IT201800006487A1

IT201800006487A1 - Navigation and orientation system based on mixed haptic-visual technology and related navigation method

Info

Publication number: IT201800006487A1
Application number: IT102018000006487A
Authority: IT
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2018-09-20

Description

Descrizione dell’Invenzione Industriale avente per titolo: Description of the Industrial Invention entitled:

“Sistema di navigazione ed orientamento basato su tecnologia mista aptico-visuale e relativo metodo di navigazione” "Navigation and orientation system based on mixed haptic-visual technology and related navigation method"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di navigazione ed orientamento basato su tecnologia mista aptico-visuale e ad un metodo di navigazione relativo. The present invention refers to a navigation and orientation system based on mixed haptic-visual technology and to a relative navigation method.

In particolare l’invenzione si riferisce ad un sistema che sfrutta le tecnologie aptica e visuale per fornire informazioni circa la navigazione in ambiente sia urbano che naturale. In particular, the invention refers to a system that uses haptic and visual technologies to provide information about navigation in both urban and natural environments.

È nota l’esistenza di sistemi che forniscono informazioni circa la navigazione mediante mappe che compaiono sullo schermo di un device (smartphone, unità GPS, tablet, ecc.). It is known the existence of systems that provide information about navigation through maps that appear on the screen of a device (smartphone, GPS unit, tablet, etc.).

Questi primi sistemi noti di navigazione ed orientamento però non sono soddisfacenti e presentano i seguenti problemi: However, these first known navigation and orientation systems are not satisfactory and present the following problems:

- guardare una mappa mentre si è in movimento può risultare disagevole e pericoloso; inoltre, sostare per guardare una mappa può causare ritardi e non sempre è possibile; - looking at a map while on the move can be uncomfortable and dangerous; moreover, stopping to look at a map can cause delays and is not always possible;

- una forte luminosità ambientale e i riflessi possono rendere impegnativa la lettura delle immagini sullo schermo. - strong ambient light and reflections can make it difficult to read images on the screen.

È nota l’esistenza di sistemi di navigazione ed orientamento che risolvono detti problemi riferendo le informazioni circa la navigazione mediante comandi audio. It is known the existence of navigation and orientation systems that solve these problems by reporting information about navigation by means of audio commands.

Questi secondi sistemi noti di navigazione ed orientamento però presentano il problema di non essere adeguati all’utilizzo in ambienti rumorosi ovvero in situazioni in cui i comandi vocali potrebbero causare distrazioni, fastidio o imbarazzo. However, these second known navigation and orientation systems have the problem of not being suitable for use in noisy environments or in situations where voice commands could cause distraction, annoyance or embarrassment.

È nota inoltre l’esistenza di dispositivi e sistemi che sfruttano la tecnologia aptica per fornire informazioni circa la navigazione. La tecnologia aptica si basa sull’utilizzo di motori compatti in grado di generare vibrazioni per fornire comandi corrispondenti ad una logica binaria (svolta a destra/sinistra – vai dritto). It is also known that there are devices and systems that use haptic technology to provide information about navigation. The haptic technology is based on the use of compact motors capable of generating vibrations to provide commands corresponding to a binary logic (turn right / left - go straight).

Questi dispositivi e sistemi noti però presentano il problema di non essere adeguati per un utilizzo in ambiente naturale (montagna, terreno aperto, mare ecc.) anziché urbano. Infatti, se in ambito urbano il tragitto da percorrere è per lo più una successione di tratti rettilinei collegati da svolte nette (quasi sempre a 90°), per cui l’utilizzo di comandi corrispondenti ad una logica binaria è adeguato, in ambiente naturale il tragitto da percorrere, dovendo adeguarsi alle asperità del terreno, segue spesso un percorso irregolare con deviazioni frequenti ed angoli che possono assumere i valori più disparati, per cui l’utilizzo di comandi ispirati ad una logica binaria è inadeguato. However, these known devices and systems have the problem of not being suitable for use in a natural environment (mountain, open land, sea, etc.) rather than an urban one. In fact, if in an urban environment the route to be traveled is mostly a succession of straight sections connected by sharp turns (almost always at 90 °), for which the use of commands corresponding to a binary logic is adequate, in the natural environment the route to be traveled, having to adapt to the roughness of the terrain, it often follows an irregular path with frequent deviations and angles that can take on the most disparate values, so the use of commands inspired by a binary logic is inadequate.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema ed un metodo di navigazione ed orientamento basato su tecnologia mista apticovisuale che fornisca in modo intuitivo e non intrusivo informazioni circa la navigazione e l’orientamento e risulti adeguato sia all’uso in ambiente naturale che in ambito urbano. The purpose of the present invention is to provide a navigation and orientation system and method based on mixed haptic-visual technology that provides information about navigation and orientation in an intuitive and non-intrusive way and is suitable for both use in the natural environment and in urban environment.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell’invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un sistema ed un metodo di navigazione ed orientamento basato su tecnologia mista aptico-visuale come quello descritto nelle rivendicazioni indipendenti. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l’oggetto delle rivendicazioni dipendenti. The aforementioned and other purposes and advantages of the invention, which will emerge from the following description, are achieved with a navigation and orientation system and method based on mixed haptic-visual technology such as that described in the independent claims. Preferred embodiments and non-trivial variants of the present invention form the subject of the dependent claims.

