Brevet FR2819906A1 — publié le 20020726

DISPOSITIF D'INTERACTION AVEC UN MICRO-ORDINATEUR. L'invention concerne un dispositif d'intéraction avec un micro-ordinateur, plus particulièrement destiné aux enfants débutants en vue de l'utilisation d'un microordinateur et d'une familiarisation à l'informatique. A tout micro-ordinateur, est traditionnellement associé un clavier, ainsi qu'un écran. Or, un tel clavier comporte environ une centaine de touches, de sorte qu'il s'avère inadapté aux très jeunes enfants, tant au niveau des fonctions qu'au niveau mécanique des touches. Il implique en effet, outre une parfaite connaissance des lettres, des chiffres et des différents signes apparaissant sur les touches, également une certaine agilité au niveau des doigts, constituant un problème d'ergonomie pour l'enfant. On a décrit dans le document FR-A-2 763 408, une interface adaptable à un clavier d'ordinateur, constituée d'un clavier auxiliaire, apte à se substituer au clavier principal du micro-ordinateur, et recouvrant totalement la surface supérieure de ce dernier. Ce surclavier comprend un nombre limité de touches, et est muni de moyens de fixation sur clavier principal. Les touches de ce clavier auxiliaire sont munies d'organes de transmission du mouvement d'enfoncement au niveau de certaines touches du clavier principal, de telle sorte à générer, bien évidemment en fonction des logiciels chargés dans l'unité centrale du micro-ordinateur, des réactions déterminées de l'ordinateur. Incontestablement, cette interface permet de familiariser les jeunes enfants avec l'aspect ludique de micro-ordinateurs. L'objet de l'invention est de proposer une interface avec un ordinateur, notamment par le biais du clavier associé à l'ordinateur, et plus spécifiquement avec la génération de micro-ordinateurs compatibles PC ou autres standards du type multimédia. L'objectif de la présente invention est d'optimiser l'interaction enfant-ordinateur, en cumulant cette intéractivité avec des jouets situés dans le voisinage du microordinateur, donc de l'enfant. Ce dispositif d'intéraction avec un micro-ordinateur, adaptable sur le clavier de celuici, est muni de capteurs, propres à recevoir un signal émis par un jouet ou un utilisateur, et est susceptible de transférer en fonction du signal reçu, un autre signal au micro-ordinateur, notamment par le biais de touches. De fait, l'invention consiste essentiellement à munir le clavier d'interfaçage ou clavier auxiliaire constitutif du dispositif d'interaction, de capteurs propres à capter des signaux de toute nature, susceptible d'être émis par des jouets, bien évidemment munis d'émetteurs voire de récepteurs appropriés, pour ainsi engendrer une action du microordinateur. Ces signaux, ainsi que déjà dit, peuvent être de différentes natures, et notamment lumineux, sonores voire radio-fréquence. Dans le cadre de signaux lumineux, ceux-ci peuvent être constitués par la modulation du niveau lumineux émis par les diodes électroluminescentes de signalisation du clavier associées au micro-ordinateur, ou d'une partie de l'écran, également associée au micro-ordinateur. Dans cette hypothèse, le dispositif d'intéraction dispose de photo-détecteurs, susceptibles de capter ce signal lumineux et de le transformer en signal électrique émis en direction du jouet ou se traduisant par l'émission de bruits pas ledit dispositif. Avantageusement, le dispositif d'intéraction est muni d'un micro-contrôleur, destiné à gérer ces différentes phases d'interaction. Il peut en outre intégrer un logiciel d'analyse et de reconnaissance vocale, afin de transformer les signaux sonores, et notamment constitués par la voix de l'enfant, en signaux électriques, intelligibles par le micro-ordinateur, et donc susceptibles d'optimiser encore le caractère interactif de l'ensemble. Selon l'invention, les touches du dispositif d'intéraction sont chacune munies d'un organe de transmission du mouvement d'enfoncement à au moins une touche du clavier du micro-ordinateur ; ces organes de transmission sont motorisés au moyen d'actionneurs intégrés dans ledit dispositif d'intéraction sous l'action des signaux reçus du jouet ou de l'utilisateur. Dans une telle hypothèse, le dispositif d'intéraction est muni d'une alimentation électrique autonome, telle que pile, batterie, etc... Selon une version avantageuse de l'invention, le dispositif d'intéraction comporte en outre une liaison électrique au port USB, à la sortie série ou parallèle du microordinateur, ce dernier assurant par ce biais son alimentation électrique. Il intègre alors un organe de mise en forme des signaux captés, intégré par exemple au sein du micro-controleur, propre à rendre intelligibles ces signaux par le microordinateur. