Resumen
Wearable system for interaction with remote environments through gestural information and tactile sensations and procedure of use. The present invention consists of a wearable system (1) that interacts with a remote system (2) exchanging gestural information and tactile sensations. The wearable system (1) sends gestural information provided by a human user (3) through a haptical motion capture suit (4) and haptic data gloves (5). The remote system (2) is stimulated by the received gestural information and sends to the wearable system (1) tactile sensations related to the reaction to said stimuli. The wearable system (1) can be used for remote operation tasks of machines (9) such as manipulators, autonomous vehicles or virtual reality simulators (10). It can also be applied in the analysis of rehabilitation procedures. Additionally, two or more wearable systems (1) can be used to complement social interaction remotely between two or more human users (3). (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
Reivindicaciones
1. REIVINDICACIONES 2. 1. Sistema vestible para interacción de un usuario humano (3) con una o más máquinas o personas ubicadas en entornos remotos caracterizado porque comprende los siguientes elementos: 5 a. Un traje háptico (4) para la captura de información gestual y el movimiento corporal de un usuario humano (3) que comprende a su vez de: i. una pluralidad de unidades de medición inercial (25) que calculan la orientación espacial de los segmentos del cuerpo del usuario humano (3) respecto a un sistema de referencia global, 10 ii. uno o más vibradores (30) o arreglos de vibradores (79) que proporcionan sensaciones táctiles al usuario (3) b. Uno a dos guantes hápticos de datos (5) para la captura del movimiento de las manos del usuario humano (3) que comprende a su vez de: i. una unidad de medición inercial (25) que mide la orientación espacial 15 de la región dorsal de la mano respecto del antebrazo en comparación con un sistema de referencia local, ii. goniómetros resistivos articulados (54, 55 y 56) que miden la posición de cada dedo a partir del movimiento de las falanges, iii. uno o más sensores de fuerza (62) que detectan el contacto de las 20 yemas de los dedos con superficies u objetos, iv. uno o más vibradores (76), situados en las falanges distales de la mano que proporcionan sensaciones táctiles al usuario humano (3) c. Un ordenador (6) que incluye: i. medios de recepción de señales emitidas por el traje háptico (4) y por 25 los guantes hápticos (5), ii. medios de control de los vibradores del traje (30) y (79) y de los vibradores de los guantes (76) que proporcionan al usuario información háptica que proviene del sistema remoto (2), iii. medios de procesamiento para la localización de los segmentos y 30 manos del cuerpo del usuario con respecto a un sistema de referencia global y medios para comparar y descifrar mediante un modelo biomecánico los movimientos del usuario (3) con los existentes en una base de datos (15) de signos y gestos, iv. medios de visualización (7) que proporcionan al usuario información 35 visual que proviene del sistema remoto (2), v. medios de comunicación (8) que intercambian información mediante señales eléctricas con uno o más sistemas remotos (2). 3. 2. Sistema vestible según reivindicación 1 caracterizado porque el traje háptico de captura de movimiento (4) está formado por componentes modulares adaptados a una o 5 más extremidades y cuerpo del usuario (3). 4. 3. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 2 caracterizado porque las unidades de medición inercial (25) se fijan al cuerpo del usuario (3) mediante bases de sujeción universales adaptadas a las extremidades (26), al calzado (31), a los guantes (32) y al 10 pecho (35). 5. 4. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque la base de sujeción de las extremidades (26) comprende de dos ranuras (28) para fijar el conjunto (21) con una cinta que rodea un segmento de las extremidades de usuario (3). 15 6. 5. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque la base de sujeción del calzado (31) comprende de seis agujeros (32) para fijar el conjunto (22) al calzado del usuario (3). 7. 20 8. 6. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque la base de sujeción de los guantes (33) comprende de cuatro anclajes (34) para fijar el conjunto (23) a la región dorsal del guante háptico de datos (5). 9. 7. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque la base de sujeción 25 del pecho (35) comprende de seis ranuras (36) distribuidas de forma circular para fijar el conjunto (24) mediante una o varias cintas a la región pectoral del usurario (3). 10. 8. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 7 caracterizado porque las unidades de medición inercial (25) comprenden los siguientes elementos: 30 a. Una carcasa (40) que aloja componentes electrónicos y mecánicos b. Una tarjeta (44) que comprende a su vez un magnetómetro, un giróscopo y un acelerómetro e integra un procesador que fusiona sus lecturas y las convierte en matrices o vectores representativos de la orientación espacial de la unidad de medición inercial (25) respecto a un sistema de referencia global 35 asociado a la dirección del campo magnético de la tierra y la dirección de la fuerza de gravedad c. Un diodo emisor de luz (43) para indicar el encendido de la unidad de medición inercial (25) d. Un diodo emisor de luz (42) para indicar la existencia de errores de funcionamiento de la unidad de medición inercial (25) e. Un diodo emisor de luz (41) para indicar la conexión de la unidad de medición 5 inercial (25) con el ordenador (6) f. Una tarjeta auxiliar (46) que conecta la tarjeta (44) con el ordenador (6) y otras unidades de medición inercial (25) mediante tres conectores mecánicos (37) y (38) y que suministra potencia eléctrica a un motor vibrador (50). 