Resta inteso che le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione. It is understood that the attached claims form an integral part of the present description.

Risulterà immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalità equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate. It will be immediately obvious that innumerable variations and modifications (for example relating to shape, dimensions, arrangements and parts with equivalent functionality) can be made to what has been described without departing from the scope of the invention as appears from the attached claims.

La presente invenzione verrà meglio descritta da una forma preferita di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, descritta di seguito. The present invention will be better described by a preferred embodiment, provided by way of non-limiting example, described below.

Il sistema di navigazione ed orientamento basato su tecnologia mista aptico-visuale secondo l’invenzione comprende preferibilmente: The navigation and orientation system based on mixed haptic-visual technology according to the invention preferably includes:

- un dispositivo mobile di tipo noto ad esempio uno smartphone, un tablet, un navigatore satellitare o altro dispositivo di navigazione comprendente: un sistema di posizionamento, ad esempio un modulo GPS di tipo noto, una unità di visualizzazione, ad esempio uno schermo, un’applicazione software, in particolare un’app di navigazione, installata su una sua unità di memorizzazione, essendo detto dispositivo mobile collegato mediante modulo di comunicazione wireless, ad esempio di tipo Bluetooth, ad almeno un’unità aptica; - a mobile device of a known type, for example a smartphone, a tablet, a satellite navigator or other navigation device comprising: a positioning system, for example a GPS module of a known type, a display unit, for example a screen, a software application, in particular a navigation app, installed on a storage unit thereof, said mobile device being connected by means of a wireless communication module, for example of the Bluetooth type, to at least one haptic unit;

- almeno un’unità aptica comprendente un generatore di vibrazioni attivabile dall’applicazione software, in particolare dall’app di navigazione, installata sul dispositivo mobile e atto a produrre un pattern di vibrazioni dalla frequenza e ampiezza variabili per indicare all’utente la direzione da seguire, essendo detta unità aptica collegata mediante modulo di comunicazione wireless, ad esempio di tipo Bluetooth, al dispositivo mobile. In modo preferito l’unità aptica è incorporata in un oggetto da indossare da parte dell’utente, preferibilmente una cintura da portare in vita, in modo che le sue vibrazioni possano essere facilmente avvertite dall’utente. In alternativa l’unità aptica è incorporata nel dispositivo mobile, che dovrà essere tenuto dall’utente a contatto con il corpo in modo che le vibrazioni di detta unità possano essere facilmente avvertite dall’utente; - at least a haptic unit comprising a vibration generator that can be activated by the software application, in particular by the navigation app, installed on the mobile device and capable of producing a pattern of vibrations with variable frequency and amplitude to indicate the direction to be taken to the user follow, as said haptic unit is connected by means of a wireless communication module, for example of the Bluetooth type, to the mobile device. Preferably, the haptic unit is incorporated into an object to be worn by the user, preferably a belt to be worn around the waist, so that its vibrations can be easily felt by the user. Alternatively, the haptic unit is incorporated into the mobile device, which must be kept by the user in contact with the body so that the vibrations of said unit can be easily felt by the user;

- l’applicazione software, in particolare l’app di navigazione per smartphone, installata sull’unità di memorizzazione del dispositivo mobile e atta ad attivare l’unità aptica, tramite un segnale inviato dal dispositivo mobile, ed a gestire la visualizzazione di mappe sullo schermo del dispositivo mobile, come verrà descritto in seguito più nel dettaglio. - the software application, in particular the navigation app for smartphones, installed on the storage unit of the mobile device and able to activate the haptic unit, through a signal sent by the mobile device, and to manage the display of maps on the screen of the mobile device, as will be described later in more detail.

