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DE102018107970B3 - Orientierungshilfe für eine Person mit eingeschränktem Sehvermögen - Google Patents

Orientierungshilfe für eine Person mit eingeschränktem Sehvermögen Download PDF

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DE102018107970B3
DE102018107970B3 DE102018107970.2A DE102018107970A DE102018107970B3 DE 102018107970 B3 DE102018107970 B3 DE 102018107970B3 DE 102018107970 A DE102018107970 A DE 102018107970A DE 102018107970 B3 DE102018107970 B3 DE 102018107970B3
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Simon Schätzle
Thomas Hulin
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Orientierungshilfe 01 für eine Person mit eingeschränktem Sehvermögen zum Tragen am Körper, mit Sensoren Si (101) zur zeitabhängigen Ermittlung eines Abstandes A(O, t) und/oder einer Richtung R(O, t) zu Objekten Oin einer Umgebung, und mit Signalgebern SG(102) zur Ausgabe der Abstände A(O, t) und/oder der Richtungen R(O, t) als haptische Signale Sig(A(O, t)) und/oder Sig(R(O, t)) an die Person, wobei die Sensoren Si (101) Sensorparameter PARM(t) nutzen, die eine einstellbare Erfassungscharakteristik der Sensoren Si (101) definieren und/oder die Signalgeber SGSignalgeberparameter PARM(t) nutzen, die eine einstellbare Ausgabecharakteristik der Signalgeber SGdefinieren, weiterhin umfassend: einen Posensensor SPOS (103) zum Erfassen einer Pose P(t) der Orientierungshilfe 01 und/oder der Zeitableitung P(t) und/oder der Zeitableitung P(t), eine Steuereinheit (104), die dazu eingerichtet ist in einem Definitionszustand der Orientierungshilfe 01 Sensorparameter PARM(t) und/oder Signalgeberparameter PARM(t) in Abhängigkeit von P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) zu lernen, und die die gelernten Sensorparameter PARM(t) und/oder Signalgeberparameter PARM(t) in einem operationellen Zustand der Orientierungshilfe 01 abhängig von aktuellen P(t) und/oder P(t) und/oder P̈(t) anzuwenden, und eine Speichereinheit (110), die die gelernten Sensorparameter PARM(t) und/oder Signalgeberparameter PARM(t) abhängig von P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) speichert und bereitstellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Orientierungshilfe für eine Person mit eingeschränktem Sehvermögen zum Tragen am Körper sowie ein Verfahren zum Betrieb einer ebensolchen Orientierungshilfe.
  • Aus der DE 10 2011 076 891 B4 ist eine Orientierungshilfe für Personen mit eingeschränktem Sehvermögen bekannt, die umfasst: eine Sensorik mit wenigstens einem Abstandssensor, um Hindernisse in der Umgebung zu erfassen, und wenigstens eine mit dem Abstandssensor verbundene oder verbindbare Signalvorrichtung zur Erzeugung eines von der Person haptisch erfassbaren Signals in dem Fall, dass der Abstandssensor ein Hindernis erfasst, und ein Befestigungsmittel, um die Sensorik an einem Arm, einem Bein, dem Rumpf oder dem Kopf der Person zu befestigen.
  • Der Abstandssensor und die Signalvorrichtung sind paarweise örtlich beieinanderliegend an dem Befestigungsmittel vorgesehen, so dass die Signalvorrichtung ein durch die Person haptisch erfassbares Signal an der Stelle an dem Körper der Person erzeugt, an welcher der Abstandssensor vorgesehen ist. Der Abstandssensor und die Signalvorrichtung sind weiterhin derart ausgestaltet, dass ein minimaler Abstandswert eingestellt ist bzw. werden kann, und die Signalvorrichtung nur ein haptisch erfassbares Signal erzeugt, wenn von dem Abstandssensor Hindernisse in der Umgebung erfasst werden, die weiter entfernt sind als dieser minimale Abstandswert.
  • Aus der Druckschrift KR 101782059 B1 ist eine Orientierungshilfe für eine Person mit eingeschränktem Sehvermögen offenbart, welche Verhaltensmuster des Anwenders anhand der Bewegungen eines Blindenstocks lernt und abspeichert.
  • Aus der Druckschrift US 2018/0310116 A1 ist eine von einer Person eingeschränktem Sehvermögen am Kopf tragbare Vorrichtung bekannt, welche Audiosignale zur Abtastung einer Umgebung aussendet und von der Umgebung reflektierte Audiosignal empfängt, auswertet und auf Basis der ausgewerteten Audiosignale Navigationsanweisungen über Ohrhörer an die Person ausgibt.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Orientierungshilfe für eine Person mit eingeschränktem Sehvermögen bereitzustellen, welche das Einsatzspektrum der Orientierungshilfe sowie die Zuverlässigkeit, mit der in einer Umgebung Hindernisse erkannt werden, und die haptische Ausgabe verbessert.
  • Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Orientierungshilfe O1 für eine Person mit eingeschränktem Sehvermögen zum Tragen am Körper, mit Sensoren Si zur zeitabhängigen Ermittlung eines Abstandes ASi(On, t) und/oder einer Richtung RSi(On, t) zu Objekten On in einer Umgebung, und mit Signalgebern SGk zur Ausgabe der Abstände ASGk,Si(On, t) und/oder der Richtungen RSGk,Si(On, t) als haptische Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder SigSGk,Si(RSi(On, t)) an die Person, wobei die Sensoren Si Sensorparameter PARMSi(t) nutzen, die eine einstellbare Erfassungscharakteristik der Sensoren Si definieren und/oder die Signalgeber SGk Signalgeberparameter PARMSGk(t) nutzen, die eine einstellbare Ausgabecharakteristik der Signalgeber SGk definieren, mit i = 1,..., I; n = 1,..., N; k = 1,...,K; I ≥ 1; N ≥ 1; K ≥ 1; weiterhin umfassend: einen Posensensor SPOS zum Erfassen einer Pose P(t) der Orientierungshilfe O1 und/oder der Zeitableitung P(t) und/oder der Zeitableitung P(t), eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist in einem Definitionszustand der Orientierungshilfe O1 Sensorparameter PARMSi(t) und/oder Signalgeberparameter PARMSGk(t) in Abhängigkeit von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈(t) zu lernen, und die die gelernten Sensorparameter PARMSi(t) und/oder Signalgeberparameter PARMSGk(t) in einem operationellen Zustand der Orientierungshilfe O1 abhängig von aktuellen P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈(t) anzuwenden, und eine Speichereinheit, die die gelernten Sensorparameter PARMSi(t) und/oder Signalgeberparameter PARMSGk(t) abhängig von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈̈(t) speichert und bereitstellt.
  • Die Orientierungshilfe O1 erzeugt vorteilhaft über die Signalgeber SGk und/oder über eine akustische/optische Ausgabeeinheit der Orientierungshilfe O1 eine Signalausgabe, die der Person anzeigt, ob O1 im Definitionszustand oder im operationellen Zustand ist.
  • Die Orientierungshilfe O1 weist vorteilhaft ein Befestigungsmittel auf, mittels dem die Orientierungshilfe O1 am Körper der Person befestigbar ist. Die Sensoren Si und die Signalgeber SGk sind vorteilhaft paarweise örtlich beieinanderliegend an dem Befestigungsmittel vorgesehen, so dass die Signalgeber SGk ein durch die Person haptisch erfassbares Signal an den Stellen an dem Körper der Person erzeugen, an welcher die Sensoren Si am Befestigungsmittel vorhanden sind.
