ES2643574T3 - Dispositivo que se lleva puesto en el dedo para proporcionar entradas de usuario - Google Patents

Dispositivo que se lleva puesto en el dedo para proporcionar entradas de usuario Download PDF

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Description

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Dispositivo que se lleva puesto en el dedo para proporcionar entradas de usuario.
La presente invencion se refiere a un dispositivo de control accionado con los dedos que comprende unos medios sensores piezoelectricos que comprenden una pluralidad de electrodos, a un conjunto de estos dispositivos y a un metodo para controlar un dispositivo informatico.
Hasta el momento, ha resultado diffcil o economicamente costoso controlar dispositivos informaticos capturando el movimiento de los dedos. Algunos documentos de la tecnica anterior divulgan la integracion de sensores complicados y costosos en guantes.
El documento CN 101751126 A describe un sensor que se lleva puesto en un dedo.
El documento US 20030214481 A1 describe tambien un sensor que se lleva puesto en un dedo.
El documento DE 4240531 C1 describe un guante para controlar un ordenador.
El documento KR 1020000032308 A describe la generacion de comandos de ordenador ejecutados mediante el movimiento de un guante.
Dargahi et al. (Javad Dargahi, Siamak Najarian, (2004) “A supported membrane type sensor for medical tactile mapping”, Sensor Review, Vol. 24 Ed: 3, pags. 284 a 297) describen sensores medicos que hacen uso del efecto piezoelectrico.
Tekscan “02/24/06 I-Scan User Manual (Rev H)I FlexiForce Sensors User Manual” describe sensores piezoelectricos.
El documento US2006119578A1 divulga un sistema para interaccionar entre un operador y un objeto virtual para aplicaciones de diseno asistidas por ordenador.
El documento US2010013758A1 divulga un dispositivo de interfaz humana con forma de dedal.
El documento WO2009144363A1 divulga un dispositivo sensor por deformacion de flexion y una interfaz de usuario que hace uso del mismo.
El documento CA2773900A1 divulga un dispositivo montable en la mano para proporcionar entradas de usuario.
El problema que subyace tras la presente invencion es proporcionar medios sencillos para capturar movimientos complejos de los dedos, tales como el arrastre de los dedos sobre una superficie.
1. El problema que subyace tras la presente invencion se resuelve con un dispositivo de control accionado con los dedos (1) capaz de cubrir por lo menos el 30% del area superficial de la piel alrededor de la falange distal de un dedo (11), caracterizado por que comprende unos medios sensores piezoelectricos que comprenden una pluralidad de electrodos (23), estando por lo menos dos electrodos (23) separados por un material con propiedades piezoelectricas, en el que
a. el dispositivo de control comprende una pared polimerica elastica, y los electrodos para cada sensor estan posicionados opuestos a ambos lados de la pared polimerica elastica, y
b. el dispositivo tiene forma de dedal y esta realizado a partir de polfmero, y
c. los electrodos sobre la superficie de la pared polimerica estan cubiertos por una capa protectora, y
d. el numero de electrodos de los medios sensores piezoelectricos es de por lo menos 6, estando por lo menos 3 electrodos opuestos a por lo menos otros 3 electrodos, y estos por lo menos 3 pares de electrodos estan separados por un material con propiedades piezoelectricas, y
e. la pared del dispositivo de control comprende el polfmero piezoelectrico formando asf una pared polimerica del dispositivo de control.
Esto presenta la ventaja de que no son necesarios sensores tactiles externos para hacer funcionar un dispositivo informatico. La punta del dedo puede ser simultaneamente un sensor y un dispositivo senalador.
Electrodos de los medios sensores piezoelectricos capturan la presion que actua sobre los medios sensores. Ademas, con los materiales disponibles actualmente, resulta realmente economico y sencillo implementar, por
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ejemplo, una matriz completa de electrodos de los medios sensores piezoelectricos. Gracias a los medios sensores piezoelectricos que comprenden una pluralidad de electrodos, puede detectarse facilmente el arrastre de un dedo sobre una superficie monitorizando el cambio del potencial electrico de electrodos vecinos de los medios sensores piezoelectricos.
El dispositivo de control tiene forma de dedal y esta realizado a partir de polfmero, comprendiendo el dedal preferentemente polfmero piezoelectrico, y comprendiendo el dedal, de la manera mas preferente, poli(fluoruro de vinilideno). La pared del dispositivo de control comprende el polfmero piezoelectrico formando, asf, una pared polimerica del dispositivo de control. Preferentemente, el polfmero es amorfo. Preferentemente, el polfmero esta presente en forma de una hoja.