In una forma di realizzazione preferita dell’invenzione sono presenti preferibilmente due unità aptiche, essendo dette unità aptiche incorporate in modo preferito in un oggetto da indossare da parte dell’utente, preferibilmente una cintura da portare in vita, ed essendo una prima unità aptica posizionata in corrispondenza di una prima parte del corpo dell’utente, preferibilmente in corrispondenza della parte destra del corpo, ad esempio del fianco destro, ed una seconda unità aptica posizionata in corrispondenza di una seconda parte del corpo dell’utente, preferibilmente in corrispondenza della parte sinistra del corpo, ad esempio del suo fianco sinistro. In a preferred embodiment of the invention there are preferably two haptic units, said haptic units being preferably incorporated in an object to be worn by the user, preferably a belt to be worn around the waist, and being a first haptic unit positioned in correspondence with a first part of the user's body, preferably in correspondence with the right part of the body, for example the right side, and a second haptic unit positioned in correspondence with a second part of the user's body, preferably in correspondence with the part left of the body, for example of his left side.

Un metodo per la navigazione ed orientamento basato su tecnologia mista aptico-visuale secondo l’invenzione comprende preferibilmente le seguenti fasi: A method for navigation and orientation based on mixed haptic-visual technology according to the invention preferably includes the following steps:

- una prima fase di rilevamento della posizione, e dunque del punto di partenza, dell’utente da parte del sistema di posizionamento del dispositivo mobile, ad esempio un modulo GPS; - a first phase of detecting the position, and therefore the starting point, of the user by the positioning system of the mobile device, for example a GPS module;

- una seconda fase di selezione da parte dell’utente di un punto di arrivo, ad esempio inserendo i dati del punto di arrivo sul dispositivo mobile; - a second phase of selection by the user of an arrival point, for example by entering the arrival point data on the mobile device;

- una terza fase di selezione da parte dell’utente di uno tra i possibili percorsi che collegano il punto di partenza con il punto di arrivo, registrati nel database dell’applicazione software e mostrati sullo schermo del dispositivo mobile; - a third phase of selection by the user of one of the possible routes that connect the starting point with the arrival point, recorded in the database of the software application and shown on the screen of the mobile device;

- una quarta fase di valutazione da parte dell’applicazione software se l’utente, per seguire il percorso prescelto, debba deviare a destra piuttosto che a sinistra ovvero proseguire dritto rispetto alla sua posizione; - a fourth phase of evaluation by the software application if the user, to follow the chosen path, has to deviate to the right rather than to the left or go straight on with respect to his position;

- una quinta fase di segnalazione all’utente della direzione da seguire mediante unità aptica. In caso di necessità di deviare a destra piuttosto che a sinistra, l’applicazione software invia un segnale tramite il dispositivo mobile all’unità aptica che di conseguenza produce delle vibrazioni, differenziate (ad esempio di durata e/o frequenza diverse) tra loro a seconda che la deviazione da effettuare sia verso destra o verso sinistra e di intensità maggiore o minore a seconda che l’angolo tra la direzione seguita in precedenza e quella da intraprendere sia più o meno ampio; in caso di necessità di proseguire dritto, l’applicazione software non invia alcun segnale all’unità aptica che di conseguenza non produce alcuna vibrazione. In caso di sistema comprendente una prima unità aptica posizionata in corrispondenza del fianco destro dell’utente ed una seconda unità aptica posizionata in corrispondenza del fianco sinistro dell’utente, in caso di necessità di deviare a destra l’applicazione software invia un segnale tramite il dispositivo mobile a detta prima unità aptica di destra che di conseguenza produce delle vibrazioni, ad intervalli sempre più ravvicinati con l’approssimarsi dell’utente al punto di svolta a destra e di intensità maggiore o minore a seconda che l’angolo tra la direzione seguita in precedenza e quella da intraprendere sia più o meno ampio; in caso di necessità di deviare a sinistra l’applicazione software invia un segnale tramite il dispositivo mobile a detta seconda unità aptica di sinistra che di conseguenza produce delle vibrazioni del tipo di quelle descritte sopra; - a fifth phase of signaling to the user the direction to follow by means of a haptic unit. In case of need to deviate to the right rather than to the left, the software application sends a signal via the mobile device to the haptic unit which consequently produces vibrations, differentiated (for example of different duration and / or frequency) from each other. depending on whether the deviation to be made is to the right or to the left and of greater or lesser intensity depending on whether the angle between the direction followed previously and the one to be taken is more or less wide; in case of need to go straight, the software application does not send any signal to the haptic unit which consequently does not produce any vibration. In the case of a system comprising a first haptic unit positioned at the user's right side and a second haptic unit positioned at the user's left side, in case of need to deviate to the right, the software application sends a signal via the mobile device to said first right haptic unit which consequently produces vibrations, at increasingly close intervals as the user approaches the right turning point and of greater or lesser intensity depending on the angle between the direction followed previously and the one to be undertaken is more or less broad; in case of need to deviate to the left, the software application sends a signal via the mobile device to said second left haptic unit which consequently produces vibrations of the type described above;

