Brevet FR2771626A1 — publié le 19990604

Procédé et système permettant aux personnes non ou mal voyantes de s'orienter et de se diriger dans un environnement inconnu. La présente invention concerne les procédés et les systèmes permettant aux personnes non ou mal voyantes de s'orienter, sans l'aide d'un tiers, dans un environnement qui leur est totalement étranger, notamment dans un bâtiment ou dans une rue. Comment donner à une personne non ou mal voyante la même autonomie qu'un voyant "découvrant" pour la première fois un lieu où il n'a jamais été ? Tel est le problème posé par la présente invention. Ce problème est particulièrement délicat à résoudre car la personne non ou mal voyante ne dispose d'aucun point de repère matériel dont il pourrait se souvenir et qu'il pourrait reconnaître en tâtonnant. Qu'une personne non voyante puisse jouir des mêmes degrés de liberté qu'un voyant dans un lieu inconnu, surprend. La présente invention, en plaçant les personnes qui voient et les personnes non ou mal voyantes sur un pied d'égalité, surmonte un tabou. Le procédé selon l'invention permet aux personnes non ou mal voyantes de s'orienter et de se diriger dans un environnement inconnu. Le dit procédé consiste à téléinformer, au moyen d'un senseur portable notamment tactile ou audio, la personne non ou mal voyante du trajet qu'elle doit suivre pour se rendre d'un point à un autre, en évitant les obstacles. Dans une première forme de réalisation, le dit procédé consiste: à à émettre tout au long du parcours que la personne non ou mal voyante empreinte des informations d'orientation relatives au trajet à suivre pour atteindre la destination sélectionnée par la personne non ou mal voyante; - a mettre à la disposition de la personne non ou mal voyante un objet portable. Le dit objet portable permet: - de déterminer la direction de déplacement de la personne non ou mal voyante par rapport à la direction d'un repère d'orientation, notamment le nord magnétique, - de sélectionner une destination, - de recevoir les informations d'orientation émises relatives au trajet à suivre pour atteindre la destination sélectionnée, - de calculer la direction à suivre en fonction de la direction du repère d'orientation, de la destination sélectionnée et des informations d'orientation reçues relatives au trajet à suivre, - de transmettre à la personne non ou au mal voyante la direction à suivre, notamment par des signaux audios ou des informations tactiles. Dans une deuxième forme de réalisation, le dit procédé consiste à mettre à la disposition de la personne non ou mal voyante un objet portable permettant: - de déterminer la distance de référence à laquelle se trouve l'objet portable par rapport au sol - de calculer la distance à laquelle se trouve, par rapport à l'objet portable, un obstacle situé sur le chemin de la personne non ou mal voyante, - de comparer la distance de l'obstacle à la distance de référence et de détecter les obstacles en creux et/ou les obstacles en relief. - de transmettre à la personne non ou au mal voyante les caractéristiques topographiques de l'obstacle situé sur son chemin, notamment par des informations tactiles. L'invention concerne également un système permettant aux personnes non ou mal voyantes de s'orienter et de se diriger dans un environnement inconnu. Le dit système comprend des moyens pour téléinformer, au moyen d'un senseur portable notamment tactile ou audio, la personne non ou mal voyante du trajet qu'elle doit suivre pour se rendre d'un point à un autre, en évitant les obstacles. Dans une première forme de réalisation, le dit système comprend: - d'une part, une pluralité d'émetteurs, se présentant notamment sous la forme de pastilles jalonnant le parcours à emprunter par les personnes non ou mal voyantes, comportant des moyens d'émission d'informations d'orientation relatives à l'emplacement où elles sont disposées et au trajet à suivre, d'autre part, un objet portable mis à la disposition des personnes non ou mal voyantes. Le dit objet portable comporte: - des moyens pour déterminer la direction de déplacement des personnes non ou mal voyantes par rapport à la direction d'un repère d'orientation, notamment une boussole, - des moyens pour sélectionner une destination, - des moyens de réception des informations émises par les émetteurs, - des moyens de calcul de la direction à suivre en