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique du dispositif d'intéraction avec le clavier d'un micro-ordinateur conforme à l'invention. La figure 2 est une illustration de l'interactivité enfant-jouet par l'intermédiaire du surclavier conforme à l'invention ; La figure 3 est une représentation schématique dans l'espace de l'intégration du surclavier conforme à l'invention avec un micro-ordinateur de type PC. Les figures 4 et 5 illustrent schématiquement la liaison mécanique entre le dispositif conforme à l'invention et le clavier d'un micro-ordinateur, respectivement en mode actionné et en mode non actionné. Le dispositif d'intéraction conforme à l'invention porte la référence générale (2) au sein de la figure 1. Il vient se fixer ou se poser sur le clavier traditionnel (1), associé au micro-ordinateur, du type PC. Ce dispositif d'intéraction (2) ou surclavier, de forme sensiblement parallélépipèdique, vient se caler sur le périmètre aux dimensions standards du clavier (1), et vient au moins recouvrir le bloc alphanumérique dudit clavier (1), assurant ainsi sa protection, et empêchant un enfant d'avoir accès aux touches du clavier (1). On a ainsi représenté ce calage par les quatre flèches verticales dirigées vers le bas. Ce surclavier (2) comporte un nombre limité de touches (3), de dimensions plus importantes que les touches d'un clavier traditionnel, et surtout de formes variées (étoile, rond, carré, etc....), voire de couleurs et de textures diverses, dans l'objectif de rendre plus attrayant le surclavier, et surtout plus ergonomique, en relation avec l'âge de l'enfant. Avantageusement, ces touches (3) sont munies d'un capot, portant des figurines ou des motifs interchangeables. Ces capots sont donc choisis en fonction du jeu décrit par le programme chargé dans le micro-ordinateur. Chacune de ces touches (3) est munie d'un plot vertical (10), destiné à venir en contact avec une touche (11) du clavier (1) associé au micro-ordinateur. De fait, chacune des touches (3) est susceptible de se translater verticalement selon une course équivalente à la course de translation de la touche du clavier (1) à laquelle elle se trouve associée par le biais dudit plot. De la sorte, chaque touche (3) est susceptible de transmettre une impulsion à la touche (11) du clavier (1) qu'elle recouvre. En l'absence de contrainte externe, la touche (3) reprend sa position initiale, c'est à dire non activante, de par l'effet d'un ressort (12), intégré au sein de la touche (3), et prenant appui sur le surclavier (2). Le surclavier (2) a donc d'ores et déjà pour fonction de sélectionner et de limiter le nombres de touches accessibles sur le clavier (1) associé au micro-ordinateur. Il simplifie et rend intuitif son usage, pour un enfant débutant l'informatique, sans qu'il sache lire ou écrire. Selon l'invention, les touches (3) du surclavier (2) sont munies d'un organe de transmission du mouvement d'enfoncement (non représenté), cet organe de transmission étant motorisé au moyen d'actionneurs intégrés dans le dispositif d'intéraction (2). Ces actionneurs peuvent être constitués de vérins électriques à vis, à cire, de vérins électropneumatiques, magnéto-strictif, piézo-électriques, linéaires synchrone ou asynchrone, voire par électro-aimant. Ils sont activés par des capteurs, tels que récepteurs radio, photo-détecteurs, micros, propres à transformer respectivement une onde radio, un signal lumineux ou une onde sonore en un signal électrique, et corollairement, induire l'actionnement des plots associés aux touches (3). Ainsi que déjà dit, le dispositif d'interaction de l'invention est destiné à constituer une interface pour le contrôle à distance ou la télé-opération d'un programme ou logiciel chargé dans le micro-ordinateur. Pour ce faire, le dispositif d'intéraction est muni d'un circuit d'interfaçage et de mise en forme des signaux, géré par un micro-contrôleur intégré, pour ainsi assurer la gestion de l'échange de données. Selon une version avantageuse de l'invention, les touches (3) peuvent en outre être munies d'un organe lumineux, actionnables sur injonction du micro-ordinateur en fonction de la progression de l'interaction, et dans l'objectif d'induire l'actionnement de la touche en question par l'enfant. Le dispositif d'intéraction (2) est muni d'une source d'alimentation électrique autonome (non représentée), typiquement constitué de piles ou batteries. Les différents capteurs ou récepteurs sont destinés à permettre l'interaction avec les jouets qu'utilise l'enfant dans l'environnement de l'ordinateur, permettant ainsi une intéraction entre l'enfant à distance et le programme introduit dans le microordinateur. Selon