  • Die Zeitabhängigkeit der Sensorparameter PARMSi(t) und PARMSGk(t) ergibt sich vorteilhaft aus der Zeitabhängigkeit der Posen der Orientierungshilfe O1: PARMSi(t) = PARMSi(P(t)) oder PARMSi(Ṗ(t)) oder PARMSi(P̈(t)) oder PARMSi(P(t), Ṗ(t)) oder PARMSi(P(t), P̈̈(t)) oder PARMSi(Ṗ(t), P̈(t)) oder PARMSi(P(t), P(t), P(t)). Analoges gilt für PARMSGk(t).
  • Die Sensorparameter PARMSi(t) können grundsätzlich aus einer Menge aller eine Erfassungscharakteristik der Sensoren Si definierenden Parameter gewählt sein. Die Signalgeberparameter PARMSGk(t) können grundsätzlich aus einer Menge aller eine Ausgabecharakteristik eines haptischen Signals SigSGk,Si(RSi(On, t)) definierenden Parameter gewählt sein.
  • Die Begriffe „Erfassungscharakteristik“ und „Ausgabecharakteristik“ werden vorliegend breit verstanden.
  • Die Sensorparameter PARMSi(t) definieren vorteilhaft den vom jeweiligen Sensor Si jeweils erfassten Raumwinkel und/oder einen Öffnungswinkel des Sensors Si und/oder eine vom Sensor Si minimal und/oder maximal zu erfassende Entfernung und/oder eine vom Sensor Si zu erfassende Eigenschaft eines Objekts On und/oder eine Art der Erfassung von Objekten On durch den Sensor Si. Im einfachsten Fall definiert ein Sensorparameter PARMSi(t) insbesondere ein Ab-/Anschalten eines jeweiligen Sensors Si abhängig von einer Pose P(t) der Orientierungshilfe O1 und/oder der Zeitableitung P(t) und/oder der Zeitableitung P(t).
  • Die Sensorparameter PARMSGk(t) definieren vorteilhaft die vom Signalgeber SGk auszugebenden haptischen Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder die haptischen Signale SigSGk,Si(RSi(On, t)) hinsichtlich einer Amplitude und/oder einer Frequenz und/oder einer Signalform und/oder hinsichtlich eines Ab- oder Anschaltens eines Signalgebers SGk abhängig von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈(t).
  • Vorteilhaft erfasst der Posensensor SPOS den lokalen Gravitationsvektor (Richtung und Stärke des Gravitationsfeldes).
  • Der Begriff „Pose“ P(t) bezeichnet vorliegend eine Kombination einer Angabe zu einer Position (bspw. in x-, y-, z-Koordinaten) und einer Angabe einer Orientierung (bspw. Eulerwinkel) der Orientierungshilfe O1. Der Posensensor SPOS weist vorteilhaft einen Positionssensor PSSPOS und einen Orientierungssensor OSSPOS auf. Der Positionssensor PSSPOS ist vorteilhaft ein satellitensystembasierter Positionsempfänger (GPS, GLONASS, Galileo, etc.). Vorteilhaft erfasst der Posensensor SPOS den lokalen Gravitationsvektor (Richtung und Stärke des Gravitationsfeldes).
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Posensensor SPOS zumindest einen Posen-Geschwindigkeitssensor und/oder einen Posen-Beschleunigungssensor auf oder die Posen-Geschwindigkeit und/oder die Posen-Beschleunigung wird durch Zeitableitung der ermittelten Pose vom Posensensor SPOS oder von der Steuereinheit ermittelt. Natürlich sind als Posensensor grundsätzlich alle bekannten Sensoren/Sensorkombinationen verwendbar, die die aktuelle Position und die Orientierung der Orientierungshilfe O1 ermitteln können.
  • Vorteilhaft weist jeder Sensor Si der Orientierungshilfe O1 einen Positionssensor PSSPOS,i und/oder einen Orientierungssensor OSSPOS,i auf. Die dadurch ermittelten Messwerte werden vorteilhaft zur weiteren Detaillierung der zu lernenden Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) genutzt. Dies ermöglicht im operationellen Zustand von 01 eine noch feinere Justierung der Empfangscharakteristiken der Sensoren Si bzw. der Ausgabecharakteristiken der Signalgeber SGk abhängig von den Einzelposen Pi(t) und/oder Ṗi(t) und/oder P̈i(t).
  • Im Fall, dass jeder Sensor Si einen Positionssensor PSSPOS,i und einen Orientierungssensor OSSPOS,i aufweist, werden somit eine Anzahl I Einzelposen Pi(t) ermittelt, auf deren Basis dann die Pose P(t) der Orientierungshilfe O1 ermittelt wird.
  • Die Sensorparameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) können somit abhängig von einem Positionsverlauf (Trajektorie), einem Geschwindigkeitsverlauf oder einem Beschleunigungsverlauf der Orientierungshilfe O1 gelernt bzw. vorgegeben werden. Weiterhin können die Sensorparameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von einem Verlauf der Orientierung, der Orientierungsgeschwindigkeit und/oder Orientierungsbeschleunigung der Orientierungshilfe O1 gelernt bzw. vorgegeben werden.
  • Durch die von P(t), und/oder P(t) und/oder P̈(t) abhängige aktuelle Einstellung der Erfassungscharakteristik (PARMSi(t)), wird einerseits das Spektrum der erfassbaren Umgebungssituationen sowie der darin angeordneten Objekte On erheblich erweitert, andererseits kann dadurch die Zuverlässigkeit, mit der in der Umgebung angeordnete Objekte On erkannt werden, erheblich verbessert werden, da Bewegungen der Orientierungshilfe O1 als Positions-, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsprofile bzw. Orientierungs-, Orientierungsgeschwindigkeits- und/oder Orientierungsbeschleunigungsprofile erfasst und abhängig von diesen Bewegungen/Orientierungen Sensorparameter PARMSi(t) der einzelnen Sensoren Si automatisiert eingestellt werden können.
  • Durch die von P(t), und/oder P(t) und/oder P̈(t) abhängige Einstellung der aktuellen Ausgabecharakteristik (PARMSGk(t)), wird zudem das Spektrum der haptischen Ausgabemöglichkeiten zur Vermittlung erfasster Umgebungssituationen sowie der darin angeordneten Objekte On an die Person erheblich erweitert und damit verbessert.
  • Wird die Orientierungshilfe O1 beispielsweise an einem Handgelenk einer Person mittels des Befestigungsmittels (bspw. mittels eines elastischen Armbands) befestigt, und bewegt sich die Person mit nach vorne und zurück schlendernden Armen, dann können beispielsweise die zur Körpermitte weisenden Sensoren Si in dem Moment abgeschaltet werden, in dem sie direkt am Körper vorbeigeführt werden. Dadurch werden Signale ausgeblendet, die keine anderen Objekte On der Umgebung darstellen. Das Lernen der entsprechenden Parameter im Definitionszustand von 01 kann bspw. durch Auswertung von erfassten P(t), und/oder P(t) und/oder P̈(t) bei Durchführung zumindest einer entsprechenden Referenz-Pendelbewegung des Arms automatisiert erfolgen.