Preferentemente, la distancia entre por lo menos dos, preferentemente por lo menos el 50%, de los electrodos de los medios sensores piezoelectricos esta en un intervalo comprendido entre 0,1 y 5 mm, preferentemente en un intervalo comprendido entre 0,5 y 2 mm.
Preferentemente, el numero de electrodos de los medios sensores piezoelectricos esta en un intervalo comprendido entre 5 y 2.000, preferentemente en un intervalo comprendido entre 20 y 200.
El numero de electrodos de los medios sensores piezoelectricos es por lo menos 6, estando por lo menos 3 electrodos opuestos a por lo menos otros 3 electrodos, y estos por lo menos 3 pares de electrodos estan separados por un material con propiedades piezoelectricas. Esto presenta la ventaja particular de que se pueden captar movimientos tales como el arrastre del dedo.
Idealmente, el numero de electrodos de los medios sensores piezoelectricos es por lo menos 10, estando por lo menos 5 electrodos opuestos a los otros por lo menos 5 electrodos, y estos por lo menos 5 pares de electrodos estan separados por un material con propiedades piezoelectricas. Esto presenta la ventaja particular de que pueden captarse movimientos tales como el arrastre del dedo, y se pueden implementar mecanismos de correccion de errores para obtener mediciones mas exactas.
Preferentemente, el dispositivo de control esta conectado a un dispositivo informatico, preferentemente esta conectado al dispositivo informatico por medio de una conexion inalambrica o por cable.
Preferentemente, por lo menos el 50% de los electrodos de los medios sensores piezoelectricos esta posicionado a menos de 3 cm, preferentemente a menos de 1,5 cm, de la punta del dedo, mas preferentemente posicionado en la cara inferior del dispositivo de control.
Preferentemente, el dispositivo de control comprende tambien por lo menos un sensor giroscopico. Preferentemente, el dispositivo de control comprende por lo menos un acelerometro.
Preferentemente, el dispositivo de control comprende tambien por lo menos un sensor de luz, preferentemente situado en la cara inferior del dispositivo de control.
Preferentemente, los sensores de presion piezoelectricos comprenden polfmero piezoelectrico y por lo menos dos electrodos, estando los electrodos posicionados en la cara inferior del dispositivo de control. El dispositivo de control comprende una pared polimerica elastica. Esta pared polimerica puede realizarse a partir de poli(fluoruro de vinilideno). Los electrodos para cada sensor estan posicionados opuestos a ambos lados de la pared polimerica elastica. Cada uno de los electrodos puede tener una anchura en un intervalo comprendido entre 0,05 y 1 mm. Cada uno de los electrodos puede tener una longitud en un intervalo comprendido entre 0,05 y 1 mm. Cada uno de los electrodos puede tener un grosor en un intervalo comprendido entre 0,005 y 0,5 mm. Los electrodos se pueden realizar a partir de metal o polfmero conductor. El metal se puede seleccionar del grupo consistente en titanio, oro, plata, platino y cobre.
Cada electrodo puede estar conectado a un hilo metalico. Este hilo metalico puede tener un grosor en un intervalo comprendido entre 0,01 y 0,5 mm. El hilo metalico se puede realizar a partir de metal o polfmero conductor. El metal se puede seleccionar del grupo consistente en titanio, oro, plata, platino y cobre.
En el otro lado de los hilos metalicos, los hilos metalicos se pueden conectar al dispositivo informatico, a un transmisor inalambrico o un dispositivo de conmutacion. Por lo menos parte de los hilos metalicos se puede agrupar y opcionalmente aislar. Tambien se pueden agrupar usando un tubo termorretractil. Preferentemente, los hilos metalicos agrupados se pueden rodear con unos medios de apantallamiento magnetico, tales como una malla de cobre.
La pared polimerica elastica puede tener un grosor en un intervalo comprendido entre 0,1 y 2 mm, preferentemente en un intervalo comprendido entre 0,5 y 1,5 mm.
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Los electrodos en la superficie de la pared polimerica estan cubiertos por una capa protectora. Esta capa protectora se puede realizar a partir de un material polimerico. La capa protectora puede estar presente en el otro lado del dispositivo de control para evitar la abrasion de los electrodos por el movimiento de los dedos sobre superficies. La capa protectora puede estar presente en el lado interior del dispositivo de control para evitar la corrosion de los electrodos por lfquidos agresivos, como el sudor. La capa protectora interior y la capa protectora exterior se pueden realizar con el mismo material o materiales diferentes. El material de las capas protectoras se puede seleccionar independientemente del grupo consistente en caucho de nitrilo, latex, polietileno, polipropileno o mezclas de los mismos.
