МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ИНТЕРАКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к интерактивным системам и может найти свое применение в таких областях как образование, медицина и развлечения.
В последнее время в уровне техники все более широкое распространение находят системы, предоставляющие пользователю интерактивные интерфейсы взаимодействия, основанные на технологии дополненной реальности как результата введения в зрительное поле пользователя любых сенсорных данных с целью дополнения сведений об окружении и изменения восприятия окружающей среды.
Применение систем дополненной реальности позволяет обеспечить доступность интерактивной системы (в терминологии ГОСТ Р ИСО 9241-161-2016), в том числе для пользователей, имеющих ограниченные возможности, которые являются, например, следствием инвалидности или малого возраста.
Для создания подобных систем применяется широкий арсенал технических средств, в число которых входят также различные проекторы.
Из уровня техники известна интерактивная игровая система (WO 2015135872 А1, 17.09.2015), включающую: игровой стол, содержащий: волоконно-оптическую пластину, имеющую верхнюю сторону и нижнюю сторону; проектор, выполненный с возможностью проецирования изображений на нижнюю сторону указанной волоконно-оптической пластины, которая образует интерфейс с сенсорным экраном, предназначенный для игроков, на своей верхней стороне; устройство захвата изображения, предназначенное для захвата изображения с нижней стороны волоконно-оптической пластины, причем указанное изображение содержит сенсорную информацию, связанную с сенсорными взаимодействиями с верхней стороной указанной волоконно-оптической пластины; и интерфейс, предназначенный для связи с памятью, имеющей запомненные сенсорные данные, причем сенсорная информация, полученная указанным устройством захвата изображения, сравнивается с запомненными сенсорными данными и используется для взаимодействия с интерфейсом игрока.
В качестве маркеров в известной системе используются отпечатки пальцев, причем программно реализованный модуль распознавания отпечатков пальцев преобразует данные/информацию об отпечатке пальца, полученную передающей тепловизионной камерой, в форму, подходящую для сравнения с запомненными данными отпечатков пальцев. Отпечаток пальца одного из пальцев руки игрока используют для выбора достоинства фишки, получают и запоминают в энергозависимой памяти и ассоциируют с идентифицированным игроком и значением выбранного достоинства фишки на основе местонахождения касания.
Данное решение обладает повышенной сложностью, поскольку требует изготовления игрового стола, содержащего волоконно-оптическую пластину. Кроме того, данная система может найти свое применение исключительно в развлекательных целях, не затрагивая области образования и медицины. В системе не предусматривается возможность тактильной модификации объектов на игровом столе с получением соответствующей визуальной обратной связи. Кроме того, использование данного решения возможно исключительно только с волоконно-оптической пластины, расположенной на конкретной горизонтальной поверхности, что значительно сужает его функциональность.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является система дополненной реальности, известная из источника информации RU 2760179 С1, опубликованный 22.11.2021. известная система содержит блок обработки и проецирования изображений, включающий заключенные в корпус компоненты: распределитель питания, предназначенный для обеспечения питания компонентов упомянутого блока, вычислительный модуль на базе системы Android, предназначенный для управления компонентами упомянутого блока, LCD-проектор, зеркало с устройством позиционирования зеркала, инфракрасный прожектор, 3D-камеру и инфракрасную камеру, при этом корпус упомянутого блока выполнен с возможностью соединения с потолочным креплением или с первым концом вертикальной телескопической штанги, второй конец которой соединен с одной из боковых сторон открытого резервуара, имеющего дно и телескопические ножки, оснащенные средствами для перемещения резервуара, причем резервуар предназначен для заполнения его кварцевым песком, а система дополнительно содержит множество маркеров, выполненных в виде отдельных элементов, имеющих форму геометрических фигур, причем на маркеры посредством световозвращающего покрытия нанесены элементы кодирования информации.
Недостатком наиболее близкого аналога является ограниченный спектр направления его использования, а именно - данная система может работать только с элементами, расположенными на горизонтальной поверхности (стол, пол, песочница).
Таким образом, задачей заявленной полезной модели является устранение недостатков известного уровня техники.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является расширение функциональных возможностей устройства, а именно возможность использования для интерактивного взаимодействия вертикальную и горизонтальную поверхности.
Технический результат полностью достигается заявленной в независимом пункте формулы совокупностью признаков полезной модели.