- una sesta fase di segnalazione all’utente della direzione da seguire mediante schermo del dispositivo mobile. In caso di necessità di deviare a destra piuttosto che a sinistra, il dispositivo mobile lo indica visivamente colorando una porzione del suo schermo, a destra o a sinistra a seconda che la deviazione da effettuare sia verso destra o verso sinistra e di area proporzionale all’angolo di deviazione rispetto alla direzione seguita in precedenza, con un primo colore molto evidente (ad esempio, bianco) e colorando la restante porzione di schermo con un secondo colore, molto evidente rispetto al primo (ad esempio, nero); in caso di necessità di proseguire dritto, il dispositivo mobile lo indica visivamente mostrando una schermata di default che riporta in caratteri grandi ed evidenti (ad esempio, bianchi su sfondo nero) la distanza dal punto di arrivo, in un’unità di lunghezza preselezionata dall’utente; - a sixth phase of signaling to the user the direction to follow via the screen of the mobile device. In case of need to deviate to the right rather than to the left, the mobile device visually indicates this by coloring a portion of its screen, to the right or to the left depending on whether the deviation to be made is to the right or to the left and of area proportional to the angle deviation from the direction followed previously, with a very evident first color (for example, white) and coloring the remaining portion of the screen with a second color, very evident compared to the first (for example, black); in case of need to go straight, the mobile device visually indicates this by showing a default screen that shows in large and evident characters (for example, white on a black background) the distance from the arrival point, in a unit of length preselected by the 'user;

- una settima fase di lettura delle indicazioni da parte dell’utente, e di correzione del proprio percorso in base alle indicazioni ricevute; - a seventh phase of reading the information by the user, and correcting one's path based on the information received;

- una ottava fase di interruzione della vibrazione dell’unità aptica. - an eighth phase of interruption of the vibration of the haptic unit.

Preferibilmente il metodo dell’invenzione può comprendere una fase di disattivazione dell’applicazione software da parte dell’utente in modo da non ricevere alcuna segnalazione della direzione da seguire. L’applicazione software disattivata confronta costantemente il percorso effettuato dall’utente con quello preselezionato nella seconda fase. Nel caso in cui riscontri una distanza tra il percorso reale e quello preselezionato superiore ad una soglia prescelta, l’applicazione software invia un segnale all’unità aptica che di conseguenza produce delle vibrazioni, differenziate tra loro a seconda che la deviazione da effettuare per tornare al percorso preselezionato sia verso destra o verso sinistra e di intensità maggiore o minore a seconda che dell’entità dello spostamento riscontrato rispetto al percorso preselezionato. Preferably, the method of the invention can include a phase of deactivation of the software application by the user so as not to receive any indication of the direction to follow. The deactivated software application constantly compares the path taken by the user with the one pre-selected in the second phase. In the event that a distance between the real path and the pre-selected one is greater than a pre-selected threshold, the software application sends a signal to the haptic unit which consequently produces vibrations, differentiated from each other depending on whether the deviation to be made to return to the preselected path either to the right or to the left and of greater or lesser intensity depending on the extent of the displacement found with respect to the preselected path.

Vantaggiosamente, il sistema di navigazione ed orientamento basato su tecnologia mista apticovisuale dell’invenzione permette di fornire ad un utente, in modo intuitivo e non intrusivo, informazioni circa la navigazione e l’orientamento e risulta adeguato sia all’uso in ambiente naturale che in ambito urbano. Advantageously, the navigation and orientation system based on mixed haptic-visual technology of the invention allows to provide a user, in an intuitive and non-intrusive way, with information about navigation and orientation and is suitable both for use in the natural environment and in urban environment.