fonction de la direction du repère d'orientation, de la destination sélectionnée et des informations émises par les émetteurs, - des moyens de transmission aux personnes non ou au mal voyantes de la direction à suivre, notamment des moyens tactiles ou des moyens audio. Dans une deuxième forme de réalisation, le dit système comprend un objet portable, mis à la disposition de la personne non ou mal voyante. Le dit objet portable comporte: - des moyens pour déterminer la distance de référence à laquelle il se trouve par rapport au sol, - des moyens pour calculer la distance à laquelle se trouve, par rapport à l'objet portable, un obstacle situé sur le chemin de la personne non ou mal voyante, - des moyens pour comparer la distance de l'obstacle à la distance de référence et pour détecter les obstacles en creux et/ou les obstacles en relief. des moyens pour transmettre à la personne non ou au mal voyante les caractéristiques topographiques de l'obstacle situé sur son chemin, notamment par des informations tactiles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description de variantes de réalisation de l'invention, données à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et de: - la figure 1 présentant une vue de dessus du boîtier tactile, - la figure 2 présentant, sous la forme de bloc diagramme, le schéma fonctionnel du système de guidage de la personne non voyante, - la figure 3 présentant une vue schématique d'une pastille émettrice, - la figure 4 présentant une vue schématique du hall d'accueil et d'un couloir de métro et dans lequel progresse la personne non voyante muni d'un boîtier tactile. Elles figures 5, 6, 7 et 8 présentant une vue schématique de la personne non voyante utilisant une canne télémétrique munie d'un senseur tactile pour repérer les obstacles en creux ou en relief situés sur son chemin, On va maintenant décrire la figure 1 qui représente une vue de dessus du boîtier tactile. Le boîtier tactile 1 de forme semi-cylindrique est de préférence monté sur la canne de la personne non voyante et placé à portée de sa main. Le boîtier tactile 1 comprend un curseur 2 tactile (que la personne non ou mal voyante peut sentir au toucher). Ce curseur pivote autour d'un axe 3 de plus 90" ou de moins 90" respectivement vers la droite ou vers la gauche, par rapport à l'axe médian 4 du boîtier tactile 1. Par convention, lorsque le curseur 2 est orienté selon l'axe médian 4 du boîtier tactile 1, la personne non ou mal voyante sait quelle progresse dans la bonne direction. On va maintenant décrire la figure 2 qui représente, sous la forme de bloc diagramme, le schéma fonctionnel du système de guidage de la personne non voyante. Le curseur 2 est actionné par un moteur 5, dont la rotation est contrôlé par un microprocesseur 6. Ce microprocesseur reçoit les données d'orientation provenant des pastilles 20 (voir figure 3) via une antenne 7 et un récepteur 8. Le microprocesseur 6 contrôle l'émission du champ électromagnétique généré par l'émetteur 9 et l'antenne 7. Le système de guidage comporte également une boussole électronique 10. Une alimentation électrique (non représentée), notamment une pile ou une batterie rechargeable fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement du système de guidage et à la création du champ électromagnétique émis par l'antenne 7. De préférence le microprocesseur 6, l'antenne 7, le récepteur 8, l'émetteur 9, la boussole électronique 10 et l'alimentation électrique sont montés dans une boite ll que la personne non voyante porte à la hanche ou dans le dos (figure 4 et 5). La boussole électronique 10 fournit en permanence au microprocesseur 6 les données lui permettant de calculer l'angle que fait le plan médian de la personne non voyante avec le Nord Magnétique (NM) 12. Le boîtier tactile 1 monté sur la canne de la personne non voyante est interconnecté avec la boite 11 par des liaisons souples (câbles ou liaisons électromagnétiques). Ainsi les données calculées par le microprocesseur 6 peuvent être transmises au moteur 5 actionnant le curseur 2 lorsque la personne non voyante progresse en balayant la zone devant elle avec sa canne. I1 est important de rappeler avant de poursuivre la description que, par convention, lorsque la personne non ou mal voyante progresse dans la bonne direction le curseur 2 est situé sur l'axe médian 4 du boîtier tactile 1. Même si la