Многофункциональное интерактивное устройство содержит корпус и фиксировано установленные в нем LCD-проектор, 3D-камеру, инфракрасный прожектор и инфракрасную камеру, блок электронного управления и обработки, а также распределитель питания. Одна из сторон корпуса выполнена закругленной, которая содержит правую часть, левую часть и центральную часть. Левая часть содержит вращающийся корпус, в котором расположены 3D-камера, инфракрасный прожектор и инфракрасная камера. В средней части выполнено окошко напротив объектива LCD-проектора. В правой части установлена наклонная направляющая. Вдоль окошка в средней части с возможностью одновременного поворота с вращающимся корпусов шарнирно установлено зеркало своей одной стороной, которое своей другой стороной взаимодействует с упором, зафиксированным на вращающемся корпусе, а вращение вращающегося корпуса осуществляется при помощи толкателя с поршнем, установленного внутри корпуса.
В корпусе выполнена вентиляционная перфорация.
Напротив наклонной направляющей в корпусе выполнено отверстие.
Во вращающемся корпусе для взаимодействия с поршнем толкателя выполнена направляющая прорезь.
Во вращающемся корпусе установлен вентилятор охлаждения.
Далее более подробно заявленная полезная модель поясняется чертежами, на которых:
На фиг. 1 изображен внешний вид корпуса.
На фиг. 2 изображен корпус заявленного устройство вид сверху.
На фиг. 3 представлено заявленное устройство без верхней крышки.
На фиг. 4 представлено заявленное устройство в рабочем положении, когда зеркало находится в верхнем положении.
На фиг. 5 представлено заявленное устройство в рабочем положении, когда зеркало находится в нижнем положении.
На фиг. 6 представленное заявленное устройство в нерабочем положении, когда зеркало находится в нижнем положении.
Заявленное многофункциональное интерактивное устройство содержит корпус (1), имеющий форму параллелепипеда, одна из сторон (2) которого скруглена по радиусу. В левой части стороны (2) с возможностью вращения вдоль стороны (2) установлен вращающийся корпус (6). В средней части стороны (2) выполнено окошко (10), а внутри правой части стороны (2) установлена наклонная относительно стороны (2) направляющая (11).
Во вращающемся корпусе (6) установлены 3D-камера (4) и инфракрасный прожектор и инфракрасная камера (5). Вращение вращающегося корпуса (6) обеспечивается при помощи установленного внутри корпуса (1) толкателя (8), имеющего выдвигающийся поршень (9), который своим свободным концом шарнирно прикреплен к одной из стороной вращающегося корпуса (6). Для возможности беспрепятственного вращения вращающегося корпуса (6) в нем выполнена направляющая прорезь (7), по которой перемещается поршень (9). Поворот вращающегося корпуса (6) при помощи толкателя (8) осуществляется на 90 градусов.
Окошко (10) в средней части стороны (2) предназначено для беспрепятственного прохождения световых сигналов от LCD-проектора (3), неподвижно установленного внутри корпуса (1). Вдоль верхней стороны окошка (10) при помощи шарнира с возможностью поворота зафиксировано одной своей стороной зеркало (12). Для обеспечения поворота зеркала (12) на вращающемся корпусе (6) установлен упор (13), вращающийся вместе с вращающимся корпусом (6). Фиксация зеркала (12) осуществляется только в двух крайних положениях - верхнее и нижнее.
Направляющая (11) в правой части стороны (2) предназначена для направленного выведения в сторону теплого воздуха от вентилятора LCD-проектора (3).
Для обеспечения долговременной бесперебойной работы заявленного устройства в поворачивающемся корпусе (6) установлен дополнительный вентилятор охлаждения (на фиг. не показано).
Внутри корпуса (1) установлены блок электронного управления и обработки на базе системы Android, обеспечивающий нормальную работу всех элементов заявленного устройства и управляющий LCD-проектором, а также распределитель питания, предназначенный для обеспечения питания всех компонентов. Как это следует для специалиста, корпус также содержит дополнительные механизмы и предметы, обеспечивающие работу программно-аппаратного комплекса (провода, соединители, преобразователи), объединенные обычным для данного уровня техники образом.
Наличие вращающегося корпуса (6) и установленных на нем элементов и поворот зеркала (12) обеспечивает возможность использования в качестве проецируемой поверхности как горизонтальную поверхность (пол, песочница и др.), располагаемую под заявленным устройством, так и вертикальную поверхность (стена, экран и др.), располагаемую перед заявленным устройством.
