Brevet FR3097632A1 — publié le 20201225

Description Titre de l'invention : Dispositif sous forme de boule électronique gy- roscopique lumineuse pour une interaction Homme-machine de type nouveau. Domaine technique 100011 La présente invention concerne un dispositif sous forme de boule électronique gyro- scopique lumineuse permettant à toute personne d'interagir avec les caractéristiques techniques nouvelles qu'elle contient. Technique antérieure [0002] Il existe aujourd'hui des leds (diodes électroluminescentes). Une led peut être une simple led capable d'afficher une seule couleur ou une led composite capable d'afficher des millions de couleurs différentes. [0003] Il existe aujourd'hui la présence de gyroscopes électroniques, ces derniers permettant de définir la position angulaire de divers appareils électroniques. [0004] Cependant aucun de ces appareils n'est sous forme de boule et doté de leds réparties à sa surface de manière homogène, permettant d'exploiter le phénomène gyroscopique en l'affichant sur un objet sphérique lumineux en fonction des mouvements de l'utilisateur. Exposé de l'invention [0005] Le dispositif de la présente invention répond à cette nouvelle problématique. Il est en effet de forme sphérique et doté de toutes les parties suivantes permettant son bon fonctionnement : [0006] Un ensemble de leds adressables (c'est-à-dire qu'un microcontrôleur peut contrôler chaque led indépendamment des autres) réparties de manière homogène à la surface du dispositif, cet ensemble formant une sphère. [0007] Un microcontrôleur. [0008] Un gyroscope électronique permettant d'envoyer au microcontrôleur la position angulaire de la boule du dispositif, par rapport aux trois axes du repère de l'espace tridimensionnel dans le référentiel terrestre dont l'origine est située au centre du dispositif. [0009] Une batterie lui permettant d'avoir une autonomie électrique de plusieurs hem-es. [0010] Une entrée qui lui permet d'être alimenté et chargé en électricité. [0011] Une entrée qui lui permet de recevoir le téléversement de programmes informatiques. [0012] Des boutons qui permettent à l'utilisateur d'interagir électroniquement avec le dispositif. [0013] Un interrupteur qui permet à l'utilisateur d'allumer et éteindre l'appareil. 2 [0014] Une carte mémoire permettant d'enregistrer des données créées par son utilisation, comme par exemple des scores. [0015] Le microcontrôlcur contient un programme informatique qui calcule la position de chaque lcd plusieurs fois par seconde, dans un espace tridimensionnel dans le référentiel terrestre dont l'origine du repère est située au centre du dispositif. Ainsi la position de chaque led change dans le microcontrôlcur lorsque le dispositif de l'invention subit des rotations exercées par l'utilisateur. [0016] Ainsi, ces caractéristiques convenablement rassemblées, le dispositif peut pre- mièrement, contrôler chaque led indépendamment des autres et deuxièmement, permettre à une forme lumineuse quelconque, composée d'une ou plusieurs lods situées à la surface de la boule du dispositif, de ne pas subir de rotation par rapport au centre du dispositif, quelles que soient les rotations que celui-ci subit à cause des maniements de l'utilisateur. Ce sont deux caractéristiques essentielles du dispositif de l'invention, qui peuvent être réutilisées pour mettre en oeuvre diverses créations visuelles et interactives. [0017] Il est libre à l'homme du métier ou à l'utilisateur de téléverser dans le dispositif tout programme informatique basé sur ces deux caractéristiques essentielles, ce qui permet d'ajouter à l'invention des affichages uniquement visuels, ou des affichages qui interagissent en fonction des mouvements de la boule effectués par l'utilisateur, ou des jeux, ou d'autres applications compatibles. [0018] [Exemple 1] [0019] Voici un exemple de création uniquement visuelle qu'il est possible de mettre en oeuvre. Une spirale composée de leds allumées se forme sur la boule. Elle commence sa création au sommet de la boule, puis se prolonge jusqu'en bas en faisant plusieurs tours autour de la boule. Une fois arrivée en bas de la boule, elle se raccourcie en disparaissant depuis le sommet de la boule, jusqu'à disparaitre totalement. Ce processus se répète ainsi, avec des couleurs