11. 10 12. 9. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque las unidades de medición inercial (25) comprenden de un vibrador (30) o arreglo de vibradores (79) que proporcionan sensaciones táctiles al usuario (3). 13. 10. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque los arreglos de 15 vibradores (79) comprenden de una pluralidad de vibradores (30) que proporcionan sensaciones táctiles al usuario (3). 14. 11. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 10 caracterizado porque los guantes hápticos de datos (5) pueden utilizarse en una o ambas manos del usuario y cada 20 guante puede estar equipado para uno o más dedos de la mano en función de la aplicación. 15. 12. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 11 caracterizado porque los goniómetros resistivos articulados (54) para medir la abducción del dedo pulgar (57), los goniómetros 25 resistivos articulados (55) para medir la flexión de los dedos índice (58), medio (59), anular (60) y meñique (61), los goniómetros resistivos articulados (56) para medir la abducción de los dedos índice (58) y medio (59) de los guantes hápticos (5) se fijan a unas bases de sujeción (63, 64 y 65), ubicadas en la región dorsal del guante (66). 16. 30 17. 13. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 12 caracterizado porque los goniómetros resistivos articulados (54) para medir la abducción del dedo pulgar (57) comprende los siguientes elementos: a. Un sensor resistivo flexible (67) que mide el movimiento de abducción del dedo pulgar (57) 35 b. Dos bases de sujeción (65) que fijan el sensor (67) a la región dorsal del guante háptico (5) entre el metacarpo del dedo pulgar y el metacarpo del dedo índice. 18. 14. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 13 caracterizado porque los goniómetros resistivos articulados (55) para medir la flexión de los dedos índice (58), medio (59), 5 anular (60) y meñique (61) comprende los siguientes elementos: a. Dos sensores resistivos flexibles (67) que miden el movimiento de flexión del dedo b. Un grupo de elementos (68) para la sujeción sobre el metacarpo del dedo de la mano del usuario (3) de un sensor resistivo flexible (67) que desliza 10 libremente a través del grupo (69) c. Un grupo de elementos (69) para la sujeción sobre la falange proximal de otro sensor resistivo flexible (67) que desliza libremente a través de una pieza guía (74) d. Un grupo de elementos (70) que posee un vibrador (76) generador de 15 sensaciones táctiles sobre la falange media de la mano del usuario (3). 19. 15. Sistema vestible según reivindicaciones 1 a 14 caracterizado porque los goniómetros resistivos articulados (56) para medir la abducción de los dedos índice (58) y medio (59) comprende los siguientes elementos: 20 a. Un sensor resistivo flexible (67) que mide el movimiento de abducción del dedo índice (58) y dedo medio (59) b. Dos bases de sujeción (75) que fijan el sensor (67) a la región dorsal del guante háptico (5) sobre la falange proximal del dedo índice y la falange proximal del dedo medio. 25 20. 16. Procedimiento para la utilización del sistema vestible descrito en las reivindicaciones 1 a 15 caracterizado porque el usuario humano (3) calibra el modelo biomecánico del sistema de reconocimiento (14) mediante la realización de una rutina de movimientos preestablecidos que ajusta los límites mínimos y máximos de movimiento. 30 21. 17. Procedimiento de acuerdo a la reivindicación 16 caracterizado porque el usuario (3) realiza movimientos con información gestual que es convertida en señales eléctricas por el traje háptico (4) y los guantes hápticos (5). 22. 35 23. 18. Procedimiento de acuerdo a las reivindicaciones 16 a 17 caracterizado porque la información gestual que realiza el usuario (3) se codifica a partir de lenguajes de comunicación no verbales mediante el sistema de reconocimiento (14). 24. 19. Procedimiento de acuerdo a las reivindicaciones 16 a 18 caracterizado porque el 5 sistema vestible codifica las señales eléctricas del traje (4) y guantes (5) en comandos de control y mediante técnicas de aprendizaje supervisado las almacena en una base de datos (15) en el sistema de reconocimiento (14). 25. 20. Procedimiento de acuerdo a las reivindicaciones 16 a 19 caracterizado porque el 10 sistema de reconocimiento (14) compara las señales eléctricas del traje (4) y los guantes (5) con información almacenada previamente en la base de datos (15) y genera comandos de control. 26. 21. Procedimiento de acuerdo a las reivindicaciones 16 a 20 caracterizado porque el 15 sistema vestible envía al sistema remoto (2) los comandos de control generados por el usuario (3). 27. 22. Procedimiento de acuerdo a las reivindicaciones 16 a 21 caracterizado porque el sistema remoto (2) puede ser otro usuario humano (11) permitiendo el intercambio de 20 información gestual a distancia. 28. 23. Uso del sistema vestible, descrito en las reivindicaciones 1 a 22, en un sistema maestro comandado por un usuario humano (3) que controla un sistema esclavo real (9) o virtual (10), como pueden ser un robot manipulador, un vehículo submarino, un simulador de 25 procedimientos de rehabilitación y un dispositivo mecatrónico.
