Brevet FR2452135A1 — publié le 19801017

Pour les personnes physiquement handicapés ne pouvant utiliser leurs membres superieurs, il estnécessaire d'avoir un moyen servant de commutateur de commande sans manoeuvre à la main, pour donner des instructions à des machines agissant pour elles dans les salles d'hôpitaux e Selon étant antérieur pour cette sorte de système un panneau d'affichage d'éléments de commande est prévu à proximité d'une personne handicapis, et les éléments de commande sont indiqués par des lampes rallumant une à une quand la personne opère un premier commutateur, Quand 1' élé- ment de commande à choisir est indiqué, la personne opère un second commutateur pour arrêter le décalage de l'indication des éléments de commande, puis elle opère un troisième commutateur de façon que la commande indiquée soit appliquée à un système externe. Cependant, dans cette méthode, il faut du temps pour choisir un élément de commande selon#l'emplacement sur le panneau d'affichage, et le nombre d'éléments de commande est limité car il faut longtemps pour spécifier un élément de commande qui est placé à proximité de chaque extrémité du panneau. Par ailleurs, ce système est inefficace quand plusieurs commandes consécutives sont émises. La présente invention propose une méthode pour choisir un élément de commande uniquement en regardant une section correspondante sur le panneau d'affichage des éléments de commande, avec un capteur d'attitude attaché à la tête de la personne, dans le but d'améliorer la facilité et l'efficacité d'opération de la méthode antérieure, et on prévoit un système d'identification d'attitude comprenant (a) un moyen d'affichage de cible pour obtenir une position de référence à un certain nombre de sections.de cible; (b) un moyen de détection d'attitude supporté rotatif au landAmTen d'affichage de cible pour prendre des attitudes dirigées vers la-position de référence et ltune des sections de cible pour détecter une attitude correspondant à la position de référence et une attitude correspondant à l'une des sections de cible, et générer des signaux électriques correspondants ; (c) un moyen formant circuit d'opérations arithmétiques ayant des valeurs limites prédéterminées correspondant aux limites des sections de cible pour évaluer la différence des attitudes détectées, en comparant cette différence aux valeurs limites et en émettant un signal correspondant à chaque section de cible. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparat- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure I est un schéma de circuit d'un mode de réalisation préféré de l'invention ; - la figure 2 est un exemple définissant des valeurs physiques utilisé dans la présente description - la figure 3 est un schéma des temps expliquant l'opération d'entrée - la figure 4 est un sch#éma de séquence de contrôle et - la figure 5 est une illustration montrant l'utilisation pratique du présent mode de réalisation. Un mode de réalisation préféré de l'invention sera maintenant décrit en se référant aux dessins joints. Sur la figure 2, un capteur d'attitude est supporté rotatif en un point A sur le plan horizontal H. La ligne S-N passant par le point A indique la direction du magnétisme terrestre. Le point 0 sur le plan verticalVeet à laposition de référence qui donne la direction d'orientation de référence A-O du capteur d'attitude, La direction d'orientation de référence A-O est projetée verticalement sur le plan horizontal H, définissant la ligne A-O'.La composante horizontale de la direction d'orientation de référence par rapport à la direction du magnétisme terrestre, c'est-à-dire l'angle entre les lignes A-O' et S-N est défini par 0O L'angle vertical de la direction d'orientation de référence, c'està-dire l'angle entre les lignes A-O et A-O', est défini par De même, quand le capteur d'attitude est orienté vers un point arbitraire P sur le plan vertical V, la ligne A-P est projetée verticalement sur le plan horizontal H, définissant la ligne A-P'. L'angle entre les lignes A-P' et S-N est défini par 91 et l'angle entre les lignes A-P et A-P' est défini par ~10 Les directions d'orientation A-O et A-P du capteur d'attitude sont supposéej être identiques aux lignes de vue d'une personne qui regarde droit aux points O et P respectivement, un à un, le capteur d'attitude étant attaché à la tête de la personne. On expliquera maintenant les- composants majeures de ce mode de réalisation en se référant à la figure lo Un capteur d'attitude 1 se compose de deux capteurs de direction la et lb, et deux inclinomètres lc et Id. Les capteurs