différentes. Cela peut être simplement observé par l'utilisateur, ou servir de veilleuse ou de quelconque luminaire. Ici l'effet gyroscopique est absent, les mouvements lumineux sont fixés à la boule. [0020] [Exemple 2] [0021] Voici un exemple de création interactive qu'il est possible de mettre en oeuvre. La moitié inférieure de la boule est allumée. Quels que soient les mouvements que l'utilisateur fait subir à la boule, se seront toujours et uniquement les leds présentes à la moitié inférieure de la boule, par rapport à l'utilisateur, qui seront allumées. Cela donne le sentiment à l'utilisateur de manier une sphère transparente remplie à moitié d'eau, dont l'eau est remplacée par de la lumière. Cela permet d'observer et de manier l'effet gyroscopique d'une nouvelle manière. [0022] [Exemple 3] 3 [0023] Voici un exemple dc création interactive, constituant un jeu, qu'il est possible de mettre en oeuvre. Premièrement une led est allumée en bleu et sera toujours l'unique led bleue allumée sur la boule, autrement dit, un point lumineux bleu sera toujours fixé à la boule. Deuxièmement, 7 lods sont allumées en rouge de manière à former un chemin continu. Le début du chemin est en rouge très lumineux, la fin du chemin est en rouge moins lumineux. Ce chemin ne subira jamais de rotation par rapport au centre de la boule, indépendamment des mouvements que celle-ci subira à cause des maniements de l'utilisateur. Cela contrairement au point bleu qui est fixé à la boule. Ainsi, il est possible à l'utilisateur de rapprocher ou éloigner le point bleu du début du chemin en soumettant la boule à des rotations. Troisièmement, à chaque fois que le point bleu est superposé avec le point rouge le plus lumineux du chemin, grâce à des rotations de la boule effectuées par l'utilisateur, le point le plus lumineux du chemin disparait, un point rouge est ajouté après le point le moins lumineux du chemin et la luminosité du chemin est agencée comme précédemment. De plus le joueur gagne un point. Ce processus se répète ainsi pendant 2 minutes et l'objectif est d'obtenir le plus de points possibles. Chaque nouveau record est enregistré dans le dispositif Cela constitue un jeu de précision, d'observation et de rapidité qui utilise l'effet gyroscopique d'une nouvelle manière. [0024] [Exemple 4] [0025] Voici un exemple de programme informatique qu'il est possible de mettre oeuvre, en vue de permettre à l'utilisateur d'exprimer sa créativité. Premièrement un point lumineux blanc composé d'une seule led est présent au sommet de la boule et sera toujours au sommet de la boule quelles que soient les rotations soumises au dispositif Deuxièmement quand l'utilisateur appuie de manière continue sur un des deux boutons, ce point lumineux change graduellement de couleur, de manière à parcourir en boucle toutes les couleurs que la led peut émettre. Il faut 10 secondes pour que le point lumineux soit passé par toutes les couleurs possibles. Troisièmement quand l'utilisateur relâche le bouton, la led redevient blanche et la couleur affichée lorsqu'il a relâché le bouton est appliquée définitivement (jusqu'à un éventuel changement) à la led soumise à ce processus. Ainsi en tournant la boule, l'utilisateur verra la led à laquelle il a appliqué ce processus, fixée à la boule, affichant la couleur qu'il a choisie. De cette manière l'utilisateur peut placer n'importe qu'elle led sur le point lumineux blanc pour lui appliquer la couleur qu'il veut et ainsi créer progressivement une forme lumineuse sur la boule. En appuyant sur l'autre bouton, la forme créée est enregistrée dans le dispositif. Lorsque l'utilisateur accède à sa création il peut la paramétrer grâce aux boutons, pour qu'elle soit fixée à la boule ou qu'elle ne subisse jamais de rotation par rapport au centre de la boule, quels que soient les rotations que le dispositif subit. Brève description des dessins [0026] Les dessins annexés illustrent l'invention. [0027] [fig.11 représente en image de synthèse la structure interne du dispositif de l'invention, vue de côté. [0028] [fig.21 représente en image de synthèse la structure interne du dispositif de l'invention, vue de dessus. [0029] [fig.11 représente en photo la partie hexagonale permettant toutes les interactions électroniques de l'utilisateur, vue de