Si è descritta una forma preferita di attuazione dell’invenzione, ma naturalmente essa è suscettibile di ulteriori modifiche e varianti nell’ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate nelle quali, eventuali segni di riferimento posti tra parentesi non possono essere interpretati nel senso di limitare le rivendicazioni stesse. Inoltre, la parola "comprendente" non esclude la presenza di elementi e/o fasi diversi da quelli elencati nelle rivendicazioni. L’articolo “un”, “uno” o “una” precedente un elemento non esclude la presenza di una pluralità di tali elementi. Il semplice fatto che alcune caratteristiche siano citate in rivendicazioni dipendenti diverse tra loro non indica che una combinazione di queste caratteristiche non possa essere vantaggiosamente utilizzata. A preferred embodiment of the invention has been described, but of course it is susceptible to further modifications and variations within the same inventive idea. In particular, to those skilled in the art, numerous variants and modifications, functionally equivalent to the previous ones, will be immediately evident, which fall within the scope of the invention as highlighted in the attached claims in which any reference marks placed between brackets cannot be interpreted in the sense of to limit the claims themselves. Furthermore, the word "comprising" does not exclude the presence of elements and / or phases other than those listed in the claims. The article "a", "one" or "a" preceding an element does not exclude the presence of a plurality of such elements. The mere fact that some characteristics are mentioned in different dependent claims does not indicate that a combination of these characteristics cannot be advantageously used.

Claims

CLAIMS 1. Navigation and orientation system based on mixed haptic-visual technology comprising: - a mobile device comprising: a positioning system, a display unit, a navigation software application installed on one of its storage units, said device being mobile connected via wireless communication module to at least one haptic unit; - at least one haptic unit comprising a vibration generator that can be activated by the navigation software application installed on the mobile device and capable of producing a pattern of vibrations with variable frequency and amplitude to indicate to the user the direction to follow, said haptic unit being connected via wireless communication module to the mobile device; in which said navigation software application is adapted to activate the haptic unit, through a signal sent from the mobile device, and to manage the display of maps on the screen of the mobile device.

2. Navigation and orientation system based on mixed haptic-visual technology according to claim 1, characterized by the fact that said haptic unit is able to produce vibrations differentiated from each other according to whether the deviation to be made is to the right or to the left and of intensity greater or lesser depending on whether the angle between the direction followed previously and the one to be taken is more or less wide.

3. Navigation and orientation system based on mixed haptic-visual technology according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises two haptic units, being a first haptic unit positioned in correspondence with a first part of the user's body and a second haptic unit positioned at a second part of the user's body.

4. Navigation and orientation system based on mixed haptic-visual technology according to claim 3, characterized in that a first haptic unit is positioned in correspondence with the right part of the user's body and a second haptic unit is positioned in correspondence with the part left of the user's body.

5. Navigation and orientation system based on mixed haptic-visual technology according to any one of the preceding claims, characterized in that the haptic unit is incorporated in an object to be worn by the user so that its vibrations can be easily warned by the user.

6. Navigation and orientation system based on mixed haptic-visual technology according to any one of claims 1 to 2 characterized in that the haptic unit is incorporated in the mobile device, which must be kept by the user in contact with the body so that the vibrations of said unit can be easily felt by the user.

7. Method for navigation and orientation based on mixed haptic-visual technology with a navigation and orientation system according to any one of the preceding claims, comprising the following steps: - a first phase of detecting the user's position by the positioning system of the mobile device; - a second phase of selection by the user of an arrival point on the mobile device; - a third phase of selection by the user of one of the possible routes that connect a starting point with the arrival point, recorded in the software application database and shown on the screen of the mobile device; - a fourth evaluation phase in which the software application evaluates whether the user, to follow the chosen path, must deviate to the right rather than to the left or go straight on with respect to his position; - a fifth phase of signaling to the user the direction to follow by means of a haptic unit, in which the software application sends a signal via the mobile device to the haptic unit which consequently produces vibrations, differentiated according to whether the deviation from carry out either to the right or to the left and of greater or lesser intensity depending on whether the angle between the direction followed previously and the one to be taken is more or less wide; - a sixth phase of signaling to the user the direction to follow via the mobile device screen, in which the mobile device visually indicates the direction to follow by coloring a portion of its screen, to the right or to the left depending on whether the deviation to be made is towards right or left and of area proportional to the angle of deviation from the direction followed previously.

8. Method for navigation and orientation based on mixed haptic-visual technology according to claim 7, characterized in that the system comprises a first haptic unit positioned in correspondence with a first part of the user's body and a second haptic unit positioned in correspondence of a second part of the user's body, and in case of need to deviate to the right, the software application sends a signal via the mobile device to said first haptic unit which consequently produces vibrations, and in case of need to deviate on the left, the software application sends a signal via the mobile device to said second haptic unit which consequently produces vibrations.

9. Method for navigation and orientation based on mixed haptic-visual technology according to claim 7 or 8, characterized in that there is also a phase of deactivation of the software application by the user so as not to receive any signaling of the direction to follow, in which the deactivated software application constantly compares the path taken by the user with the pre-selected one and, in the event that a distance between the real path and the pre-selected one is greater than a pre-selected threshold, the software application sends a signal to the haptic unit which consequently produces vibrations.