de direction la et 1b sont attaches à la tête de la personne, leurs axes de détection en direction latérale et vers l'avant, ainsi l'angle horizontal de la direction d'orientation Q (60 ou 91) est détecté électriquement en fonction de sin 6 et cos Q. Les inclinomètres Ic et 7d sont attachés à la tête de la personne, leurs axes. de détection étant en direction vers le bas et vers l'avant, ainsi l'angle vertical de la direction d'orientation ~ (~O ou ~1) est détecté électriquement en fonction de sin ~ et cos Un mult#iplexeur d'entrée 2 choisit les signaux des capteurs d'entrée sin e, cos Q, sin ~ et cos #,un à la fois Un convertisseur analogique/numérique 3 convertit les signaux électriques reçus en signaux numériques à huit bits (donnée d'entrée).Des blocs de mémoire 4 et 5 comprennent des sections de mémoire 4a à 4d, et Sa à 5d respectivement, où est stockée la donnée d'entrée0 Une unité de commutation de mode 6 se compose de commutations de mode 6a, 6b et 6c, spécifiant chaque mode de fonctionnement, Le commutateur de mode. 6a spécifie le mode-O où la direction d'orientation de référence ( Os ~O) est déterminée, le commutateur de mode 6b spécifie le mode-1 où la direction d'orientation (Q1, 1) vers toute section de la cible est détectée, et le commutateur de mode 6c spécifie le mode-a où un signal de commande correspondant à la section de cible indiquée est émis vers le système externe. Ces commutateurs peuvent facilement être manoeuvrés sans utiliser un membre supérieur, mais par le mouvement d'une autre partie du corps comme un membre inférieur Un appareil de contrôle 7 génère des signaux de contrôle par lesquels les signaux des quatre capteurs sont admis séquentiellement, Un moyen d'adresse de mémoire 8 choisit aux sections de mémoire parmis 4a à 4d et Sa à 5d, respectivement, correspondant aux capteurs la à Id, quand les signaux des capteurs sont admis. Un appareil de contrôle de calculs 9 spécifie l'un des blocs 4 ou 5 de mémoire correspondant au mode-O ou au mode-1, et contrôle le calcul. Comme la grandeur du magnétisme terrestre détecté par le capteur de direction lb est affectée par l'inclinaison de son axe de détection, une valeur détectée est convertie en une valeur surie plan horizontal selon la formule qui suit FH =M# - F sin I.sin ~.........(1) cos ~ dans laquelle FH : composante horizontale du magnétisme terrestre. Me : sortie du capteur (cos O) F : grandeur totale du magnétisme terrestre, I : inclinaison, Des calculateurs 10 et 11 modifient la donnée d'entrée du capteur de direction lb en mode-O et mode-1, respectivement. La donnée d'entrée du capteur de direction la ne doit pas être modifiée, car son axe de détection est dirigé latéralement, et la personne ne courbe pasla tête dans cette direction quand elle regarde la cible, Des calculateurs 12 et 13 calculent la différence des directions d'orientation en mode-O et mode-1 en fonction sinusoidale pour la composante horizontale,sin ( 1 - O) et la composante verticale, sin, (~1 - ~ 0), selon la formule qui suit, et émet chaque valeur de composante sous forme d'une donnée de huit bits. sin (&alpha; - ss) = sin&alpha; cos ss - cos &alpha; sin ss ...... (2) Des discriminateurs 14 et 15 comparent la donnée à la sortie des calculateurs 12 et 13 avec les valeurs limites établies à l'avance et qui correspondent aux douze limites horizontales et dix limites verticales des sections de cible, et émettent les signaux de matrice horizontaux et verticaux à chacune de leurs onze et neuf lignes de sortie respectivement. Une unité d'indication comprend 99 (lux9) diodes photoémettrices, dont chacune est agencée sur chaque section de cible du panneau d'affichage, et elles sont connectées pour former une matrice de diodes avec onze éléments en colonne et neuf éléments en rangée. La sortie du discriminateur 14 applique une tension positive à un élément respectif de colonne de la matrice par le driver 17, et la sortie du discriminateur 15 applique la tension de la masse à un élément respectif de rangée par le driver 18, afin qu'une diode photoémettrice dans l'unité 16 soit éclairée. Les circuits de sortie 19 et 20 maintiennent les signaux de matrice horizontaux et verticaux, convertissent chaque signal en une donnée de quatre bits qui est appliquée au système externe sous forme d'un signal de commande . Un circuit de temporisation 21 donne la condition dans laquelle les circuits de sortie 19 et 20 reçoivent les signaux de -matrice. Un circuit d'ajustement constant 22 établit la partie constant; Fo sin I dans la formule (1). Des circuits à retard 23, 24 et 25 sont utilisés pour