personne non voyante tourne sa main et sa canne vers la droite sans faire pivoter son corps, le curseur 2 reste sur l'axe médian 4 du boîtier tactile 1. Toutefois, pour plus de commodité la personne non voyante pourra déplacer sa main tenant la canne de telle sorte que l'axe médian 4 du boîtier tactile 1 soit perpendiculaire à la direction de ses épaules et parallèle à la direction de progression. En effet, lorsque le boîtier tactile occupe cette position le curseur 2 est orienté dans la direction de progression. Dans la suite de la description on supposera que la boîtier tactile occupe cette position. On va maintenant décrire la figure 3 qui représente une vue schématique d'une pastille émettrice. Les pastilles électroniques 20 fonctionnent sans apport d'énergie et sont peu coûteuses à fabriquer. Ainsi qu'on le verra en se référant à la figure 4, elles sont disposées le long du trajet que doit emprunter la personne non ou mal voyante. Elles peuvent être collées par exemple aux murs des couloirs du métro. Elles reçoivent leur énergie du champ électromagnétique émis par l'antenne 7 de la boite 11 par l'intermédiaire d'une bobine d'induction 21. Le courant alternatif provenant de la bobine 21 est redressé par un redresseur 22 de manière à produire la courant continu nécessaire au fonctionnement du circuit électronique contenu dans la pastille. Le circuit d'horloge 23 extrait du signal capté par la bobine 21 un signal d'horloge qui pilote un séquenceur 24. Le séquenceur 24 fournit les signaux d'adresses de la mémoire 25 (contenant les données d'orientation à transmettre) ainsi que les signaux nécessaires au codage par l'encodeur 26 des données émises par la pastille 20. L'encodeur 26 contrôle le fonctionnement du modulateur 27. Celui-ci génère le courant électrique qui module le champ électromagnétique émis par la bobine 21 en fonction des données d'orientation à transmettre. Grâce à cette combinaison de moyens, les pastilles 20 émettent un code composé de deux parties: - la première partie (une lettre) correspond au trajet choisi par la personne non voyante. - la seconde partie ( un nombre) correspond à la direction à suivre. Le nombre varie de 0 à 12 selon la table de correspondance suivante avec l'angle (calculé dans le sens trigonométrique) formé par la direction à suivre 17 avec la direction du Nord Magnétique (NM) 12 : Nombre Angle Nombre Angle 0 + 1800 8 -30" 1 + 1600 9 -60" 2 + 1200 10 -90" 5 + 60 11-120 6 + 30 12 1600 7 0 On va maintenant décrire le fonctionnement du système selon l'invention. La situation choisie ici est celle du métro parisien, mais le système est fonctionnel et applicable à toute infrastructure. ll peut être adapté à la rue, à un immeuble, etc. La figure 4 représente une vue schématique du hall d'accueil et d'un couloir de métro La personne non voyante 40 arrive dans le hall 41 de la station de départ. Dans ce dernier est disposé un émetteur radio 42 à faible portée qui défile en boucle un message indiquant les différentes destinations où il peut se rendre. A chaque trajet est associé une lettre. Exemple de message: "Vous êtes à la station Odéon devant les guichets principaux vous avez le choix d'aller sur le quai direction gare d'Austerlitz lettre A le quai direction Boulogne lettre B le quai direction porte de Clignancourt lettre C ou sur le quai direction porte d'Orléans lettre D" La boite 11, portée à la hanche par la personne non voyante, comporte également un récepteur 8 et un haut parleur 15. Elle peut ainsi entendre le message émis par l'émetteur radio 42. La boite 11 comporte un clavier 16 sur lequel sont disposés des boutons portant des lettres, en analogie à celles citées lors du message, correspondant aux différentes destinations possibles. A la suite de l'écoute du message, une fois la destination choisie, la personne non voyante sélectionne, grâce aux boutons du clavier 16, la lettre associée au trajet choisi. Si par exemple il veut se rendre sur le quai de la rame menant à la direction Boulogne, il va appuyer sur le bouton portant la lettre B. La phase de guidage commence une fois la destination sélectionnée ainsi qu'il vient d'être décrit ci-dessus. Le champ électromagnétique créé par l'émetteur 9 et l'antenne 7 excite la pastille 43a située dans le hall. Le microprocesseur 6 reçoit, analyse et mémorise dans sa zone mémoire le code en deux parties émis par la