por uma base composta por um conjunto de barras metáli- cas (12) isoladas eletricamente entre si por um separador isolante (13), e fitas (7) de um polímero condutor elétrico sobrepostas individualmente à essas barras metálicas (12), tal como ilustrado na Figura 4, onde as barras (12) e as fitas (7) se conectam a um circuito eletrônico (14), tal como mostrado na Figura 5.
[031] O referido polímero condutor elétrico pode ser qualquer um que se adapte à condição de uso aqui pretendida, tais como elastômeros condutivos, que apre- sentem variação da resistividade elétrica em função de uma compressão mecâ- nica.
[032] Este tapete (2) é dotado de um revestimento maleável e resistente em sua face superior que proporcionem a sustentação dos transeuntes (1) e a proteção das fitas (7) poliméricas, além da função de limpeza dos calçados e do aspecto visual desejado para este tipo de produto. Assim, acabamentos como tecidos, fibras sintéticas ou naturais, filmes etc., podem ser considerados como opções utilizáveis.
[033] O circuito eletrônico (14) compreende a associação de um dispositivo mul- tiplexador/demultiplexador (MUX/DEMUX), capaz de converter os sinais recebi- dos de uma dentre várias entradas de dados para uma única saída, em função das entradas de endereçamento, ou, em função reversa, capaz de endereçar uma única entrada de dados para uma das várias saídas, também em função das entradas de endereçamento.
[034] Uma configuração preferencial da presente inovação prevê o uso de ele- mentos de conexão entre duas barras (12) adjacentes, dito elemento (13) se constituindo de um material não condutivo, que isola eletricamente as bar- ras (12) adjacentes, tal como ilustrado na Figura 4. Em uma configuração alter- nativa, as barras (12) são unidas entre si por um cabo transpassante (18), reves- tido por um material não condutivo e que mantém um elemento de separa- ção (17), também confeccionado em material não condutivo, em posição de se- paração das barras (12), como ilustrado na Figura 6.
[035] Uma configuração alternativa, representada na Figura 8, compreende cada barra metálica (12) sendo revestida parcialmente com um filme isolante, como uma camada de anodização ou um filme plástico, permitindo manter o isola- mento elétrico entre duas barras (12) adjacentes e o engaste entre estas sendo promovido por um encaixe (22) lateral, de conformação coincidente, para que as barras (12) adjacentes sejam unidas entre si enquanto são mantidas isoladas eletricamente.
[036] Essas barras metálicas (12) são transversais ao sentido do deslocamento previsto e o arranjo é capaz de coletar sinais a partir da compressão mecânica aplicada sobre o dispositivo (2) quando o transeunte (1) se desloca sobre o dis- positivo (2), e de tratar tais sinais, gerando informações (3), tais como o sentido do deslocamento, o tamanho do pé (pegada) e a massa corporal estimadas para o transeunte (1), para envio a um servidor de rede (4) para gerar dados (5) a fim de apresentá-los (6), de modo a possibilitar a tomada de decisão ou para acio- namento ou controle de dispositivos conectados a essa rede de dados.
[037] Ainda, estas informações (3) permitem acionar outros dispositivos (19), tais como eletrodomésticos ou equipamentos industriais, a partir do sinal coletado no dispositivo (2).
[038] Deste modo, cada uma das barras (12) mantém uma conexão elétrica indi- vidualizada (15) com o circuito eletrônico (14), de modo a permitir uma varre- dura eletrônica do conjunto, onde cada barra (12) é sensibilizada de forma su- cessiva e a fita (7) de polímero condutor recebe esse sinal, variando sua condu- tividade elétrica conforme a compressão mecânica aplicada.
[039] O sistema aqui descrito se compõe então, de um dispositivo (2) físico, como um tapete ou um capacho, formado por uma base composta por um conjunto de barras metálicas (12) sobre cada uma das quais é aposta uma fita (7) de ma- terial polimérico condutor, dispostas transversalmente ao sentido de desloca- mento, sendo as barras (12) unidas entre si e mantidas isoladas eletricamente por separadores isolantes (13, 17) e conectadas individualmente a um circuito eletrônico (14) que captura o sinal gerado e o processa, gerando informações (3) a serem enviadas, mediante uma rede de comunicação sem fio, como a internet ou bluetooth, a um servidor de rede de dados (4), que recebe as informações (3) e as processa, gerando dados (5) sobre o transeunte (1), que possam ser utiliza- dos para configurar soluções personalizadas, ou a um dispositivo loT (19) que é acionado por esta informação (3), de modo que responda de acordo com uma programação estabelecida.