La capa protectora tambien puede presentar una capacidad de apantallamiento electromagnetico. Preferentemente, el dispositivo de control puede comprender una malla o rejilla realizada a partir de metal. Esto presenta la ventaja particular de que el campo magnetico proveniente de, por ejemplo, una bobina electromagnetica, no influira en las mediciones de los medios sensores piezoelectricos.
La capa protectora puede comprender varias subcapas con una funcionalidad diferente. Preferentemente, por lo menos una de las subcapas es una capa protectora contra esfuerzos mecanicos. Preferentemente, por lo menos una de las subcapas es una capa protectora contra la radiacion electromagnetica. Preferentemente, por lo menos una de las subcapas es una subcapa aislante electrica.
En otra forma de realizacion de la invencion, el problema segun la presente invencion se resuelve con un conjunto de por lo menos dos dispositivos de control de acuerdo con la presente invencion, caracterizados por que cada uno de entre por lo menos dos dispositivos de control comprende por lo menos un sensor de distancia para medir la distancia con respecto al otro o a cualquier dispositivo de control adicional de acuerdo con la presente invencion.
Preferentemente, el sensor de distancia es una bobina electromagnetica, posicionada preferentemente en el borde del dispositivo de control que esta situado en oposicion a la punta del dedo.
Preferentemente, el conjunto esta adaptado para llevarlo puesto en el pulgar y el dedo fndice de una mano.
En otra forma de realizacion de la invencion, el problema segun la presente invencion se resuelve con un metodo para hacer funcionar un dispositivo informatico, caracterizado por que las senales de los electrodos de los medios sensores piezoelectricos del dispositivo de control segun la presente invencion o del conjunto de dispositivos segun la presente invencion se traducen en un movimiento relativo o absoluto dentro de la interfaz de usuario del dispositivo informatico, siendo preferentemente el dispositivo informatico seleccionado de entre el grupo que comprende relojes, gafas accionadas por ordenador o dispositivos informaticos de seguimiento ocular.
Preferentemente, el cambio en distancia entre los dispositivos de control se traduce en un efecto de zoom dentro de la interfaz de usuario del dispositivo informatico.
A continuacion se explicaran mas detalladamente formas de realizacion del sistema descrito en la presente, en referencia a las figuras de los dibujos, que se explican brevemente de la manera siguiente. Observese que esta explicacion no limitara el alcance de la presente invencion y debe considerarse unicamente como un ejemplo de la presente invencion.
La figura 1 muestra una mano de un usuario que lleva puesto el dispositivo de control en el pulgar y el dedo fndice.
La figura 2 muestra el pulgar y el dedo fndice separados entre sf, donde los dos dedos llevan puesto el dispositivo de control.
La figura 3 muestra el pulgar y el dedo fndice tocandose uno al otro, donde los dos dedos llevan puesto el dispositivo de control.
El dispositivo de control 1 puede comprender un dedal 3 que comprende una pared polimerica de un grosor de 1 mm, realizada a partir de poli(fluoruro de vinilideno) amorfo 15. En esta capa de la pared polimerica, pueden posicionarse electrodos cuadrados de oro 19 que miden 1 mm x 1 mm y que tienen un grosor de 0,1 mm, y unos hilos metalicos 21 se van alejando de los electrodos. Los electrodos estan posicionados opuestos a ambos lados de la pared polimerica, formando asf un sensor piezoelectrico 23. Treinta de estos sensores se forman en la cara inferior del dedal 3 realizada a partir de poli(fluoruro de vinilideno) amorfo.
La pared polimerica puede estar contenida entre una capa protectora interior 17 y una capa protectora exterior 13, realizadas ambas a partir de caucho de nitrilo. Los electrodos de oro 19 estan soldados a hilos metalicos de oro 21 con un diametro de 0,1 mm cada uno de ellos.
Los hilos metalicos 21 que salen del dispositivo de control se afslan y agrupan en un tubo termorretractil 7 y, a
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continuacion, se conectan a un dispositivo informatico en forma de un reloj 9. El tubo termorretractil comprende unos medios de apantallamiento electromagnetico en forma de una malla de cobre. Dentro del reloj 9, los hilos metalicos 21 se conectan a unos transductores piezoelectricos para convertir el potencial medido por los electrodos 19 en senales que pueden ser procesadas por el dispositivo informatico 9.
Sobre la base del cambio de potencial de electrodos vecinos de los medios sensores piezoelectricos 23, el dispositivo informatico 9 puede determinar si el dedo 11 simplemente toco una superficie o se arrastro sobre una superficie.
Ademas, el dispositivo de control 1 comprende una bobina electromagnetica 5 en un alojamiento con forma de anillo situado en el extremo del dedal polimerico 3 dispuesto alrededor del dedo 11. Esta bobina electromagnetica 5 esta cubierta por la capa protectora interior y/o la exterior (13, 17) y esta conectada mediante hilos metalicos 21 al dispositivo informatico 9 de la misma manera que los electrodos de los medios sensores piezoelectricos 23.