l'invention, un signal reçu et identifié par le surclavier (2) commande l'actionnement du ou des plots motorisés du dispositif d'intéraction (2), induisant l'actionnement de la ou des touches correspondantes du clavier (1), et corollairement, une action définie de l'ordinateur associé. On a représenté sur la figure 1, un récepteur radio (6), par exemple de type RFID (récepteurs d'induction magnétique, pour une communication de courte distance par champ magnétique modulé), microphone-haut parleur, et un récepteur infrarouge (5). De tels récepteurs sont également susceptibles dans une version évoluée de faire émetteur, afin de renvoyer vers le jouet des signaux compréhensibles par celui-ci, pour optimiser le caractère intéractif de ces jouets. Selon une version évoluée de l'invention, le surclavier (2) est muni d'un photodétecteur (9), destiné à capter un signal lumineux émanant par exemple des diodes (7), traditionnellement présentes au dessus du bloc numérique du clavier (1), et signalant le verrouillage du bloc numérique, le verrouillage du clavier alphanumérique en mode majuscule, etc.. Ces diodes sont pilotées par un programme dit routine du système d'exploitation de l'ordinateur, qu'un logiciel de jeu chargé dans l'ordinateur peut piloter, afin de transmettre les signaux utiles à une animation interactive avec le surclavier (2). Les capteurs photoélectriques (5) captent les signaux binaires séquentiels, et ceux-ci sont interprétés par le micro-contrôleur intégré dans le surclavier (2), qui régit l'actionnement des touches (3) ou l'émission de bruitages, par exemple. Un tel photo-détecteur peut également être positionné, par exemple sur une tige solidaire dudit surclavier (2) orientable en direction de l'écran associé à l'ordinateur, ou au centre d'une ventouse collée sur ledit écran, de telle sorte à capter une partie de l'écran. Les signaux captés se présentent sous la forme d'une modulation d'intensité de la zone considérée de l'écran sous forme séquentielle, et gérée par un logiciel chargé dans l'ordinateur. Ils induisent l'émission de signaux par ledit surclavier (2) en direction des jouets l'environnant Comme déjà précisé, le surclavier (2) est également susceptible de réagir à la voix de l'enfant pendant le déroulement du jeu, et à distance. Il interprète et transmet les ordres énoncés par l'enfant à l'ordinateur, en commandant les plots motorisés associés aux touches (3). Ainsi, à proximité de l'ordinateur, l'enfant interagit avec l'ordinateur, en énonçant des commandes contextuelles en fonction du jeu. Cette fonction est optimisée par l'intégration au clavier d'un microphone optimisé pour sa qualité de réception. Un tel microphone est par exemple connecté sur le port d'entrée de l'ordinateur. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le dispositif d'intéraction ou surclavier (2) est relié au micro-ordinateur par une liaison électrique (8) amovible, notamment au port USB, mais une telle liaison est également envisageable à la sortie série ou parallèle de l'unité centrale. Dans cette forme de réalisation, le dispositif d'intéraction ne nécessite plus de source d'alimentation électrique puisqu'il est alimenté en électricité par le biais de cette connexion électrique. Ainsi, tous les signaux captés ou émis par le surclavier transitent par le cordon (8). Un signal reçu et identifié au niveau du dispositif d'intéraction (2), est géré par le microcontrôleur précité, et est converti en signal numérique, et transféré à l'ordinateur via le cordon USB. On augmente de la sorte le débit d'échanges d'informations. Il va être décrit ci-après un exemple d'application du dispositif conforme à l'invention. Il s'agit en l'espèce d'un porteur interactif. On équipe le porteur, typiquement un tracteur pour enfant, avec des contacts (tout ou rien) reliés à un émetteur. Ils correspondent aux fonctions suivantes : 'volant tourné à gauche ; 'volant tourné à droite ; 'avertisseur ; * vitesse N (neutre : arrêt) ; * vitesse-1 : marche arrière ; . vitesse 1 : marche avant ; * appui sur accélérateur. Selon le degré de perfectionnement, certains de ces contacts peuvent être remplacés par des capteurs analogiques, par exemple pour le contrôle du volant ou de l'accélérateur, optimisant le caractère interactif. Ces différents capteurs transmettent directement au dispositif conforme à l'invention les informations en relation avec leur fonction : * rotation du volant ; * utilisation de l'avertisseur ; . sélection d'une vitesse ; * appui sur l'accélérateur. Ainsi, ces interactions se caractérisent de la manière suivante : L'enfant étant assis sur son porteur, est à même de visualiser sur l'écran du microordinateur ses différentes