dessus. [0030] [fig.41 représente en photo une led composite pouvant émettre plus de 16 millions de couleurs différentes. [0031] [fig.5] représente en schéma les connexions entre tous les éléments électroniques du dispositif de -l'invention. [0032] [fig.6] représente en image de synthèse la partie en matière plastique qui englobe la totalité du dispositif de l'invention. [0033] [fig.71 représente en photo la totalité du dispositif de l'invention, vue de côté, exceptée la partie en matière plastique illustrée en [Fig.6]. [0034] Certaines parties du dispositif sont présentes sous différentes formes sur plusieurs figures et comportent le même numéro de référence sur chaque figure. Description des modes de réalisation [0035] En référence à ces figures, le dispositif de l'invention comporte une structure (1) sur laquelle sont fixés tous les composants électroniques du dispositif. 100361 La surface de la structure (1) du dispositif de l'invention a la forme d'un icosaèdre tronqué, ainsi, elle dispose de 91 emplacements (2) qui permettent de positionner 91 leds (3) connectées les unes aux autres de manière homogène, en forme de sphère, à la surface du dispositif. 100371 Cette structure (1) est dotée dans son intérieur d'une surface plane (4) permettant de positionner à l'intérieur du dispositif le microcontrôleur (5), la carte mémoire (14), la batterie (6), et le gyroscope électronique (7). 100381 Cette structure (1) comporte une zone hexagonale (8) d'environ 2.5cm2 à sa surface permettant de positionner à la surface du dispositif, 2 boutons (9), un interrupteur (10), une entrée (11) pour alimenter le dispositif en électricité et charger sa batterie et une entrée (12) pour téléverser un programme informatique dans le dispositif. 100391 Le dispositif est entièrement englobé dans une partie en matière plastique (13) dont la surface est de forme d'icosaèdre tronqué, ayant une élasticité et une transparence adéquates : 100401 Cette partie en matière plastique (13) moule parfaitement la totalité du dispositif et sa surface arrive à l'extrémité de la zone hexagonale (8) qui permet de recevoir deux boutons (9), un interrupteur (10) et deux entrée électroniques (11 et 12). [0041] -Ainsi cette partie en matière plastique (13) emprisonne les leds (3) de manière à ce qu'elles soient toujours visibles et que leurs couleurs soient toujours perceptibles, et laisse l'accès à la zone hexagonale (8) pour les interactions électroniques de l'utilisateur. [0042] -De plus cette partie en matière plastique (13) fusionne tous les éléments du dispositif pour plus de stabilité et de solidité et elle crée un design et une prise en main adéquats. [0043] Dans le dispositif de l'invention est téléversé un programme informatique qui lui permet de calculer plusieurs fois par seconde la position de chaque led (3), dans l'espace tridimensionnel dans le référentiel terrestre dont l'origine du repère est positionnée au centre du dispositif : [0044] Dans un premier temps, ce programme informatique est doté de la position de chaque led (3) dans l'espace tridimensionnel dans le référentiel du dispositif dont l'origine du repère est positionnée au centre du dispositif. Ces positions sont écrites dans le micro-contrôleur (5) du dispositif et resteront définitivement les mômes. [0045] La technique utilisée ici pour calculer la position de chaque 'cd (3) qui sera défini- tivement écrite dans le microcontrôleur est, de tourner la boule de manière à placer manuellement chaque led (3) à un point qu'il est possible de déterminer à la fois visuellement et mathématiquement (tout en haut de la boule du dispositif par exemple) et d'appliquer à ce point les matrices de rotations inverses par rapport aux trois axes du repère de l'espace tridimensionnel dans le référentiel terrestre dont l'origine du repère est située au centre de la boule, en utilisant les angles calculés par le dispositif lors du placement manuel de la led (3). [0046] Dans un second temps, ce programme est doté d'un processus qui se lance plusieurs fois par seconde et qui calcule la position des leds (3) dans l'espace tridimensionnel dans le référentiel terrestre dont l'origine du repère est située au centre du dispositif. [0047] La technique utilisée ici pour calculer plusieurs fois par seconde la