retarder les signaux de contrôle On expliquera maintenant le fonctionnement de ce mode de réalisation en se référant au schéma de séquence de la figure 3 et au schéma des temps de la figure 4. D'abord, la personne manoeuvre le commutateur de mode 6a et le signal de mode "MO" est généré. L'appareil de contrôle d'entrée 7 génère des signaux binaires de sélection d'entrée "1" et 11211 pour contrôler le -multiplexeur d'entrée 2, de façon que les signaux électriques des capteurs la à Id soient séquentiellement admis.En conséquence, les signaux d'entée sont formés en un signal analogique en série "8" et de plus convertisen une donnée d'entrée à huit bits "9" par le convertisseur analogique/numérique 3, comme cela est illustré sur la figure 4. En même temps, l'appareil de contrôle de calcul 9 émet le signal de contrôle 11311 pour spécifier le bloc de mémoire 4.Le dispositif d'adresses de mémoire 8 produit des signaux d'adresse "A", "B", "C" et "D" à partir des signaux de contrôle 1 et "2", en choisissant les sections de mémoire 4a à 4d séquentiellement de façon que les données d'entrée de sin 00, cos @0, sin ~O et cos ~~ > soient stocké dans les actions de mémoire respectives, Ensuite, la personne manoeuvre le commutateur de mode 6b pour spécifier le mode-1 et le- signal de mode "M1" est généré.De la même façon qu'en mode-O, le bloc 5 est spécifié par le signal de contrôle "4", et les données d'entrée de sin 12 cos Q1 , sin ~1 et cos ~1 sont stockées dans les sections de mémoire Sa à 5d, respectivement. Alors, l'appareil de contrôle de calcul 9 émet le signal de contrôle "6" pour activer- les calculateurs 10 et 11, qui modifient la donnée d'entrée de cos io et cos Q1 selon la formule (1). Au bout d'un certain temps nécessaire pour la modification de données ci-dessus, le signal de contrôle '10" est émis du circuit à retard 23, activant les calculateurs 12 et 13, et sin (81' O) et sin (~1 ~ ~O) sont calculés selon la formule (2). Alors, à la suite d'un autre retard du circuit 24 pour le calcul ci-dessus, le signal de contrôle"11" est émis, et les discriminateurs 14 et 15 sont actives. En comparant les données de sortie des calculateurs 12 et 13 à chaque valeur limite, les discriminateurs 14 et 15 émettent deux signaux de matrices, ainsi une diode photoémettrice de l'unité 16 est éclairée par les drivers 17 et 18. Tant que le mode-1 est spécifié, l'appareil de contrôle d'entrée 7 et l'appareil de contrôle de calcul 9 émettent des signaux de contrôle "1", "2", "4" et "6", périodiquement, et les calculateurs 10, 11, 12 et 13 et les discriminateurs 14 et 15 sont activés de façon répétée. Ainsi, à chaque fois que ces signaux de contrôle sont émis, une nouvelle direction d'orientation est calculée en utilisant une donnée d'entrée renouvelée dans le bloc de mémoire 5, sa discrimination est effectuée, et elle est visualisée sur le panneau d'affichage. La personne vérifie si la diode photoémettrice sur la section de cible en vue s'éclaire, et si la mauvaise diode est allumée, la personne change légèrement sa direction de vue, afin que la diode correcte dans la section de cible s'allume. Les diodes dans les sections de cible s'éclairent une à une quand la personne décale sa ligne de vue sur le panneau d'affichage, et la direction d'orientation du capteur d'attitude peut facs'ment être guidée vers la section spécifique de cible. Comme on peut le voir sur la figure 3, le circuit de contrôle est prêt à accepter un nouveau mode, et la personne opère le commutateur de mode 6c sur la figure 1 pour spécifier le mode-2 quand la diode dans la. section de cible correcte s'est allumée.Le signal de mode "M2" est généré, et l'appareil de contrôle de calcul 9 délivre le signal de contrôle "7", et les sorties des discriminateurs 14 et 15 sont maintenues inchangées, Le circuit de temporisation 21 délivre le signal de contrôle "12" pour ouvrir la porte d'entrée des circuits de sortie 19 et 20 quand un certain temps s'ést écoulé après spécification du mode-20 Lors, lescircuitsde sortie 19 et 20 maintiennent les signaux de matrice horizontaux et verticaux, convertissent ces signaux en une paire de données à quatre bits "14" et "15", et apElWent- ces données au système externe sous forme d'un signal de commande.A la suite d'un certain temps requis pour le fonctionnement ducircuit de sortie, le signal "13" est émis du circuit à retard ?5 afin de donner, au système externe, le temps auquel le signal de commande sera reçu. Le signal de contrôle '6" est utilisé pour libérer les circuits de sortie 19 et 20 et rétablir le circuit de temporisation 21. Comme on