  • Die Sensoren Si weisen vorteilhaft jeweils einen Ultraschallsensor und/oder einen Lasersensor und/oder einen Kamerasensor (insbesondere eine Time-of-Flight Kamera) und/oder einen akustischen Sensor und/oder einen optischen Sensor und/oder einen die Umgebung scannenden Sensor (bspw. LIDAR) auf. Natürlich fallen weitere Sensoren, die eine Erfassung eines Abstandes ASi(On, t) und/oder einer Richtung RSi(On, t) zu Objekten On in einer Umgebung erlauben, ebenfalls unter den Erfindungsgedanken. Vorteilhaft bestehen die Sensoren Si jeweils aus Sensorkombinationen.
  • Vorteilhaft sind die Sensoren Si zum Erfassen der Art An eines Objekts On ausgeführt und eingerichtet. Der Begriff „Art“ steht als Synonym für den Begriff „Kategorie“. Vorteilhaft sind die Sensoren Si derart ausgeführt und eingerichtet, dass sie oder die Steuereinheit die Objekte On aufgrund der von den Sensoren Si ermittelten Daten (Sensordaten) in verschiedene Kategorien/Arten einteilen können/kann. Diese Einteilung in Kategorien/Arten kann beispielsweise anhand einer äußeren Formgebung und/oder weiterer mittels der von den Sensoren Si erkennbaren Merkmale von Objekten On erfolgen. Eine Kategorie kann bspw. sein: „Auto“, „Person“, „Baum“, „Radfahrer“, Wand“, „Randstein“, etc. Vorteilhaft weisen die Sensoren Si jeweils einen Wärmesensor (Wärmebildkamera) auf, so ist es zudem möglich, beispielsweise ein Wärmebild von Objekten On zu erfassen, und mithin beispielsweise die abgestrahlte Körperwärme bei der Kategorisierung der Objekte On zu berücksichtigen.
  • Die Steuereinheit ist vorteilhaft derart ausgeführt und eingerichtet, dass sie auf Basis der Sensordaten Objekte On ermittelt und anhand vorgegebener Merkmale in vorgegebene Kategorien einordnen kann.
  • Die Sensoren Si weisen vorteilhaft jeweils neben zumindest einem Messwertsensor, der der Erfassung von Rohdaten dient (d.h. bspw. der Erfassung von Rohdaten der Abstandsmessung ASi(On, t) und/oder der Richtungsmessung RSi(On, t) zu Objekten On in einer Umgebung), eine Ansteuerungselektronik des zumindest einen Messwertsensors sowie vorteilhaft eine Auswerteelektronik auf. Die Ansteuerungselektronik und die Auswerteelektronik können in der Steuereinheit angeordnet sein. Die Sensorparameter PARMSi(t) wirken im operationellen Zustand der Orientierungshilfe O1 insbesondere auf die Ansteuerungselektronik und/oder die Auswerteelektronik der Sensoren Si ein und definieren deren Parametereinstellungen.
  • Eine Weiterbildung der vorgeschlagenen Orientierungshilfe O1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit im operationellen Zustand die Sensorparameter PARMSi(t) und/oder die Signalgeberparameter PARMSGk(t) abhängig von der Art An des jeweils erkannten Objekts On verwendet/anpasst. Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu ausgeführt und eingerichtet, einen oder mehrere Sensoren Si und/oder einen oder mehrere Signalgeber SGk abhängig von der ermittelten Art An eines Objekts On aus- oder einzuschalten.
  • Vorteilhaft ist ein Sensor Si einem Signalgeber SGk der Orientierungshilfe O1 direkt zugeordnet, so dass an dem Signalgeber SGk nur haptische Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder SigSGk,Si(RSi(On, t)) basierend auf Messungen des zugeordneten Sensors Si ausgegeben werden. Vorteilhaft ist diese Zuordnung, d.h. welcher Sensor Si welchem Signalgeber SGk zugeordnet ist, einstellbar. Vorteilhaft wird diese Zuordnung in den gelernten Parametern PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) vorgegeben.
  • Grundsätzlich können alle gegenständlichen Dinge Objekte On sein. Beispielsweise kann eine zweite Orientierungshilfe O2, die die Person am Körper, bspw. an einer anderen Extremität trägt und/oder deren einzelne ebensolche Sensoren Sj,O2 und/oder deren einzelne ebensolche Signalgeber SGp,O2 ein solches Objekt On darstellen, das von den Sensoren Si der Orientierungshilfe O1 erfasst wird mit j = 1, 2, ..., J; p = 1, 2, ... P; J ≥ 1 und P ≥ 1.
  • Die Signalgeber SGk zur Ausgabe der Abstände ASGk,Si(On, t) und/oder der Richtungen RSGk,Si(On t) als haptische Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder SigSGk,Si(RSi(On, t)) an die Person umfassen vorteilhaft Aktoren, die zur Ausgabe, d.h. zur Übertragung von Vibrationen und/oder von Kräften ausgeführt und eingerichtet sind. Vorteilhaft kann eine Frequenz und/oder eine Amplitude und/oder eine Signalform (bspw. Rechtecksignal, Sinussignal, etc.) der Vibrationen abhängig von den auszugebenden Abständen ASGk,Si(On, t) und/oder der Richtungen RSGk,Si(On t) geändert werden. Dadurch können Vibrationsmuster erzeugt werden, die Abstände und/oder Richtungen zu erfassten Objekten On kodieren. Vorteilhaft können zur Ausgabe die Ausgabekräfte im Hinblick auf die Kraftrichtung und den Betrag der Kraft eingestellt werden. Vorteilhaft erfolgt die Ausgabe der Kräfte flächig, d.h. ein Signalgeber SGk erzeugt an einer Ausgabefläche lokal einzelne Kraftüberträge, sodass flächige Kraftübertragungsmuster erzeugbar sind.
  • Die Steuereinheit, die die Sensorparameter PARMSi(t) und/oder die Signalgeberparameter PARMSGk(t) in dem Definitionszustand von 01 abhängig von P(t) und/oder P(t) und/oder P̈(t) ermittelt bzw. lernt, und die ermittelten/gelernten Parameter PARMSi(t) und/oder die Signalgeberparameter PARMSGk(t) im operationellen Zustand der Orientierungshilfe O1 verwendet, weist vorteilhaft einen Prozessor mit einem darauf laufenden Programm auf, das diese Aufgaben im Definitionszustand / operationellen Zustand umsetzt.
  • Das Lernen von PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) erfolgt vorteilhaft durch Ausführen zumindest einer Referenz-Bewegung der Orientierungshilfe O1 und durch Auswerten von dabei erfassten P(t) und/oder P(t) und/oder P̈(t). In dieser Ausführungsform erfolgt das Lernen der Parameter somit lediglich auf Basis von Bewegungen der Orientierungshilfe O1.
  • In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Lernen von PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) durch Ausführen zumindest einer Referenz-Bewegung der Orientierungshilfe O1 und durch Auswerten von dabei erfassten P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) sowie durch Auswerten von dabei erfassten Abständen ASi(On, t) und/oder Richtungen RSi(On, t) zu mindestens einem Referenz-Objekt Oref in der Umgebung.