pastille 43a. Dans l'exemple décrit, la première partie, la lettre (ici le B), correspond bien à la destination enregistrée. Au stade (a) de la progression, au départ dans l'exemple décrit, l'angle formé par la direction à suivre 44 et le Nord Magnétique 12 est de - 30". La pastille 43a émettra donc le nombre 8 (voir table de correspondance ci-dessus). La personne non voyante 40 progresse dans la direction 45a et l'angle formé par la direction de progression 45a et la direction du Nord Magnétique 12 est de - 60". Le curseur tactile 2 est situé selon l'axe médian du boîtier, c'est-à-dire selon la direction de progression 45a. On a représenté sur la droite de la personne non voyante 40 une vue agrandie du boîtier tactile 1 au stade (a) de la progression. I1 apparaît que la direction de progression de la personne non voyante n'est pas la bonne. Elle fait un angle avec la direction à suivre que l'on peut calculer selon l'équation algébrique : angle (direction à suivre, direction de progression) = angle (direction de progression, direction du Nord Magnétique) - angle (direction à suivre, direction du Nord Magnétique) Soit, dans le cas considéré, un angle de :-60 - (- 30")= - 30". Le microprocesseur 6 calcule cet angle et envoie au moteur 5 l'instruction selon laquelle il doit faire tourner le curseur 2 (vers la gauche) d'un angle opposé, égal à + 30 , de telle sorte qu'il soit de nouveau aligné avec la direction à suivre. La personne non voyante sent le curseur tourner vers sa gauche et pivote elle-même dans le même sens. Au fur et à mesure que la personne non voyante pivote le microprocesseur recalcule l'angle dont doit tourner le curseur 2. Lorsque la personne non voyante aura pivoté d'un angle de + 30 , l'angle formé par la direction de progression avec le Nord Magnétique sera de - 30". Le microprocesseur vérifiera alors, en appliquant l'équation ci-dessus, que l'angle entre la direction de progression et la direction à suivre est nul : - 300 -(-30") = 00. Le curseur reste en position médiane. On notera que le microprocesseur 6 calcule en permanence l'angle entre la direction de progression et la direction à suivre (mémorisée dans la zone mémoire du microprocesseur ainsi qu'il vient d'être décrit ci-dessus). Tout écart entraînera une rotation du curseur 2 dont la personne non voyante sera immédiatement avertie. Si suite à un incident de parcours (une bousculade), la personne non voyante s'écarte de sa trajectoire en pivotant sur elle-même, elle sera donc ramenée dans la bonne direction, selon le même processus que celui décrit au stade (a). La personne non voyante poursuit sa progression et s'engage dans le couloir 46. Lorsqu'elle parvient à proximité de la pastille 43b, stade (b), le microprocesseur 6 reçoit de nouvelles indications d'orientation. Dans l'exemple décrit, le code émis par la pastille 43b est toujours le nombre 8, ce qui signifie que la direction à suivre 44, n'a pas changé par rapport à la direction du Nord Magnétique et forme avec celle-ci un angle de - 30". Par hypothèse, la personne non voyante n'a pas changé de direction et se déplace dans une direction 45b formant toujours le même angle de - 30" avec la direction du Nord Magnétique. Le microprocesseur calcule, ainsi que cela a été décrit précédemment, l'angle entre la direction de progression et la direction à suivre. Comme celui-ci est nul, le curseur reste en position médiane. La personne non voyante sait alors qu'elle doit poursuivre sa progression sans changer de direction. Lorsque la personne non voyante arrive à proximité de la pastille 43c, le microprocesseur reçoit l'indication de code : nombre 6. Ce qui signifie que la direction à suivre 47 fait un angle de + 30 par rapport à la direction du Nord Magnétique 12. Comme auparavant elle progressait dans une direction 45b qui faisait un angle de - 300 par rapport à la direction du Nord Magnétique 12, le microprocesseur 6 en déduit, par application de l'équation: angle (direction à suivre, direction de progression) = angle (direction de progression, direction du Nord Magnétique) - angle (direction à suivre, direction du Nord Magnétique), l'angle de la direction à suivre 47 par rapport à la direction de progression 45b soit - 300 - (+ 300) = - 600. Le microprocesseur 6 envoie au moteur 5 l'instruction selon laquelle il doit faire tourner le curseur 2 (vers la gauche) d'un angle opposé, égal