Brevet FR3127612A1 — publié le 20230331

La présente invention concerne un moyen de capture et de caractérisation des gestes d’un utilisateur, réalisés en vue d’obtenir une action particulière d’un appareil de laboratoire. La présente invention comprend une pluralité de capteurs capables de transformer les gestes effectués dans un champ d’action suffisamment large pour garantir le sans contact et suffisamment proche pour interdire toute pollution, en autant de signaux de sortie. La présente invention comprend des moyens de traitement capables de mesurer les écarts de valeurs entre chaque signal de sortie des capteurs, pour reconnaitre des gestes caractéristiques d’une volonté de l’utilisateur à obtenir une action précise de son appareil de laboratoire. Centrifugeuse, réfrigérateur, congélateur, incubateur ou tout autre appareil de laboratoire équipé de ces moyens de capture des gestes de l’utilisateur réalisés en vue d’obtenir une action du dit appareil, et de ces moyens de traitement. Figure pour l’abrégé : figure 5 moyen de commande par reconnaissance gestuelle, destiné à équiper des appareils de laboratoire La présente invention concerne un moyen de commande sans contact, par reconnaissance gestuelle, destiné à équiper des appareils de laboratoire tels que par exemple des centrifugeuses, des réfrigérateurs, des congélateurs, des incubateurs sans que cette liste soit limitative. Les appareils de laboratoire sont utilisés dans des environnements qui peuvent s’avérer pathogènes de par la multitude de produits biologiques ou autres qui y sont manipulés. Il est donc important de diminuer tous les risques de contamination des personnes amenées à utiliser ces appareils de laboratoire. L’un des moyens les plus efficace pour garantir une absence de transmission de germes est d’éviter tout contact avec des surfaces amenées à devoir être touchées par des utilisateurs successifs comme par exemple les interfaces homme-machine. On comprendra aisément que l’absence de contact permet d’éviter la contamination des surfaces et des personnes par ce biais. Des moyens de contournement existent tels que des films jetables posés sur l’interface mais ces moyens sont difficiles à mettre en œuvre efficacement et sont par conséquent souvent non utilisés. Des appareils peuvent aussi être commandés à distance via des applications mobiles ou des ordinateurs déportés. Mais ces solutions ne font que déplacer les contacts physiques vers une autre interface et sont donc totalement inefficaces pour contrer la contamination des utilisateurs. On connait par ailleurs des systèmes de commande vocale. Ceux-ci fonctionnent grâce à un logiciel puissant de reconnaissance vocale et de mots clés. Mais ils sont facilement pollués par un environnement bruyant ou par la proximité de deux appareils utilisant le même système de commande. Un ordre donné à un appareil peut alors être alors compris et exploité par l’appareil voisin. C’est souvent ce cas de figure que l’on rencontre dans les laboratoires. On connait aussi des systèmes dits « sans contact », utilisant des capteurs capacitifs, mais ceux-ci sont très sensibles aux perturbations électro magnétiques induits par leur environnement y compris la proximité de plusieurs de ces capteurs sur une même machine. L’invention propose un système de commande réellement sans contact et insensible aux perturbations électromagnétiques, capable de reconnaitre les gestes des utilisateurs, réalisés dans une plage de distance suffisamment importante pour garantir le sans-contact, et suffisamment courte pour garantir que seule l’appareil devant être commandé l’est effectivement. Cette invention concerne tous les appareils de laboratoire, tels que par exemple des centrifugeuses, des réfrigérateurs, des congélateurs, des incubateurs sans que celle liste soit limitative. Elle comporte des moyens aptes à reconnaitre la direction, la vitesse et/ou l’amplitude des mouvements effectués par l’utilisateur dans le but de commander l’utilisation du dit appareil, comme par exemple la mise en route ou l’arrêt de celui-ci. Conformément à l’invention, ces moyens comportent : Au moins un couple de capteurs sensibles aux gestes effectués par l’utilisateur ; Des moyens pour générer autant de signaux électriques que de capteurs. Ces signaux sont qualifiés de dynamiques car leurs caractéristiques de sortie varient en temps réel en fonction de la direction, de l’amplitude et/ou de la vitesse du geste réalisé par l’utilisateur dans une plage de distance voulue ; De moyens pour positionner chronologiquement les signaux électriques de sortie des différents capteurs ; De moyens pour caractériser le signal dynamique de sortie comme étant un geste volontaire de l’utilisateur en vue d’obtenir une action de l’équipement ; De moyens pour transformer les gestes voulus en commandes effectives comme par exemple mettre en route, arrêter l’appareil, ou tout autre commande associée à un geste ; Ces moyens sont placés de préférence dans une zone permettant à l’utilisateur de se placer naturellement dans le champ d’action des dits moyens lorsqu’il souhaite commander l’appareil, variable selon la nature de l’appareil : Dans le cas d’appareils d’une hauteur relativement faible (comme des centrifugeuses par exemple), ces moyens seront placés de préférence