[040] A lógica de funcionamento do sistema da presente inovação, representada na Figura 1, baseia-se na detecção do deslocamento do transeunte (1) ao longo do dispositivo (2), quando as tiras (7) de polímero condutor são pressionadas e, em contato com a base metálica (12), formam um circuito elétrico que altera a sua resistividade e, assim, transmitem uma sensibilidade à pressão como um si- nal capturado, representando uma linha de compressão da pegada (8) formada por este passo do transeunte (1). Assim, pode-se estimar o tamanho dessa pe- gada (8) e seu sentido de deslocamento, por meio da variação dinâmica dessa linha de compressão, e o peso total estimado.
[041] A constituição do sensoriamento por compressão de uma passada (8) dada pelo caminhar sobre o dispositivo (2), em particular sobre as fitas (7) de polímero condutor, dá-se pela leitura espacial, realizada por uma varredura eletrônica, se- melhante à leitura de uma palavra escrita, onde se interpreta cada letra, jun- tando-as numa sequência pré-estabelecida e gerando uma informação (3) que pode ser compreendida, traduzida, analisada, transmitida e armazenada.
[042] Essa varredura no dispositivo (2) acontece de uma extremidade à outra, no sentido do deslocamento, como ilustrado na Figuras 1, 2 e 3, onde as fitas (7) de polímero condutor alocadas sobre as barras metálicas (12) condutoras de eletri- cidade e dispostas transversalmente ao sentido da caminhada por onde o tran- seunte (1) passa, são eletricamente isoladas uma das outras por um separa- dor (13, 17) que pode ser constituído uma borracha isolante comum ou outro elemento igualmente funcional. O dispositivo eletrônico utilizado para essa varredura é um MUX/DEMUX digital, incorporado ao circuito eletrônico (14), que pode ser 16X1, 32X1, 64X1, e assim por diante, conforme o comprimento desse tapete (2).
[043] Este circuito eletrônico (14) se traduz em um "chip" já bem conhecido e documentado dentro da eletrônica de componentes denominados "circuitos in- tegrados". No caso da configuração aqui representada, usa-se um de tecnologia
C-MOS, denominado 4067, ou seus similares, derivados do tipo de transistores utilizados para a função, que é uma chave bilateral de 16 posições para 1 canal.
Essas posições são controladas por um sinal digital de codificação binária de 4 bits, comandado por um microcontrolador programável (14), com funcionalida- des loT integradas.
[044] Assim, cada uma das barras (12) e cada uma das fitas (7) transversais está conectada a um dos terminais deste circuito eletrônico (14), como ilustrado na
Figura 5, para que se realize a varredura medindo a resistividade resultante da fita (7) sobre cada uma das barras (12). Esses valores são lidos por um ADC (Ano- log to Digital Converter, ou Conversor Analógico-Digital), existente dentro do próprio circuito eletrônico (14), e armazenados individualmente numa área de memória (variável tipo "array") de forma numérica, constituinte do próprio sis- terna do processador integrante do circuito eletrônico (14). A cada varredura, novos valores são guardados nessa memória numérica para em seguida serem processados.
[045] Como essas leituras acontecem de forma sequencial (a própria varredura), acaba por se obter uma espécie de "impressão digital" unidimensional dessa pe- gada (8), sua morfologia, intensidade e direção. Considerando uma passada co- mum, tem-se, pelo movimento dos pés (8), um diagrama de pressão sobre o ta- pete (2) como mostrado na Figura 2, em um exemplo ilustrativo de um disposi- tivo (2) com 16 fitas (7). [046] Nesta passada, tem-se que, em um primeiro momento, a pegada (8A) tem um ponto de pressão (9) mais próximo ao calcanhar, que é onde se inicia o apoio do pé (8) ao caminhar. Na continuidade do movimento, o ponto de pressão (9) passa ao ponto intermediário da pegada (88), evoluindo para a ponta da pe- gada (8C). Em outras palavras, a pressão (9) sobre as fitas (7) se desloca ao longo da pegada (8A, 8B, 8C).
[047] Dessa forma, no sistema de varredura com 16 fitas (7) da configuração pre- ferencial aqui representada, a leitura estratificada ao longo das fitas (7), ilustrada na Figura 3, permite construir um gráfico que representa a "curva de variação da resistividade" (11) com o "offset" dinâmico (10) a partir da leitura do desloca- mento ao longo das fitas (7). Este "offset? dinâmico (10) é um valor inicial de balizamento, obtido pela média dada por sucessivas leituras realizadas "a vazio", ou seja, sem nenhum peso aplicado. Esse valor numérico é único para cada fita (7) componente do sensoriamento, portanto, constitui-se de um valor nu- mérico que pode ser representado por uma matriz numérica com uma linha e o número de colunas equivalente ao número de fitas (7). Sucessivas médias são renovadas e novos valores compõem essa matriz numérica enquanto o ta- pete (2) permanece em espera por novo transeunte (1).