Заявленное устройство работает следующим образом:
Для работы заявленное устройство неподвижно фиксируется в горизонтальном положении, предпочтительно на потолке помещения или на регулируемом кронштейне.
Вычислительный модуль (блок электронного управления и обработки), следуя заложенной в нем программе, генерирует изображение и выводит его на проектор, который проецирует это изображение на вертикальную поверхность, в случае расположения зеркала в верхнем положении, или на горизонтальную поверхность, в случае расположения зеркала в нижнем положении.
При необходимости перевода проекции на горизонтальную поверхность вычислительный модуль дает команду толкателю и он в свою очередь толкает поршень, который поворачивает вращающийся корпус на 90 градусов, поворачивая 3D-камеру, инфракрасный прожектор и инфракрасная камера, одновременно поворачивая зеркало на 45 градусов, обеспечивая направление изображения от проектора на горизонтальную поверхность, расположенную под корпусом.
При расположении зеркала в нижнем положении в предложенном устройстве предусмотрено два режима работы: проецирование изображения на поверхность песка и проецирование изображения на плоскую поверхность, на которой пользователем размещаются световозвращающие маркеры. Такой плоской поверхностью могут быть, например, пол помещения или столешница.
В первом режиме система распознает форму поверхности песка посредством 3D-камеры, используя алгоритмы машинного обучения и компьютерного зрения. После успешного распознавания установка проецирует на поверхность песка изображение таким образом, чтобы подчеркнуть рельеф песка. Это дает возможность организовать интерфейс взаимодействия с пользователем, используя рельеф песка и технологию дополненной реальности.
Более конкретно, сенсор для определения глубины, подключенный к вычислительному модулю, замеряет расстояние до песка, программа обрабатывает полученные от сенсора данные и подает проектору команды, например, каким цветом подсвечивать конкретный участок песочницы, датчик объема считывает предметы, оказавшиеся в зоне проекции, и на песок проецируются цвета и текстуры различных объектов и поверхностей в зависимости от состояния поверхности песка и предметов, оказавшихся в зоне проекции. Проекция изменяется с изменением ландшафта песка в песочнице и или предметами, оказавшимися в зоне проекции.
Во втором режиме работы системы используется плоская поверхность со световозвращающими маркерами. Система распознает расположение и тип маркера на поверхности. Это дает возможность организовать взаимодействие с пользователем на основе передвижения тех или иных маркеров и технологии дополненной реальности. Наличие на маркерах световозвращающего покрытия (например, из такого СВМ-материала как ткань серебристо-серая, которая представляет собой совокупность стеклянных микролинз с высокой световозвращающей способностью к источнику, внедренных в специальный клеевой слой, нанесенный на основу), посредством которого нанесены элементы кодирования информации, позволяет обеспечить повышение точности считывания закодированной информации без повышения требований к разрешающей способности устройств при считывании информации, например, посредством инфракрасного прожектора и инфракрасной камеры.
При необходимости переноса изображения на вертикальную поверхность вычислительный модуль (блок электронного управления и обработки) дает команду толкателю, который затаскивает в себя поршень, поворачивая вращающийся корпус в противоположную сторону вместе с зеркалом.
При расположении зеркала в верхнем положении проецирование изображения осуществляется на вертикальную поверхность без использования зеркала и взаимодействие пользователем с изображением осуществляется также при помощи 3D-камеры, инфракрасного прожектора и инфракрасной камеры.
Таким образом, при использовании заявленного устройства можно использовать для интерактивного взаимодействия как горизонтальные, так и вертикальные поверхности без необходимости его перестановки или перенастраивания.
Заявленная полезная модель является новой, поскольку совокупность ее существенных признаков не известна из уровня техники, и, соответственно, отвечает условию патентоспособности "новизна".
Заявленная полезная модель отвечает условию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку она может использоваться в промышленности.
Хотя настоящая полезная модель была раскрыта со ссылкой на предпочтительные варианты ее осуществления, это не предназначено для ограничения настоящей полезной модели, специалисты с общими знаниями в данной области техники настоящей полезной модели могут модифицировать и осуществить ее, не отступая от идеи и объема полезной модели, следовательно, объем охраны настоящей полезной модели должен регулироваться объемом, заданным в формуле полезной модели.