à + 60 , de telle sorte qu'il soit de nouveau aligné avec la direction à suivre. La personne non voyante sent le curseur tourner sous ses doigts et pivote vers sa gauche. La figure 4 représente la personne non voyante en train de pivoter en même temps qu'elle avance. Elle est dans une position intermédiaire, le curseur tactile 2 est encore à gauche de l'axe médian 4 du boîtier qui est également parallèle à la direction de progression 45c. La personne non voyante sait qu'elle doit poursuivre sa progression en avant, en continuant à pivoter. Elle peut s'aider de sa canne pour repérer l'arrête 50 du couloir qu'elle doit contourner. Lorsqu'elle arrive à proximité de la pastille 43d, elle reçoit le code nombre 6 ce qui signifie que la direction à suivre 47 fait toujours un angle de + 30 par rapport à la direction du Nord Magnétique 12. Comme elle a continué à pivoter, sa nouvelle direction de progression 45d fait désormais un angle de + 30 par rapport à la direction du Nord Magnétique 12. Le microprocesseur 6 en déduit que l'angle de la direction à suivre 47 par rapport à la direction de progression 45d est de : + 300 - (+ 30 ) = 00. Le microprocesseur 6 n'envoie aucune instruction au moteur 5. Le curseur 2 est dirigé selon l'axe médian 4 du boîtier 1. La personne non voyante sait qu'elle doit poursuivre sa progression en avant sans dévier de sa direction. Dans l'exemple illustré par la figure 4, l'angle formé par la direction de progression avec la direction à suivre est compris entre - 90" et + 900. Dans le cas où cet angle est égal ou supérieur à 90" ou égal ou inférieur à - 90", par convention le microprocesseur actionnera le moteur de telle sorte que le curseur 2 soit respectivement déplacé jusqu'à l'extrémité droite ou à l'extrémité gauche du boîtier. La personne non voyante saura alors qu'elle doit pivoter d'au moins 90" sur sa droite ou sur sa gauche. On est donc ramené au cas illustré par la figure 4 où l'angle formé par la direction de progression avec la direction à suivre est compris entre - 90" et + 900. Le curseur ne pivote pas lorsque la personne non voyante progresse en ligne droite dans la bonne direction. Ensuite tout le long du trajet pour les bifurcations ou les tournants le même procédé est appliqué. Devant chaque fourche, tournant ou changement de direction, sont collées des pastilles émettrices. Le récepteur 8 reçoit les codes. Une fois reconnu le code du trajet (toujours la lettre B), le calculateur détermine, à partir du nombre émis, l'angle dont doit pivoter le curseur actionné par le moteur. ll est important de noter que cette information est d'autant plus simple à obtenir que le boîtier tactile est disposé au niveau de la poignée de la canne, sous ses doigts. C'est donc par un simple mouvement de ce dernier que la personne non voyante est constamment informée des déplacements qu'elle doit effectuer pour atteindre son but, sans aucune nuisance sonore. A l'arrivée, un autre émetteur radio du même type que l'émetteur radio 42 ci-dessus décrit informe l'usager de l'endroit où il se trouve, car dans le cas du métro comme dans beaucoup de lieux, les extrémités des trajets sont à la fois des départs et des arrivées, selon le chemin qui y conduit. On va maintenant décrire, en se référant aux figures 5, 6, et 7, la canne télémétrique permettant aux personnes non voyantes de se rendre d'un point à un autre en évitant les obstacles situés sur leur chemin. Les personnes non voyantes craignent de ne pas savoir où se situent les trous et les petits obstacles qui fleurissent sur les trottoirs, ou les dangers qui pourraient survenir, qu'elles seraient incapables de détecter malgré leur faculté très poussée de perception des environnements dans lesquels elles évoluent. Ces obstacles peuvent être les quilles pour empêcher les voitures de se garer, les poteaux de signalisation, les marches des trottoirs, ou les creux ainsi que parfois certaines personnes se déplaçant vers eux trop vite, dont l'inattention mène parfois à la collision. Le mètre électronique 51, du type laser, est fixé sur une canne 52, légèrement inclinée par rapport à l'horizontale. I1 permet au non voyant de balayer une certaine zone devant lui et de calculer la distance de référence entre le mètre électronique 51 et le sol 53. Si, ainsi que cela est représenté sur la figure 6, un trou 54 a été creusé dans le sol 53, la distance