[048] Neste gráfico, temos a variação da resistividade [f(x)] formando a curva (11). Então, para se calcular o peso do transeunte (1), pode-se relacionar a área desta curva (11):
Figure imgf000013_0001
[049] Onde K é a constante que relaciona a resistividade total à força peso apli- cado pela massa em quilograma (kg).
[050] No caso aqui ilustrado, com 16 fitas (7), a 4a fita é a primeira a sentir a com- pressão e a 13a fita é a última, definindo assim a pegada (8) em sua direção e tamanho. Considerando que a varredura se dá de forma ascendente, ou seja, das fitas (7) 1 a 16, e a posição do tapete (2), com o sentido ascendente sendo o mesmo de entrada no estabelecimento, define-se que uma pessoa (1) estaria seguindo o sentido de entrada. Além disso, pode-se estimar o tamanho dessa pegada (8) e, por cálculo de somatório (integração) de compressão mecânica em cada fita (7), o peso do transeunte (1).
[051] Certamente não se considera aqui um passo (8) de pé descalço, por isso mesmo o tamanho do pé só pode ser estimado devido aos mais diversos tipos de calçados. Assim como o peso também só pode ser estimado uma vez que o transeunte (1) pode estar vestido e calçado das mais diversas formas e ainda portar algum peso extra significativo em suas mãos, como sacolas, bebê de colo, criança etc..
[052] O circuito eletrônico (14) compreende um microcontrolador programável com funcionalidades loT, que é usado para comandar o dispositivo MUX/DE- MUX, endereçando-o para fazer as leituras individuais de cada fita (7) transversal e armazená-los para em seguida processar e enviar para um servidor de rede de dados (14) ou ao dispositivo acionado (19), dentro do ambiente loT de conecti- vidade.
[053] A montagem do dispositivo (2) compreende a inserção das fitas (7), que funcionam como sensores de compressão mecânica, entre o revestimento supe- rior do dispositivo e a base metálica (12), sobrepondo-se a cada barra (12) indi- vidualmente. Preferencialmente, esta base (12) é de alumínio anodizado e é pro- vida de lacunas na camada de anodização, tais como sulcos (21) ou cavidades cônicas (20), tal como ilustrado na Figura 7.
[054] Essas aberturas têm o propósito de permitir o contato da fita (7) com a su- perfície metálica da barra (12) livre de proteção, a fim de que a fita (7) acomo- dada sobre a barra (12) possa fechar o contato com a superfície metálica quando pressionada e retornar à sua posição original quando a pressão é removida, em sua característica elástica.
[055] As conversões da resistividade, agora demultiplexada, para uma informa- ção digital numérica é feita pelo próprio circuito eletrônico (14), que possui con- versores analógico-digitais (ADC) já inclusos em sua construção.
[056] A conectividade de dados é o que faz desse tapete (2) um dispositivo loT, no caso em questão, com um acesso via Wi-Fi a um roteador próximo, canaliza- se o acesso a um servidor de rede (4). O objetivo final desse sistema é carregar esse servidor (4) com informações de horário da realização da leitura (3) e da- dos (5) das medições efetuadas, assim como permitir a interação com um dispo- sitivo acionado (19).
[057] Diversos protocolos de troca de dados podem ser utilizados, em especial o
MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), bastante leve e indicado para sensores e pequenos dispositivos, otimizado para redes TCP/IP, fazendo uso de um mínimo de banda de rede de dados, com boa confiabilidade e um bom nível de garantia de entrega e recebimento de dados. Além disso exige um baixo con- sumo de energia, prolongando a vida útil das baterias.