position de chaque led (3), est de, à chaque lancement du processus, appliquer aux positions de chaque led (3) (les positions précédemment écrites dans le microcontrôleur et qui resterons définitivement les mêmes), les matrices de rotations par rapport aux trois axes du repère de l'espace tridimensionnel dans le référentiel terrestre dont l'origine est située au centre du dispositif, en utilisant les angles calculés par le dispositif. [0048] Le dispositif de l'invention est destiné à tout utilisateur souhaitant l'observer, interagir avec, jouer avec ou illuminer un espace, ainsi qu'à tout homme du métier ou utilisateur souhaitant créer des animations lumineuses, interactives ou non, des jeux, ou des applications compatibles en construisant des programmes informatiques et en les téléversant dans le dispositif de l'invention. 6 [Revendication I] REVENDICATIONSDispositif sous forme de boule électronique gyroscopique lumineuse permettant à toute personne d'interagir avec l'effet gyroscopique d'une nouvelle manière, caractérisé en ce que : Le dispositif est doté d'un microcontrôleur (5) pouvant recevoir des programmes informatiques, recevoir des données, envoyer des données dans une carte mémoire ou encore contrôler des leds. Le dispositif est doté d'un gyroscope électronique (7), connecté au microcontrôleur (5), permettant d'envoyer à ce dernier la position angulaire de la boule du dispositif, par rapport aux trois axes du repère de l'espace tridimensionnel dans le référentiel terrestre dont l'origine est située au centre du dispositif. Le dispositif est doté d'un ensemble de leds (3) adressables (c'est-à-dire qu'un microcontrôleur peut contrôler chaque led indépendamment des autres), connectées au microcontrôleur (5) et réparties de manière homogène à la surface du dispositif, cet ensemble formant une sphère. Le dispositif est doté d'une batterie (6) connectée au micro-contrôleur (5), lui permettant d'avoir une autonomie de plusieurs heures. Le dispositif est doté d'une entrée électronique (11) lui permettant d'être à la fois alimenté en électricité et rechargé. Le dispositif est doté d'une entrée électronique (12) lui permettant de recevoir le téléversement de programmes informatiques. Le dispositif est doté d'un interrupteur (10) permettant à l'utilisateur de l'allumer ou l'éteindre. Le dispositif est doté de boutons (9) permettant à l'utilisateur de le contrôler lorsque celui-ci est allumé. Le dispositif est doté d'une carte mémoire (14) permettant d'enregistrer des données générées par son utilisation. Dans le microcontrôleur (5) du dispositif est contenu un programme informatique réalisable par l'homme du métier, qui grâce à des opérations mathématiques, à des matrices de rotation 3D et au gyroscope électronique (7), permet au 7 dispositif de calculer plusieurs fois par seconde la position de chaque led (3) dans l'espace tridimensionnel dans le référentiel terrestre dont l'origine du repère est positionnée au centre du dispositif Le dispositif au complet peut ainsi grâce à ces caractéristiques, contrôler chaque led (3) indépendamment des autres et créer un effet gyroscopique lumineux sur la boule dc telle manière que lorsqu'elle subit des rotations, une zone lumineuse quelconque, composée d'une ou plusieurs leds (3) situées à la surface de la boule, peut ne pas subir de rotation par rapport au centre du dispositif, quelles que soient les rotations que celui-ci subit à cause des maniements de l'utilisateur. [Revendication 2] [Revendication 3] Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensemble de leds (3) est situé à la surface de la boule du dispositif de l'invention, de telle manière que chaque led (3) est sensiblement à égale distance de toutes les leds (3) les plus proches qui l'entourent, cet ensemble de leds (3) contient assez de leds(3) , de telle manière que si cet ensemble est séparé de tous les autres éléments du dispositif, il apparaisse de manière évidente sous forme de sphère. Dispositif selon l'une des quelconques revendications précédentes caractérisé en ce que chaque led (3) (diode électroluminescente) présente à la surface du dispositif de l'invention peut être une led simple capable d'afficher une seule couleur ou une led composite capable d'afficher des millions de couleurs différentes.