  • Die Orientierungshilfe O1 weist weiterhin vorteilhaft zumindest eine manuelle und/oder akustische und/oder haptische und/oder elektronische Eingabeschnittstelle auf, die mit der Steuereinheit verbunden ist. Vorteilhaft erfolgt das Lernen von PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) im Definitionszustand von O1 und/oder die Verwendung von PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) im operationellen Zustand von O1 abhängig von zumindest einer Eingabe in die Eingabeschnittstelle.
  • Vorteilhaft bewirkt eine Eingabe in die Eingabeschnittstelle zumindest eine der folgenden Funktionen: - Vorgabe und Umsetzung einer Verwendung/Nichtverwendung eines oder mehrerer Sensoren Si und/oder Signalgeber SGk beim Lernen der Sensorparameter PARMSi(t) und/oder Signalgeberparameter PARMSGk(t) im Definitionszustand von 01, - Begrenzung zu lernender Sensorparameter PARMSi(t) und/oder Signalgeberparameter PARMSGk(t) auf ein über die Eingabeschnittstelle vorgegebenes Minimum MIN(PARMSi(t)) und/oder Minimum MIN(PARMSGk(t)) und/oder ein vorgegebenes Maximum MAX(PARMSi(t)) und/oder Maximum MAX(PARMSGk(t)), - Start und/oder Beendigung des Definitionszustandes von 01.
  • Somit kann von der Person bspw. bestimmt werden, ob die Orientierungshilfe O1 posenabhängige Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) lernt oder ob die Orientierungshilfe O1 die gelernten und gespeicherten Sensorparameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) operationell zur Orientierungsunterstützung der Person anwendet, d.h. die Person bestimmt den aktuellen Zustand (Definitionszustand/operationeller Zustand) der Orientierungshiolfe O1 durch eine entsprechende Eingabe in die Eingabeschnittstelle.
  • Vorteilhaft können über die Eingabeschnittstelle Sensorparameter PARMSi(t) und/oder Signalgeberparameter PARMSGk(t) abhängig von P(t), P(t) und/oder P̈(t) vorgegeben werden. Die Eingabeschnittstelle weist hierzu vorteilhaft eine Datenschnittstelle zur Übertragung dieser Parameter bspw. von einem Computer oder einem Datennetzwerk an die Orientierungshilfe O1 auf. Die Übertragung kann per Funk oder drahtgebunden erfolgen.
  • Vorteilhaft ist Eingabeschnittstelle mit einem oder mehreren der Sensoren Si verbunden. Vorteilhaft sind die entsprechenden Sensoren Si hierzu zu einer Gestenerkennung ausgeführt und eingerichtet, d.h. die entsprechenden Sensoren Si weisen hierzu jeweils einen Kamerasensor auf, so dass Eingaben auch mit definierten Gesten vorgenommen werden können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Sensoren Si und die Signalgeber SGk jeweils als bauliche Einheiten mit zumindest einem Sensor Si und einem Signalgeber SGk zusammengefasst. Im Fall, dass diese baulichen Einheiten jeweils einen Sensor Si und einen Signalgeber SGk aufweisen, gilt für die Orientierungseinheit O1 bevorzugt I = K.
  • Im Definitionszustand werden somit Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) ermittelt/gelernt/vorgegeben. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass durch Analyse der ermittelten Posendaten P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) auf Verhaltensmuster/Bewegungsmuster der die Orientierungshilfe O1 tragenden Personen, oder auf Situationen, in denen sich diese Person befindet (welche sich durch Bewegungsmuster und ggf. durch Messdaten der Sensoren Si vermitteln) geschlossen wird, und für Grund-Bewegungsmuster/Grund-Situationen hinterlegte Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) in entsprechend abgewandelter, d.h. auf die tatsächlich erfassten Bewegungen angepasst und in der Speichereinheit als gelernte Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) gespeichert werden. Vorteilhaft erfolgt das Lernen adaptiv.
  • Das Lernen der Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) im Definitionszustand greift in einer Weiterbildung vorteilhaft auf eine Datenbank zurück, in der Regeln für eine Zuordnung von Parametern PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) zu erkannten Verhaltensmustern/Bewegungsmustern/Situationen (welche sich aus den ermittelten Daten von P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) ergeben und sich ggf. aus Messdaten der Sensoren Si in der Definitionsphase vermitteln) hinterlegt sind.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgeschlagenen Orientierungshilfe O1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit dazu ausgeführt und eingerichtet ist, die Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von der Pose P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) relativ zu einem Referenzobjekt Oref in der Umgebung zu ermitteln/zu lernen. Ein solches Referenzobjekt Oref kann eine Wand, ein Tisch, ein Stuhl, ein Auto, ein Mensch, ein Geländer, ein Baum, etc. sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorgeschlagenen Orientierungshilfe O1 ist der Posensensor dazu ausgeführt und eingerichtet, relative Posen Prel,Si,St und/oder relative Abstände Arel,Si,St von Sensoren Si und St zueinander zu ermitteln, wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt und eingerichtet ist, die relativen Posen Prel,Si,St und/oder relativen Abstände Arel,Si,St bei der Ermittlung der Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) zu berücksichtigen, mit i, t ∈ {1, 2, ..., I) und i ≠ t. Die Sensoren Si und St sind vorliegend Bestandteile von der Orientierungshilfe O1.
  • In einer Weiterbildung ist der Posensensor von O1 dazu ausgeführt und eingerichtet, relative Posen Prel,O1,O2 und/oder relative Abstände Arel,O1,O2 zu einer zweiten gleichartigen Orientierungshilfe O2, die bspw. an einer anderen Extremität der Person getragen wird, zu ermitteln. Vorteilhaft werden dabei in dem Definitionszustand von O1 die Sensorparameter PARMSi(t) und/oder Signalgeberparameter PARMSGk(t) in Abhängigkeit von Prel,O1,O2(t) und/oder Ṗrel,O1,O2(t) und/oder Prel,O1,O2(t) gelernt, und die gelernten Sensorparameter PARMSi(t) und/oder Signalgeberparameter PARMSGk(t) in einem operationellen Zustand der Orientierungshilfe O1 in Abhängigkeit von Prel,O1,O2(t) und/oder Ṗrel,O1,O2(t) und/oder P̈rel,O1,O2 (t) angewendet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorgeschlagenen Orientierungshilfe O1 ist die Steuereinheit im operationellen Zustand dazu ausgeführt und eingerichtet, einen oder mehrere Sensoren Si abhängig von P(t) und/oder P(t) und/oder P̈(t) durch Anwendung der Sensorparameter PARMSi(t) aus- oder einzuschalten.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorgeschlagenen Orientierungshilfe O1 ist die Steuereinheit im operationellen Zustand dazu ausgeführt und eingerichtet, einen oder mehrere Signalgeber SGk abhängig von P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) durch Anwendung der Signalgeberparameter PARMSGk(t) aus- oder einzuschalten.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorgeschlagenen Orientierungshilfe O1 ist die Steuereinheit dazu ausgeführt und eingerichtet, im operationellen Zustand von O1 einen Zeitverlauf von P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) zu analysieren und basierend auf einem dabei ermittelten Analyseergebnis AE(t) einen oder mehrere Signalgeber SGk und/oder einen oder mehrere Sensoren Si abhängig von P(t) und/oder P(t) und/oder P̈(t) aus- oder einzuschalten.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorgeschlagenen Orientierungshilfe O1 ist die Steuereinheit im operationellen Zustand dazu ausgeführt und eingerichtet, einen Zeitverlauf P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) zu analysieren und basierend auf einem dabei ermittelten Analyseergebnis AE, die gelernten Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von dem Analyseergebnis anzuwenden.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgeschlagenen Orientierungshilfe O1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Orientierungshilfe O1 weiterhin zumindest einen Sensor zur Erfassung einer Anzahl W von Parametern PARMUmg,w(t) zur Beschreibung von vorherrschenden Umgebungsbedingungen, wie bspw. Helligkeit, Temperatur, Feuchte, Sichtweite, Lautstärke, Bewölkung, Niederschlagsmenge, Niederschlagsart, etc. mit w = 1,..., W und W ≥ 1 aufweist, wobei die Steuereinheit in der Definitionsphase von O1 dazu ausgeführt und eingerichtet ist, die Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von PARMUmg,w(t) zu ermitteln/zu lernen, bzw. im operationellen Zustand entsprechend abhängig von PARMUmg,w(t) anzuwenden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorgeschlagenen Orientierungshilfe O1 werden die Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) während des Definitionszustands von O1 von der Steuereinheit abhängig von mittels den Sensoren Si gemessenen Abständen ASi(Oref, t) zu einem Referenzobjekt Oref und/oder abhängig von mittels den Sensoren Si gemessenen Richtungen RSi(Oref, t) zu dem Referenzobjekt Oref gelernt: PARMSi(t) = PARMSi(ASi(Oref, t), RSi(Oref, t)).