[058] Assim, o sistema da presente inovação permite algumas vantagens frente às soluções existentes. A primeira diferenciação acontece pela capacidade de leitura de diversos dispositivos (2) loT simultaneamente, conectados a um servi- dor (4) de rede de dados, o que permite tomada de ações dada pelo conjunto dos dados (5) obtidos. Assim, o trabalho resultante pode se dar pela coleta de dados (5) dos muitos tapetes (2) instalados em um mesmo lugar, como por exemplo, nos diferentes acessos a um shopping center. Portanto, não se trata de um produto que trabalha sozinho, para uma finalidade única, mas sim que per- mite a interconexão de muitos outros para que, em conjunto, possam produzir informações relevantes a um ambiente amplo, com múltiplas finalidades. [059] A segunda diferenciação desta inovação se dá por uma aplicabilidade mais ampla em relação aos similares. Isso ocorre pela técnica de captura da morfolo- gia da pegada (8) e sua dinâmica aplicada sobre o tapete (2) durante a pas- sada (8A, 88, 8C). Assim, pode-se, além de contabilizar transeuntes (1), determi- nar o seu sentido de deslocamento, o tamanho do seu pé e o seu peso corporal estimado. O cruzamento desses dados (5) determina uma grande variedade de aplicações quando estes se deslocam do dispositivo (2) para um servidor de rede (4) com boa capacidade de armazenar, fazer seu tratamento, gestão e dis- tribuição.
[060] Essa diferenciação se dá pelo sensoriamento por fitas (7) transversais à di- reção de deslocamento, lidas em forma de varredura, não se fazendo uma dis- tribuição de sensores pontuais de compressão mecânica como nos projetos si- milares, mas sim com sensores planares que atendem a uma área determinada dada pela largura de cada fita (7) transversal. Mesmo sendo capturada de modo monodimensional, a leitura desse sistema pode ser ampliada à uma captura bi- dimensional, como uma varredura 16 x 16, por exemplo.
[061] A terceira diferenciação acontece pela ampla funcionalidade dos dispositi- vos loT (2) quando interconectados entre si, como, por exemplo, ligar ou desligar máquinas ou equipamentos (19) conforme o trânsito sobre o tapete (2), peso e sentido de deslocamento. Pode-se ajustar a intensidade de uma iluminação con- forme a compressão aplicada, acender luzes de uma garagem quando, no es- curo, alguém pisa entrando e apaga ao sair. Pode-se desligar máquinas que apre- sentem algum perigo de acidente ao se aproximar uma pessoa ou mesmo objeto que passe sobre o tapete (2). Pode-se ainda tocar um alarme e avisar no celular quando num determinado horário alguém com um peso acima de um certo li- mite pisa sobre o tapete (2), evitando que animais domésticos possam disparar esse alarme. [062] Esta inovação não se limita às representações aqui comentadas ou ilustra- das, devendo ser compreendida em seu amplo escopo. Muitas modificações e outras representações do invento virão à mente daquele versado na técnica à qual essa inovação pertence, tendo o benefício do ensinamento apresentado nas descrições anteriores e desenhos anexos. Além disso, é para ser entendido que o invento não está limitado à forma específica revelada, e que modificações e outras formas são entendidas como inclusas dentro do escopo das reivindica- ções anexas. Embora termos específicos sejam empregados aqui, eles são usa- dos somente de forma genérica e descritiva e não como propósito de limitação.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1) Sistema para captura e tratamento de informações de transeuntes caracte- rizado por compreender pelo menos um dispositivo (2) com sensoriamento estratificado de compressão mecânica dotado de um circuito eletrônico (14) que captura os sinais gerados pelas passadas (8) de um transeunte (1) sobre o dispositivo (2), processa-os e gera informações (3) para envio a um servidor de rede (4), que gera dados (5) sobre dito transeunte (1), ou a um dispositivo acionado (19), sendo que dito sistema se baseia na detecção do desloca- mento do transeunte (1) ao longo do dispositivo (2), onde tiras (7) de mate- rial condutor são pressionadas e transmitem o sinal capturado, represen- tando uma linha (11) de compressão da pegada (8) formada por este passo do transeunte (1).
2) Sistema para captura e tratamento de informações de transeuntes, tal como na reivindicação 1, caracterizado por compreender uma pluralidade de dis- positivos (2) com sensoriamento estratificado de compressão mecânica, do- tados de um circuito eletrônico (14).
3) Dispositivo com sensoriamento estratificado de compressão mecânica, tal como na reivindicação 1, caracterizado por compreender um conjunto de barras metálicas (12), cada uma suportando uma fita (7) de polímero condu- tor, ditas barras metálicas (12) transversais ao sentido do deslocamento ao longo do dispositivo (2), sendo que cada barra (12) é isolada eletricamente da barra (12) adjacente, sendo cada barra (12) e cada fita (7) ligada eletrica- mente ao circuito eletrônico (14), dito circuito eletrônico (14) capaz de rece- ber os sinais gerados pela compressão das fitas (7), processá-los, gerar infor- mações (3) e enviá-las ao servidor (4) ou ao dispositivo acionado (19).
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