entre le mètre électronique 51 sera forcement supérieure à la distance de référence. Si figure 7, à la place du trou, il existe un poteau ou une quille 55, la distance entre le mètre électronique et l'obstacle sera inférieure à la distance de référence. La comparaison de la distance mesurée à la distance de référence permet donc de déterminer s'il s'agit d'un obstacle de type "cavité" ou d'un obstacle de type "en relief'. Selon les différences mesurées, les obstacles sont classés par ordre de difficulté. I1 est possible d'informer la personne non voyante en actionnant, en fonction des mesures effectuées par le mètre électronique 51, un élément tactile tel que le curseur 2a du boîtier 1 (figure 8). Par convention un déplacement vers l'avant du curseur 2a signifie que l'obstacle est en creux, un déplacement vers l'arrière du curseur 2a signifie que l'obstacle est en relief. Plus le déplacement est important plus l'amplitude de l'obstacle est grande. Dans l'exemple qui a été décrit, le moyen pour déterminer la direction d'un repère d'orientation est une boussole. D'autres moyens sont envisageables notamment un gyroscope. I1 est également possible d'utiliser des satellites ou des balises émettrices situées au sol. Grâce aux signaux émis par ces satellites ou ces balises et reçus simultanément par le microprocesseur porté par la personne non voyante, sa position et sa direction de déplacement peuvent être déterminés par rapport à un plan des lieux où elle se trouve. Ce plan peut être mis à la disposition de la personne non ou mal voyante sous la forme d'un CD ROM lu par un lecteur portable. I1 peut également être télétransmis par des émetteurs disposés de telle sorte que leurs émissions puissent être reçues par l'équipement électronique que la personne non ou mal voyante transporte avec elle. Revendications 1. Procédé permettant aux personnes non ou mal voyantes (40) de s'orienter et de se diriger dans un environnement inconnu (41, 46), le dit procédé consistant : - à émettre (20), tout au long du parcours (41, 46) que la personne non ou mal voyante empreinte, des informations d'orientation relatives au trajet à suivre pour atteindre la destination sélectionnée par la personne non ou mal voyante; - à mettre à la disposition de la personne non ou mal voyante un objet portable (1,11) permettant: * de déterminer la direction de déplacement (45a, 45b, 45c, 45d) de la personne non ou mal voyante (40) par rapport à la direction d'un repère d'orientation (12), notamment le nord magnétique, * de sélectionner (16) une destination, * de recevoir (7, 8) les informations d'orientation émises relatives au trajet à suivre pour atteindre la destination sélectionnée, * de calculer (6) la direction à suivre (17, 44, 47) en fonction de la direction du repère d'orientation (12), de la destination sélectionnée et des informations d'orientation reçues relatives au trajet à suivre, * de transmettre (2, 15) à la personne non ou au mal voyante (40) la direction à suivre, notamment par des signaux audios ou des informations tactiles. 2. Système permettant aux personnes non ou mal voyantes (40) de s'orienter et de se diriger dans un environnement inconnu (41, 46) le dit système comprenant : - d'une part, une pluralité d'émetteurs (20, 43a, 43b, 43c, 43d) se présentant notamment sous la forme de pastilles, jalonnant le parcours (41, 46) à emprunter par les personnes non ou mal voyantes, comportant des moyens d'émission (26, 27) d'informations d'orientation (25) relatives à l'emplacement où elles sont disposées et au trajet à suivre, d'autre part, un objet portable (1, 11) mis à la disposition des personnes non ou mal voyantes comportant (40), * des moyens pour déterminer (6) la direction de déplacement (45a, 45b, 45c, 45d) des personnes non ou mal voyantes par rapport à la direction d'un repère d'orientation (12), notamment une boussole, * des moyens pour sélectionner (16) une destination, * des moyens de réception (7, 8) des informations émises par les émetteurs (20), * des moyens de calcul (6) de la direction à suivre (17, 44, 47) en fonction de la direction du repère d'orientation (12), de la destination sélectionnée et des informations émises par les émetteurs (20), * des moyens de transmission (2) aux personnes non ou au mal voyantes (40) de la direction à suivre (17, 44, 47), notamment des moyens tactiles ou des moyens audios