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorgeschlagenen Orientierungshilfe O1 wird im operationellen Zustand ein von den Sensoren Si erkanntes Objekt On als Referenzobjekt Oref definiert, beispielsweise mittels einer Eingabe über die Eingabeschnittstelle. Durch diese Eingabe wird O1 in den Definitionszustand geschaltet.
  • Nun werden die einstellbaren Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von ermittelten Abständen ASi(Oref, t) und/oder Richtungen RSi(Oref, t) sowie abhängig von Bewegungen der Orientierungshilfe O1 und den dabei ermittelten P(t) und/oder P(t) und/oder P̈(t) adaptiv verändert/eingestellt. Ist der Lernvorgang beendet, d.h. sind die Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) adaptiv entsprechend verändert, so schaltet sich die Orientierungshilfe O1 bevorzugt automatisch in den operationellen Zustand zurück. Natürlich kann das Umschalten auch durch eine Eingabe im Eingabemittel erzeugt werden.
  • Vorteilhaft weist die Orientierungshilfe O1 einen Gürtel oder ein vorzugsweise elastisches Armband als Befestigungsmittel zur Befestigung der Orientierungshilfe O1 am Körper der Person auf. Vorteilhaft ist die Anordnung der Sensoren Si und der Signalgeber SGk an dem Gürtel bzw. dem Armband einstellbar/veränderbar.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Orientierungshilfe O1 für eine Person mit eingeschränktem Sehvermögen, wobei die Orientierungshilfe O1 aufweist: Sensoren Si zur zeitabhängigen Ermittlung eines Abstandes ASi(On, t) und/oder einer Richtung RSi(On, t) zu Objekten On in einer Umgebung, und mit Signalgebern SGk zur Ausgabe der Abstände ASGk,Si(On, t) und/oder der Richtungen RSGk,Si(On, t) als haptische Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder SigSGk,Si(RSi(On, t)) an die Person, wobei die Sensoren Si Sensorparameter PARMSi(t) nutzen, die eine einstellbare Erfassungscharakteristik der Sensoren Si definieren und/oder die Signalgeber SGk Signalgeberparameter PARMSGk(t) nutzen, die eine einstellbare Ausgabecharakteristik der Signalgeber SGk definieren, mit i = 1,..., I; n = 1,..., N; k = 1,...,K; I ≥ 1; N ≥ 1; K ≥ 1; sowie eine Steuereinheit, eine Speichereinheit und einen Posensensor SPOS, mit folgenden Schritten.
  • In einem ersten Schritt erfolgt ein Aktivieren des Definitionszustands oder des operationellen Zustands der Orientierungshilfe O1.
  • Sofern im ersten Schritt der Definitionszustand aktiviert wurde erfolgt mit dem Posensensor SPOS ein Erfassen einer Pose P(t) der Orientierungshilfe O1 und/oder der Zeitableitung P(t) und/oder der Zeitableitung P(t), mittels der Steuereinheit ein Lernen der Sensorparameter PARMSi(t) und/oder der Signalgeberparameter PARMSGk(t) abhängig von P(t) und/oder P(t) und/oder P(t), und durch die Speichereinheit ein Speichern der gelernten Sensorparameter PARMSi(t) und/oder Signalgeberparameter PARMSGk(t) abhängig von P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) in einer Speichereinheit der Orientierungshilfe O1. Diese Schritte werden bevorzugt automatisiert ausgeführt. Sind die Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) erfolgreich gelernt und gespeichert, so schaltet die Steuereinheit die Orientierungshilfe O1 bevorzugt automatisch in den operationellen Zustand.
  • Sofern im ersten Schritt der operationelle Zustand aktiviert wurde, erfolgt ein Erfassen einer Pose P(t) der Orientierungshilfe O1 und/oder der Zeitableitung P(t) und/oder der Zeitableitung P(t) mit dem Posensensor SPOS, ein Verwenden der zuvor gelernten Sensorparameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von P(t) und/oder P(t) und/oder P(t) beim Betrieb der Sensoren Si und/oder der Signalgeber SGk, und ein Ausgeben der mit den Parametern PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) ermittelten Abstände ASGk,Si(On, t) und/oder der Richtungen RSGk,Si(On, t) als haptische Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder SigSGk,Si(RSi(On, t)) an die Person. Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Orientierungshilfe O1 zumindest einen Sensor zur Erfassung einer Anzahl W von Parametern PARMUmg,w(t) zur Beschreibung von vorherrschenden Umgebungsbedingungen, wie bspw. Helligkeit, Temperatur, Feuchte, Sichtweite, Lautstärke, Bewölkung, Niederschlagsmenge, Niederschlagsart aufweist, mit w = 1,..., W und W ≥ 1, wobei von der Steuereinheit im Definitionszustand von O1 die Sensorparameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von PARMUmg,w(t) gelernt werden, d.h. PARMSi(t) = PARMSi(t, PARMUmg,w(t)) bzw. PARMSGk(t) = PARMSGk(t, PARMUmg,w(t)), und von der Steuereinheit im operationellen Zustand von O1 die Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von PARMUmg,w(t) angewendet werden.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der vorstehenden Ausführungen zur vorgeschlagenen Orientierungshilfe O1 auf das vorgeschlagene Verfahren.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnungen - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
    • 1 eine schematisierte Darstellung einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Orientierungshilfe,
    • 2 einen schematisierten Ablaufplan einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
    • 3a, 3b eine Darstellung zur Erläuterung einer Anwendung des Verfahrens.
  • 1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Orientierungshilfe O1 für eine Person mit eingeschränktem Sehvermögen zum Tragen am Handgelenk.