à proximité immédiate de l’interface homme-machine sur une surface plus ou moins horizontale et orientée vers le haut ; Dans le cas d’appareil d’une hauteur relativement importante (comme des réfrigérateurs ou congélateurs verticaux par exemple), ces moyens seront placés de préférence à proximité immédiate de l’interface homme-machine sur une surface plus ou moins verticale et orientée vers le bas ; On comprend ainsi que la position et l’orientation des moyens destinés à capter les gestes de l’utilisateurs sont placés selon les dimensions de l’appareil équipé ; Les moyens mis en œuvre dans l’invention pour capter et caractériser la volonté de l’utilisateur, par ses gestes sont : Une source lumineuse (longueur d’onde invisible à l’œil nu), orientée dans le champ d’action de l’utilisateur. Le rayon lumineux est dévié par l’utilisateur, les caractéristiques du rayon dévié varient en temps réel selon la position et les mouvements de l’utilisateur ; Un moyen optique composé d’au moins un couple de 2 capteurs reçoit un signal lumineux réfléchi par l’utilisateur. Ledit moyen optique transforme le signal lumineux réfléchi en autant de signaux électriques de sortie qu’il y a de capteurs (2 pour 1 couple de capteurs, 2 pour 2 couples etc…). Ces signaux sont qualifiés de dynamiques car leurs caractéristiques de sortie varient en temps réel en fonction de la direction, de l’amplitude et/ou de la vitesse du geste réalisé par l’utilisateur dans une plage de distance voulue ; Dès qu’un seuil minimum, dit de réaction (Sr), est atteint sur au moins l’un des signaux électriques de sortie, issu d’au moins un des capteurs du moyen de capture décrit plus haut, un moyen de mesures périodiques s’active. Ce dit moyen relève alors à une fréquence élevée les valeurs issues des 2 capteurs du même couple de capteurs ; Des moyens de calculs additionnent les différentiels E cumulés des valeurs relevés jusqu’à ce qu’un seuil de valeur plus élevée, dit de capture (Sc) car considérée comme la valeur optimale et certaine de capture d’un mouvement de l’utilisateur est atteinte par au moins l’un des deux capteurs du même couple. On peut écrire sous une forme simplifiée En même temps, dès qu’un seuil minimum, dit de réaction (Sr), est atteint sur au moins l’un des signaux électriques de sortie, issu d’au moins un des capteurs du moyen de capture décrit plus haut, un chronomètre s’active et va mesurer le temps écoulé jusqu’à ce que au moins l’un des signaux de sortie issues des capteurs du même couple atteigne la valeur dit de capture (Sc). Des moyens de comparaison et de caractérisation des valeurs de G et du chronomètre selon différents scenarii : Si G, la valeur cumulée des différentiels de valeurs de sortie entre les 2 capteurs d’un même couple, depuis le franchissement du seuil de réaction (Sr) par l’un au moins des capteurs de ce couple, jusqu’au franchissement du seuil de capture (Sc) par l’un au moins des capteurs de ce couple, est élevée, on peut conclure que l’utilisateur fait un geste sensiblement parallèle au moyen de capture du dit geste. L’ordre chronologique de franchissement du seuil de capture (Sr) par l’un puis l’autre capteur du même couple précise l’orientation du geste. L’ordre est alors donné à l’appareil d’exécuter l’action associée à ce geste. Si G, la valeur cumulée des différentiels de valeurs de sortie entre les 2 capteurs d’un même couple, depuis le franchissement du seuil de réaction (Sr) par l’un au moins des capteurs de ce couple, jusqu’au franchissement du seuil de capture (Sc) par l’un au moins des capteurs de ce couple est faible, et que le temps mis pour franchir ces seuils est suffisant, on peut conclure que l’utilisateur fait un geste sensiblement normal au moyen de capture du dit geste. Le moyen se remet à zéro dès que le seuil de capture (Sc) est atteint par au moins un signal de sortie de n’importe lequel des capteurs L’invention sera bien comprise à la lecture des descriptions suivantes d’exemples de réalisation particulières, sans que ceux-ci ne soient aucunement limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : : Vue en perspective d’un appareil de faible hauteur (1) et de son interface homme-machine (2) en position sensiblement horizontale. La flèche (3) indique la direction d’action des moyens utilisés pour capter les gestes de l’utilisateur ; : Vue en perspective d’un appareil vertical haut (4) et de son interface homme-machine (5) en position sensiblement verticale. La flèche (6) indique la direction d’action des moyens utilisés pour capter les gestes de l’utilisateur ; : Vue détaillée des moyens de capture (7) des gestes de l’utilisateur (8). Une source lumineuse (9) émet un faisceau (10) qui est réfléchi par l’utilisateur lorsqu’il fait des gestes dans le champ d’action défini. Un moyen de capture dynamique (11), composé d’au moins 2 capteurs (12 et 13), reçoit une partie du signal lumineux réfléchi (14), et le transforme en au moins autant de signaux électriques de sortie (15 et 16) ; : Vue détaillée des moyens de capture (7) utilisant 4 capteurs (12, 13, 17 et 18) placés en croix ; chacun d’entre eux étant capable de transformer le signal lumineux réfléchi en un signal électrique de sortie (15, 16, 19 et 20). Les capteurs sont toujours associés par 2 pour former un couple. Par exemple (15) et (16). : Graphique montrant l’évolution des signaux de sortie (15), issus du capteur (12), et (16), issu du capteur (13), placés dans une position comparable à celle décrite dans la pour former un couple et montrant : Le franchissement du seuil minium (Sr, 21), dit de réaction, sur chaque signal de sortie (15 et 16) Le franchissement du seuil optimum (Sc, 22), dit de capture, sur chaque signal de sortie (15 et 16) Les lignes verticales pointillées représentent les prises de valeurs effectuées par le moyen suivant une fréquence élevée entre tr, moment où l’un au moins de signaux franchis le seuil de réaction Sr, et tc, moment où l’un au moins de signaux franchis le seuil de capture Sc. tn est un moment n entre ces 2 limites. En est le différentiel entre les valeurs issues des 2 signaux de sortie (15 et 16) à un instant tn de prise de valeurs. G est la somme des valeurs E n relevées entre tr et tc. Il peut s’écrire sous une forme simplifiée : La valeur relativement élevée de G est caractéristique d’un geste volontaire de l’utilisateur du type balayage dans un plan sensiblement parallèle au moyen de capture (7). Le franchissement de Sr se faisant d’abord par le signal de sortie (15) issu du capteur (12), caractérise la direction du geste de l’utilisateur (ici, direction (12) vers (13)) : Graphique montrant l’évolution des signaux de sortie (15), issus du capteur (12), et (16), issu du capteur (13), placés dans une position comparable à celle décrite dans la . Les différences avec la précédente sont : Des valeurs E n relevées entre tr et tc sensiblement plus faibles que dans la . La valeur G sera donc plus faible que dans le cas précédent. Un temps entre tr et tc plus long que dans le cas précédent ; Ces 2 éléments cumulés sont caractéristiques d’un geste volontaire de l’utilisateur sensiblement normal au moyen de capture (7). Moyen de commande pour appareils de laboratoires caractérisé en ce que le dit moyen comprend : Des moyens de capture des gestes effectués par l’utilisateur, composé d’au moins 1 couple de capteurs ; Des moyens de transformation des gestes effectués par l’utilisateur en au moins 1 signal électrique de sortie dont les caractéristiques varient en temps réel selon la direction, l’amplitude et/ou la vitesse d’exécution des dits gestes ; Des moyens de caractérisation du ou des signaux électriques de sortie associant aux gestes de l’utilisateur un ordre volontaire donné par l’utilisateur ; Des moyens pour commander l’appareil selon les ordres reçus par gestes volontaires de l’utilisateur ; Moyen de commande pour appareils de laboratoire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de capture des gestes de l’utilisateur comprennent : Une source lumineuse émise dans une fréquence non visible à l’œil nu et orientée vers le champ d’action naturel de l’utilisateur, dont le rayon est dévié par l’utilisateur. Les caractéristiques du rayon dévié sont dépendantes des gestes de l’utilisateur et variables en temps réel en fonction de la direction, de l’amplitude et/ou de la vitesse du geste réalisé par l’utilisateur ; Un moyen optique composé d’au moins un couple de 2 capteurs aptes à recevoir chacun un signal lumineux réfléchi par l’utilisateur, variable en temps réel en fonction de la direction, de l’amplitude et/ou de la vitesse du geste réalisé par l’utilisateur. Moyen de commande pour appareils de laboratoire selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de capture des gestes comprennent au moins 1 couple de 2 capteurs aptes à transformer les signaux lumineux réfléchis en temps réel par les gestes des utilisateurs en au moins autant de signaux analogiques ou numérique de sortie, dont les caractéristiques varient en temps réel avec la variation des signaux lumineux réfléchis ; Moyen de commande pour appareils de laboratoire selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de caractérisation du ou des signaux électriques de sortie comprennent : Des moyens de mesures périodiques des valeurs de sortie issue de chacun des capteurs ; Un chronomètre mesurant le temps entre le franchissement d’un seuil bas dit de reconnaissance (Sr) et un seuil haut dit de capture (Sc) ; Des moyens de calculs pour déterminer une valeur G selon une formule simplifiée où E n est l’écart constaté à l’instant t n entre les valeurs de sortie issues de 2 capteurs couplés ; Des moyens de comparaison des valeurs G et du chronomètre, associant ces valeurs à des actions souhaitées de l’appareil ; Centrifugeuse de laboratoire caractérisée en ce qu’elle est équipée d’au moins un moyen de commande selon les revendications 1 à 4, pour capter les gestes de l’utilisateur en vue de commandes sans contact ; Réfrigérateur ou congélateur de laboratoire caractérisé en ce qu’il est équipé d’au moins un moyen de commande selon les revendications 1 à 4, pour capter les gestes de l’utilisateur en vue de commandes sans contact Incubateur de laboratoire caractérisé en ce qu’il est équipé d’au moins un moyen de commande selon les revendications 1 à 4, pour capter les gestes de l’utilisateur en vue de commandes sans contact ; Equipement de laboratoire caractérisé en ce qu’il est équipé d’au moins un moyen de commande selon les revendications 1 à 4, pour capter les gestes de l’utilisateur en vue de commandes sans contact ;