peut le voir sur la figure 3, quand le mode-1 est de nouveau spécifié en une-période de temps spécifiée par le circuit de temporisation 21, les circuits de sortie n'introduisent pas de signaux de matrice, et le fonctionnement en mode-1 est effectué. Sur la figure 3, le bloc A indique le début de fonctionnement, le boc B indique l'entrée de mode, le bloc C indique le mode-O ?, le bloc D indique établissement @0, le le le bloc E indique l'entrée de mode, le bloc F indique le mode-O ?, le bloc G indique le mode-2 ?, le bloc H indique établir e1 1, le bloc I indique modifiércos Q0, cos #1, le bloc J calculersin (@ - 30), sin (#1 - #0), le bloc K indique afficher signaux matrice, le bloc L indique maintenir le signal matrice, le bloc M indique mode-1 en un certain temps ?, et le bloc N indique commande émise, La figure illustre un mode d'utilisation de ce mode de réalisation où un capteur d'attitude 31 comprenant un capteur de direction 32 et un inclinomètre 33 est attaché à la tête d'une personne, Le panneau d'affichage 34 comprend 99 sections de cible (numérotées en 35) et des indicateurs (diode photoémettricei (numérotés en 36) sont agencés dans ces sections, Au centre du panneau est illustrée une position de référence -37 pour établir la direction d'orientation de référence.La ligne en pointillés 38 indique la ligne de vue de la personne, c'est-à-dire la direction d'orientation du capteur d'attitude 31o Une unité auxiliaire d'affichage 39 peut être utilisée pour afficher une commande (par exemple "livre"), donnéeau système externe correspondant à la section considérée (n 37 dans le cas présent), Dans le mode de réalisation ci-dessus, les sections de cible sont agencées horizontalement et verticalement sur un panneau d'affichage dans un plan vertical, Cependant, il est évident que le panneau ne doit pas toujours être un plan vertical, mais peut être une surface, courbée comme une surface concave. il est également évident que les sections de cible peuvent être agencées sur une ligne horizontale ou verticale de façon à n'utiliser, pourMidentification, qu'un groupe de détecteurs de direction ou d'inclinomètreX Dans un autre mode de réalisation, on peut prévoir plus d'un panneau d'affichage avec des positions individuelles de référence, et l'un des panneaux d'affichage est d'abord spécifié en établissant la direction d'orienta tion de référence (G0, ~O)S ensuite les sections de cible sur le panneau d'affichage spécifié peuvent être identifiées de la même façon que ce qui a été décrit dans le mode de réalisation qui précède. Ainsi, on peut afficher et choisir un grand nombre d'éléments de commande. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS le Système d'identification d'attitude caractérisé en ce qu'il comprend (a) un moyen d'affichage pour procurer une position de référence et un certain nombre de sections de cible (b) un moyen de détection d'attitude supporté rotatif au loin dudit moyen d'affichage pour prendre des attitudes orientées vers ladite position de référence et l'une desdites sections de cible pour détecter une attitude correspondant à ladite position de référence et une attitude correspondant à l'une des sections, et générer des signaux électriques corrès- pondant ; et (c) un moyen formant circuit d#'opérations arithmétiques ayant des valeurs limites prédéterminées correspondant aux limites desdites sections pour évaluer la différence desdites attitudes détectées, comparer ladite différence auxdites valeurs limites et émettre un signal correspondant à chaque section de cible. 2. Système selon la revendication 1,caractérisé en ce que le moyen précité de détection d'attitude comprend un groupe d'inclinomètres détectant l'attitude du moyen de détection d'attitude sous forme d'un angle vertical. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détection d'attitude précité comprend un groupe de capteurs de direction détectant l'attitude dudit moyen de détection d'attitude sous forme d'un angle horizontal par rapport à la direction du magnétisme terrestre, 40 Système selon la revendication 1,caractérisé en ce que le moyen précité de détection d'attitude comprend un groupe d'inclinômètreset un groupe de capteurs de direction, chacun détectant l'attitude dudit moyen de détection d'attitude sous forme d'un angle vertical et d'un angle horizontal par rapport à la direction du magnétisme terrestre. 5. Système selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que des indicateurs sont prévus sur le panneau précité pour afficher le résultat du traitement par les circuits d'opérations arithmétiques précités,