actions : ainsi, en tournant le volant à gauche, il visualise le défilement du paysage en direction de la gauche sur l'écran. Quand il sélectionne la marche arrière, l'impression de reculer se matérialise sur l'écran. Dans une version évoluée, l'impression tridimensionnelle peut être rendue sur l'écran. Corollairement, l'ordinateur peut émettre des bruitages correspondant aux différentes situations, et notamment aux phase d'accélération et de décélération, mais peut également émettre des consignes en fonction des actions de l'enfant. Une simulation du type course automobile peut également être envisagée, et ce, avec un ou plusieurs porteurs en interaction avec l'ordinateur. Dans la version où un seul porteur est en interaction, l'enfant conduit son porteur, qu'il visualise sur l'écran. Il fait la course avec d'autres porteurs virtuels, également représentés sur l'écran. Dans la version où plusieurs porteurs sont en interaction avec l'ordinateur, chaque joueur est représenté par un véhicule sur l'écran. La connexion entre les porteurs et l'ordinateur s'effectue soit en local, ainsi que déjà décrit, soit par connexion internet. En outre, l'interaction peut être optimisée en positionnant un enfant au clavier. Lorsque certaines touches sont actionnées, des événements nouveaux sont générés, du type apparition d'obstacles sur la voie, etc. On conçoit dès lors tout l'intérêt du dispositif conforme à l'invention, dans le cadre d'une optimisation du caractère interactif de l'ensemble ainsi réalisé, induisant tout naturellement l'enfant à se familiariser avec l'informatique de manière ludique. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'interaction avec un micro-ordinateur, adaptable sur le clavier (1) de celui-ci, caractérisé en ce qu'il est muni de capteurs, propres à recevoir un signal émis par un jouet ou un utilisateur, et en ce qu'il est susceptible de transférer en fonction du ou des signaux ainsi reçus, un autre signal au micro-ordinateur auquel il est adapté, de telle sorte à générer une action de la part de celui-ci. 2. Dispositif d'interaction avec un micro-ordinateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux qu'il est susceptible de capter sont de nature lumineuse, sonore, voire radio-fréquence. 3. Dispositif d'interaction avec un micro-ordinateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est susceptible d'émettre des signaux en direction des jouets présents dans son environnement, sur injonction du micro-ordinateur, en relation avec l'interaction résultant avec celui-ci. 4. Dispositif d'interaction avec un micro-ordinateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il intègre un micro-contrôleur, destiné à gérer les différentes phases d'interaction, tant en direction du micro-ordinateur qu'en direction des jouets ou de l'utilisateur. 5. Dispositif d'interaction avec un micro-ordinateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un clavier d'interfaçage ou clavier auxiliaire (2), venant se caler sur le clavier (1) associé au micro-ordinateur, empêchant l'accès par l'utilisateur au moins au bloc alphanumérique dudit clavier (1). 6. Dispositif d'interaction avec un micro-ordinateur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des touches (3), munies chacune d'un organe de transmission (10) du mouvement d'enfoncement à au moins une touche (11) du clavier (1) du micro-ordinateur, ces organes de transmission étant motorisés au moyen d'actionneurs intégrés dans le surclavier (2) sous l'action des signaux reçus en provenance du jouet ou de l'utilisateur. 7. Dispositif d'interaction avec un micro-ordinateur selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il intègre une alimentation électrique autonome, telle que pile, batterie. 8. Dispositif d'interaction avec un micro-ordinateur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il intègre un ou plusieurs capteurs optiques (5,9), dirigés en direction d'une zone de l'écran associé au micro-ordinateur ou en direction des diodes électroluminescentes (7) intégrées dans la clavier (1), et destinés à détecter une modulation séquentielle de la lumière au niveau de ces deux entités, de telle sorte à générer l'émission de signaux en direction des jouets environnants le micro-ordinateur. 9. Dispositif d'interaction avec un micro-ordinateur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une liaison électrique (8) au port USB, à la sortie série ou parallèle du micro-ordinateur, ce dernier assurant par ce biais son alimentation électrique, et en ce qu'il intègre un moyen de mise en forme des signaux captés, propre à rendre intelligibles ces signaux par le micro-ordinateur. DEPOSANT : GROUPE BERCHET MANDATAIRE : Cabinet LAURENT & CHARRAS