  • Die Orientierungshilfe O1 weist auf: Sensoren Si 101 zur zeitabhängigen Ermittlung eines Abstandes ASi(On, t) und/oder einer Richtung RSi(On, t) zu Objekten On in einer Umgebung und Signalgeber SGk 102 zur Ausgabe der Abstände ASGk,Si(On, t) und/oder der Richtungen RSGk,Si(On, t) als haptische Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder SigSGk,Si(RSi(On, t)) an die Person, wobei die Sensoren Si 101 einstellbare Sensorparameter PARMSi(t) nutzen, die eine Erfassungscharakteristik der Sensoren Si 101 definieren, mit i = 1,..., I; n = 1,..., N; k = 1,..., K; wobei gilt: I ≥ 1; N ≥ 1; K ≥ 1.
    Die Orientierungshilfe 01 umfasst weiterhin einen Posensensor SPOS 103 zum Erfassen einer Pose P(t) der Orientierungshilfe O1 und/oder der Zeitableitung Ṗ(t) und/oder der Zeitableitung P̈̈̈(t), eine Steuereinheit 104, die die zur Einstellung einer aktuellen Erfassungscharakteristik der Sensoren Si 101 erforderlichen Sensorparameter PARMSi(t) in einem Definitionszustand von O1 abhängig von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈(t) lernt, und die die gelernten Sensorparameter PARMSi(t) in einem operationellen Zustand von 01 anwendet, und eine Speichereinheit 110, die gelernten Sensorparameter PARMSi(t) abhängig von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈(t) speichert und bereitstellt.
  • Der Posensensor SPOS 103, die Steuereinheit 104 und die Speichereinheit 110 sind vorliegend in ein Gehäuse integriert und daher nicht einzeln dargestellt.
  • Die Steuereinheit 104 weist eine Eingabeschnittstelle 105 auf, mittels der der Start und/oder die Beendigung des Definitionszustandes vorgegeben werden. Weiterhin kann mittels einer Eingabe in die Eingabeschnittstelle 105 zwischen dem Definitionszustand und dem operationellen Zustand von O1 gewechselt werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel verwenden die Signalgeber SGk vorgegebene konstante Parameter PARMSGk, die insbesondere nicht von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈(t) abhängen.
  • Die Orientierungshilfe O1 weist weiterhin einen Sensor 106 zur Erfassung des Parameters PARMUmg,1(t) zur Beschreibung der Helligkeit in der Umgebung auf, insbesondere zur Unterscheidung von Hell (Umgebung beleuchtet) und Dunkel (Umgebung nicht beleuchtet), wobei die Steuereinheit 104 dazu ausgeführt und eingerichtet ist, im Definitionszustand die Sensorparameter PARMSi(t) abhängig von PARMUmg,1(t) zu lernen und im operationellen Zustand die Sensorparameter PARMSi(t) abhängig von PARMUmg,1(t) anzuwenden.
  • 2 zeigt einen schematisierter Ablaufplan einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Orientierungshilfe O1 für eine Person mit eingeschränktem Sehvermögen, wobei die Orientierungshilfe O1 aufweist: Sensoren Si 101 zur zeitabhängigen Ermittlung eines Abstandes ASi(On, t) und/oder einer Richtung RSi(On, t) zu Objekten On in einer Umgebung, Signalgeber SGk 102 zur Ausgabe der Abstände ASGk,Si(On, t) und/oder der Richtungen RSGk,Si(On t) als haptische Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder SigSGk,Si(RSi(On, t)) an die Person, wobei die Sensoren Si 101 einstellbare Sensorparameter PARMSi(t) nutzen, die eine Erfassungscharakteristik der Sensoren Si 101 definieren, mit i = 1,..., I; n = 1,..., N; k = 1,...,K; wobei gilt: I ≥ 1; N ≥ 1; K ≥ 1; und eine Steuereinheit 104, die die zur Einstellung einer aktuellen Erfassungscharakteristik der Sensoren Si 101 erforderlichen Sensorparameter PARMSi(t) in einem Definitionszustand von 01 abhängig von einer Pose P̈(t) der Orientierungshilfe O1 und/oder der Zeitableitung Ṗ(t) und/oder der Zeitableitung P(t) lernt, und die die gelernten Sensorparameter PARMSi(t) in einem operationellen Zustand von 01 abhängig von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈̈(t) anwendet. Das Verfahren weist folgende Schritte auf.
  • In dem Schritt 201 erfolgt ein Auswählen des Definitionszustands oder des operationellen Zustands der Steuereinheit 104. Durch das Auswählen wird der aktuelle Zustand der Steuereinheit 104 somit festgelegt.
  • Wird beim Auswählen in Schritt 201 der Definitionszustand ausgewählt, so erfolgt in Schritt 202 mit einem Posensensor 103 ein Erfassen einer Pose P(t) der Orientierungshilfe und/oder der Zeitableitung P(t)und/oder der Zeitableitung P̈(t). In Schritt 203 erfolgt ein Lernen der Sensorparameter PARMSi(t) abhängig von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈̈(t). In Schritt 204 erfolgt ein Speichern 204 der gelernten Sensorparameter PARMSi(t) in einer Speichereinheit 110 der Orientierungshilfe O1.
  • Wird beim Auswählen in Schritt 201 der operationelle Zustand ausgewählt, so erfolgt in Schritt 205 ein Ermitteln einer Pose P(t) der Orientierungshilfe O1 und/oder der Zeitableitung Ṗ(t) und/oder der Zeitableitung P̈(t). In Schritt 206 erfolgt ein Verwenden der gelernten und gespeicherten Sensorparameter PARMSi(t) bei der Erfassung des Abstandes ASi(On, t) und/oder der Richtung RSi(On, t) zu Objekten On mittels der Sensoren Si 101. In Schritt 207 erfolgt ein Ausgeben der Abstände ASGk,Si(On, t) und/oder der Richtungen RSGk,Si(On, t) als haptische Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder SigSGk,Si(RSi(On, t)) an die Person.
  • Die Schritte 202-204 bzw. die Schritte 205-207 werden vorteilhaft mehrfach hintereinander ausgeführt.
  • 3a zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Anwendung des Verfahrens. Dargestellt ist eine Person, die eine Orientierungshilfe O1 (nicht dargestellt) am Handgelenk eines schematisiert dargestellten Arms trägt. Die Person führt mit ihrem Arm, beispielsweise beim Spazierengehen, eine Bewegung aus, bei der der Arm periodisch nach vorne und nach hinten geführt wird.
  • Der Posensensor SPOS ermittelt bei dieser Bewegung eine entsprechende zeitliche Änderung der Pose P̈(t) der Orientierungshilfe O1 sowie die Zeitableitung Ṗ(t) und die Zeitableitung P̈(t). Dabei setzt sich die Pose P(t) aus den Messwerten der Position der Orientierungshilfe POSO1(t) sowie der Orientierung der Orientierungshilfe ORO1(t) zusammen: P(t) = P(POSO1(t), ORO1(t)).
  • Von der Orientierungshilfe O1 können im Definitionszustand Posendaten P(t), Ṗ(t), P̈̈(t) ermittelt und automatisiert analysiert werden, um daraus Verhaltensmuster, bestimmte Tätigkeiten oder Situationen abzuleiten. So kann beispielsweise anhand der ermittelten Daten des Posensensors SPOS unter Verwendung eines entsprechenden Schätzers geschätzt werden, welcher Tätigkeit die Person gerade nachgeht: bspw. Stehen, Gehen, Laufen, eine Tätigkeit am Schreibtisch/Werktisch etc.. In Abhängigkeit dieser Posendaten werden die Sensorparameter PARMSi(t) ermittelt.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden von dem Posensensor SPSO unter anderem die Winkel α(t) ermittelt. Im Definitionszustand werden dabei bspw. Sensorparameter PARMSi(α(t)) gespeichert, die dann im operationellen Zustand in Abhängigkeit des von den Sensoren Si erfassten Winkels α verwendet werden.