Midiendo las senales emitidas por las bobinas electromagneticas 5, puede obtenerse informacion sobre la distancia entre diferentes dedos 11.
El anillo que aloja las bobinas electromagneticas 5 tambien puede alojar un sensor giroscopico y un acelerometro. Estos sensores se conectan al dispositivo informatico 9 de la misma manera que la descrita anteriormente para los electrodos de los medios sensores piezoelectricos. Pueden aportar informacion mas precisa sobre el movimiento y la posicion de los dedos 11.
Las caracterfsticas divulgadas en la presente descripcion, los dibujos y las reivindicaciones pueden ser significativas para la invencion, cada una de ellas por si misma o en cualquier combinacion razonable.

Claims (15)

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    1. Dispositivo de control accionado con los dedos (1) capaz de cubrir por lo menos el 30% del area superficial de la piel alrededor de la falange distal de un dedo (11), caracterizado por que comprende unos medios sensores piezoelectricos que comprenden una pluralidad de electrodos (23), estando por lo menos dos electrodos (23) separados por un material con propiedades piezoelectricas, en el que
    a. el dispositivo de control comprende una pared polimerica elastica, y los electrodos para cada sensor estan posicionados opuestos entre si a ambos lados de la pared polimerica elastica, y
    b. el dispositivo tiene forma de dedal y esta realizado a partir de polfmero, y
    c. los electrodos sobre la superficie de la pared polimerica estan cubiertos por una capa protectora, y
    d. el numero de electrodos de los medios sensores piezoelectricos es de por lo menos 6, estando por lo menos 3 electrodos opuestos a por lo menos otros 3 electrodos, y estando por lo menos 3 pares de electrodos separados por un material con propiedades piezoelectricas, y
    e. la pared del dispositivo de control comprende el polfmero piezoelectrico, formando de este modo una pared polimerica del dispositivo de control.
  2. 2. Dispositivo de control segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el dedal comprende un polfmero piezoelectrico (15).
  3. 3. Dispositivo de control segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que la distancia entre por lo menos dos de los electrodos de los medios sensores piezoelectricos (23) esta en un intervalo comprendido entre 0,1 y 5 mm.
  4. 4. Dispositivo de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el numero de electrodos de los medios sensores piezoelectricos (23) esta en un intervalo comprendido entre 5 y 2.000.
  5. 5. Dispositivo de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que esta conectado a un dispositivo informatico (9).
  6. 6. Dispositivo de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que por lo menos el 50% de los electrodos de los medios sensores piezoelectricos (23) estan posicionados a menos de 3 cm de la punta del dedo.
  7. 7. Dispositivo de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el dispositivo de control (1) comprende asimismo por lo menos un sensor giroscopico.
  8. 8. Dispositivo de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el dispositivo de control (1) comprende asimismo por lo menos un acelerometro.
  9. 9. Dispositivo de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que el dispositivo de control (1) comprende asimismo por lo menos un sensor de luz.
  10. 10. Dispositivo de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que los electrodos de los medios sensores piezoelectricos (23) estan separados por un polfmero piezoelectrico, estando dichos electrodos (19) posicionados en la cara inferior del dispositivo de control.
  11. 11. Conjunto de por lo menos dos dispositivos de control segun las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que cada uno de entre por lo menos dos dispositivos de control (1) comprende por lo menos un sensor de distancia (5) para medir la distancia con respecto al otro o a cualquier dispositivo de control adicional segun las reivindicaciones 1 a 10.
  12. 12. Conjunto segun la reivindicacion 11, caracterizado por que el sensor de distancia (5) es una bobina electromagnetica.
  13. 13. Conjunto segun la reivindicacion 11 o 12, caracterizado por que el conjunto esta adaptado para ser llevado puesto en el pulgar y el dedo fndice de una mano.
  14. 14. Metodo para hacer funcionar un dispositivo informatico, caracterizado por que las senales provenientes de los electrodos de los medios sensores piezoelectricos (23) del dispositivo de control (1) segun las reivindicaciones 1 a 10 o del conjunto de dispositivos de control (1) segun las reivindicaciones 11 a 13, se traducen en un movimiento relativo o absoluto dentro de la interfaz de usuario del dispositivo informatico (9).
  15. 15. Metodo segun la reivindicacion 14 cuando depende de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por que el cambio de distancia entre los dispositivos de control (1) se traduce en un efecto de zoom dentro de la interfaz de usuario del dispositivo informatico (9).
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