  • Weist beispielsweise die Orientierungshilfe O1 sechs (I = 6) Sensoren Si auf, die gemäß gelernter bzw. vorgegebener Sensorparameter PARMSi(α(t)) in Abhängigkeit von dem Winkel α an- und abschaltbar sind, so können die Sensorparameter PARMSi(α(t)) im operationellen Zustand von 01 abhängig von dem vom Posensensor SPOS ermittelten Winkel α angewendet werden. Die Sensorparameter PARMSi(α(t)) könnenbeim Szenario „Gehen“ folgendes vorgeben:
    • Parameter-Konfiguragtion 1: Sensoren Si=1,2,5,6 sind aktiv, alle nicht genannten Sensoren sind nicht aktiv.
    • Parameter-Konfiguration 2: Sensoren Si=1,4,5,6 sind aktiv, alle nicht genannten Sensoren sind nicht aktiv.
    • Parameter-Konfiguration 3 : Sensoren Si=3,4,5,6 sind aktiv, alle nicht genannten Sensoren sind nicht aktiv.
  • 3b zeigt hierzu eine Darstellung des sich periodisch ändernden Winkels α über der Zeit t und die zugeordneten Parameter-Konfigurationen. Dabei wechseln sich abhängig vom Winkel α die Parameter-Konfigurationen in folgender Reihenfolge periodisch ab: Konfig. 2, Konfig. 1, Konfig. 2, Konfig. 3, Konfig. 2, Konfig.1 etc.
  • Ein anderes Anwendungsszenario der vorgeschlagenen Orientierungshilfe O1 betrifft beispielsweise das Arbeiten an einem Tisch oder einer Werkplatte. In diesem Fall sei angenommen, dass die Person an beiden Armen jeweils eine Orientierungshilfe O1, O2 trägt. Jede der Orientierungshilfen O1, O2 weist einen Posensensor SPOS1/SPOS2 auf. Vorteilhaft umfassen die Posensensoren SPOS1, SPOS2 jeweils eine Inertialmesseinheit (IMU) mit der Posendaten P(t), Ṗ(t), P̈̈(t) der jeweiligen Orientierungshilfen O1, O2 und auch der jeweilige lokale Gravitationsvektor ermittelbar sind.
  • Die beiden Orientierungshilfen O1, O2sind darüber hinaus vorteilhaft zur Datenkommunikation miteinander ausgeführt und eingerichtet. Über die Datenkommunikation können insbesondere aktuelle Messwerte der jeweiligen Posensensoren SPOS1, SPOS2 und/oder der jeweiligen Sensoren von O1 und O2 ausgetauscht werden.
  • Wird dabei bspw. erkannt, dass die Lagen bzw. die lokalen Gravitationsvektoren für beide Orientierungshilfen O1, O2 annähernd gleich sind (z.B. bei einem Aufliegen der Arme am Tisch), hat dies bspw. die Aktivierung einer bestimmten Parameter-Konfiguration der Sensorparameter PARMSi,O1(t) bzw. PARMSi,O2(t) zur Folge, so dass bspw. diejenigen Sensoren von O1 und O2, die in Richtung anderem Arm gerichtet sind, sowie die Sensoren, die nach unten gerichtet sind, abgeschaltet werden, um die Rückmeldung des gegenüberliegenden Arms bzw. des unter dem jeweiligen Arm befindlichen Tisches zu unterdrücken.
  • Ein weiteres Anwendungsszenario geht davon aus, dass die Sensorparameter PARMSi(t) im Definitionszustand der Steuereinheit abhängig von einer Entfernung DOref(t) eines Referenzobjekts Oref zur Orientierungshilfe O1 gelernt wurden: PARMSi(t) = PARMSi(DOref(t)).
  • Im operationellen Zustand kann bspw. durch eine Eingabe in das Eingabemittel ein Objekt Oref als Referenzobjekt definiert werden. Ein solches „Objekt“ kann bspw. eine Begleitperson für eine blinde Person (bspw. ein/e Begleitläufer/in beim Ski-Langlaufen für eine/n blinde/n Ski-Langläufer/in) sein.
  • Im operationellen Zustand werden die gelernten Sensorparameter PARMSi(DOref(t)) abhängig von der aktuellen Entfernung DOref(t) zu dem zuvor definierten Referenzobjekts Oref verändert/eingestellt.
  • Ist das Referenzobjekt beispielsweise eine Begleitperson für eine blinde Person, und verändert sich der Abstand zwischen der blinden Person, die die Orientierungshilfe O1 trägt, und der Begleitperson, so werden abhängig von der Entfernung DOref(t) entsprechende von der Speichereinheit bereitgestellte Sensorparameter PARMSi(DOref(t)) von der Steuereinheit verwendet, um stets eine optimale Erfassung der Begleitperson durch die Sensoren Si sicherzustellen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt eine Ausgabe eines Alarms (bspw. haptisch /akustisch) durch die Orientierungshilfe O1, welche bspw. sechs (I = 6) Sensoren Si aufweist, dann, wenn die Begleitperson Oref nicht mehr von bspw. den Sensoren Si=1,2,3,4 erfasst wird.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 101
    Sensoren Si zur zeitabhängigen Ermittlung eines Abstandes ASi(On, t) und/oder einer Richtung RSi(On, t) zu Objekten On
    102
    Signalgeber SGk
    103
    Posensensor SPOS zum Erfassen einer Pose Ṗ(t) der Orientierungshilfe 01 und/oder der Zeitableitung P(t)und/oder der Zeitableitung P̈̈(t)
    104
    Steuereinheit
    105
    Eingabeschnittstelle
    106
    Sensor zur Erfassung einer Anzahl W von Parametern PARMUmg,w(t) zur Beschreibung von vorherrschenden Umgebungsbedingungen
    110
    Speichereinheit
    120
    Armband

Claims (10)

  1. Orientierungshilfe O1 für eine Person mit eingeschränktem Sehvermögen zum Tragen am Körper, mit Sensoren Si (101) zur zeitabhängigen Ermittlung eines Abstandes ASi(On, t) und/oder einer Richtung RSi(On, t) zu Objekten On in einer Umgebung, und mit Signalgebern SGk (102) zur Ausgabe der Abstände ASGk,Si(On, t) und/oder der Richtungen RSGk,Si(On, t) als haptische Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder SigSGk,Si(RSi(On, t)) an die Person, wobei die Sensoren Si (101) Sensorparameter PARMSi(t) nutzen, die eine einstellbare Erfassungscharakteristik der Sensoren Si (101) definieren und/oder die Signalgeber SGk Signalgeberparameter PARMSGk(t) nutzen, die eine einstellbare Ausgabecharakteristik der Signalgeber SGk definieren, mit i = 1,..., I; n = 1,..., N; k = 1,...,K; I ≥ 1; N ≥ 1; K ≥ 1; weiterhin umfassend: - einen Posensensor SPOS (103) zum Erfassen einer Pose P(t) der Orientierungshilfe O1 und/oder der Zeitableitung P(t) und/oder der Zeitableitung P(t), - eine Steuereinheit (104), die dazu eingerichtet ist in einem Definitionszustand der Orientierungshilfe O1 Sensorparameter PARMSi(t) und/oder Signalgeberparameter PARMSGk(t) in Abhängigkeit von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈̈(t) zu lernen, und die die gelernten Sensorparameter PARMSi(t) und/oder Signalgeberparameter PARMSGk(t) in einem operationellen Zustand der Orientierungshilfe O1 abhängig von aktuellen P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈(t) anzuwenden, und - eine Speichereinheit (110), die die gelernten Sensorparameter PARMSi(t) und/oder die Signalgeberparameter PARMSGk(t) abhängig von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈̈(t) speichert und bereitstellt.
  2. Orientierungshilfe 01 nach Anspruch 1, bei der eines der Objekte On eine weitere Orientierungshilfe O2 und/oder ein Sensor Sj,O2 und/oder ein Signalgeber SGp,O2 der weiteren Orientierungshilfe O2 ist, die von der Person an einer anderen Extremität getragen wird, mit j = 1, 2, ..., J; p = 1, 2, ... P; J ≥ 1 und P ≥ 1.
  3. Orientierungshilfe O1 nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der eine mit der Steuereinheit (104) verbundene Eingabeschnittstelle (105) vorhanden ist, und das Lernen von PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) im Definitionszustand von O1 und/oder die Verwendung von PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) im operationellen Zustand abhängig von zumindest einer Eingabe in die Eingabeschnittstelle (105) erfolgt.
  4. Orientierungshilfe O1 nach Anspruch 3, bei der eine Eingabe in die Eingabeschnittstelle (105) zumindest eine der folgenden Funktionen bewirkt: - Vorgabe einer Verwendung/Nichtverwendung eines oder mehrerer Sensoren Si und/oder Signalgeber SGk, - Begrenzung der Sensorparameter PARMSi(t) und/oder der Signalgeberparameter PARMSGk(t) auf ein über die Eingabeschnittstelle vorgegebenes Minimum MIN(PARMsi(t)) und/oder Minimum MIN(PARMSGk(t)) und/oder Maximum MAX(PARMSi(t)) und/oder Maximum MAX(PARMSGk(t)), - Start und/oder Beendigung des Definitionszustandes von O1.
  5. Orientierungshilfe O1 nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Sensorparameter PARMSi(t) den vom jeweiligen Sensor Si (101) jeweils erfassten Raumwinkel und/oder einen Öffnungswinkel des jeweiligen Sensors Si (101) und/oder eine vom jeweiligen Sensor Si (101) minimal und/oder maximal zu erfassende Entfernung und/oder einen Verstärkungsfaktor und/oder einen Filter für Messwerte des Sensor Si (101) und/oder ein An- oder Abschalten eines Sensors Si (101) abhängig von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈̈(t) definieren.
  6. Orientierungshilfe O1 nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Signalgeberparameter PARMSGk(t) die vom Signalgeber SGk auszugebenden haptischen Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder haptischen Signale SigSGk,Si(RSi(On, t)) hinsichtlich einer Amplitude und/oder einer Frequenz und/oder einer Signalform und/oder hinsichtlich eines An- oder Abschaltens eines Signalgebers SGk abhängig von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈̈(t) definieren.
  7. Orientierungshilfe O1 nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin aufweisend zumindest einen Sensor (106) zur Erfassung von Parametern PARMUmg,w(t) zur Beschreibung eine Anzahl W von vorherrschenden Umgebungsbedingungen, wie bspw. Helligkeit, Temperatur, Feuchte, Sichtweite, Lautstärke, Bewölkung, Niederschlagsmenge, Niederschlagsart, mit w = 1,..., W und W ≥ 1, wobei die Steuereinheit (104) dazu ausgeführt und eingerichtet ist, im Definitionszustand von O1 die Parameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von PARMUmg,w(t) zu lernen und im operationellen Zustand von O1 die Sensorparameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von PARMUmg,w(t) anzuwenden.
  8. Orientierungshilfe O1 nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Posensensor SPOS (103) zumindest einen Positionssensor und einen Orientierungssensor aufweist.
  9. Orientierungshilfe O1 nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Sensoren Si (101) jeweils einen Ultraschallsensor und/oder einen Lasersensor und/oder einen Kamerasensor und/oder einen Infrarotsensor und/oder einen akustischen Sensor aufweisen.
  10. Verfahren zum Betrieb einer Orientierungshilfe O1 für eine Person mit eingeschränktem Sehvermögen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Orientierungshilfe O1 aufweist: Sensoren Si (101) zur zeitabhängigen Ermittlung eines Abstandes ASi(On, t) und/oder einer Richtung RSi(On, t) zu Objekten On in einer Umgebung, und mit Signalgebern SGk (102) zur Ausgabe der Abstände ASGk,Si(On, t) und/oder der Richtungen RSGk,Si(On, t) als haptische Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder SigSGk,Si(RSi(On, t)) an die Person, wobei die Sensoren Si (101) Sensorparameter PARMSi(t) nutzen, die eine einstellbare Erfassungscharakteristik der Sensoren Si (101) definieren und/oder die Signalgeber SGk Signalgeberparameter PARMSGk(t) nutzen, die eine einstellbare Ausgabecharakteristik der Signalgeber SGk definieren, mit i = 1,..., I; n = 1,..., N; k = 1,...,K; I ≥ 1; N ≥ 1; K ≥ 1; sowie eine Steuereinheit (104), und einen Posensensor SPOS (103), mit folgenden Schritten: - Aktivieren (201) des Definitionszustands oder des operationellen Zustands der Orientierungshilfe O1, - im aktivierten Definitionszustand: ◯ mit dem Posensensor SPOS (103) Erfassen (202) einer Pose P(t) der Orientierungshilfe O1 und/oder der Zeitableitung Ṗ(t) und/oder der Zeitableitung P(t), ◯ Lernen (203) der Sensorparameter PARMSi(t) und/oder der Signalgeberparameter PARMSGk(t) abhängig von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈(t), ◯ Speichern (204) der gelernten Sensorparameter PARMSi(t) und/oder Signalgeberparameter PARMSGk(t) abhängig von P(t) und/oder Ṗ(t) und/oder P̈̈̈(t) in einer Speichereinheit (110) der Orientierungshilfe O1, - im aktivierten operationellen Zustand: ◯ Erfassen (205) einer Pose P(t) der Orientierungshilfe O1 und/oder der Zeitableitung Ṗ(t) und/oder der Zeitableitung P̈(t) mit dem Posensensor SPOS (103), ◯ Verwenden (206) der gelernten Sensorparameter PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) abhängig von P(t) und/oder P(t) und/oder P̈(t) beim Betrieb der Sensoren Si und/oder der Signalgeber SGk (102), und ◯ Ausgeben (207) der mit den Parametern PARMSi(t) und/oder PARMSGk(t) ermittelten Abstände ASGk,Si(On, t) und/oder der Richtungen RSGk,Si(On, t) als haptische Signale SigSGk,Si(ASGk,Si(On, t)) und/oder SigSGk,Si(RSi(On, t)) an die Person.
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