IT201800002417A1 - Sistema di comando di un dispositivo mobile - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione:

La presente invenzione si riferisce ad un sistema e ad un metodo di comando di un dispositivo mobile, ad esempio di un drone o di un robot utilizzabile in ambito domestico o industriale. In particolare, il termine “mobile" denota la capacità del dispositivo di spostarsi tramite mezzi meccanici propri, ad esempio a terra, tramite ruote o cingoli, o in aria, tramite eliche, tali mezzi meccanici essendo azionabili da un motore, preferibilmente elettrico, sempre a bordo del dispositivo mobile. L’invenzione è riferita ad un sistema del tipo sopra citato, atto a stabilire una corrispondenza tra il dispositivo mobile ed un dispositivo elettronico preposto al suo comando, anche in presenza di plurimi dispositivi mobili destinati ad essere comandati a distanza, almeno in una fase del loro utilizzo.

Arte nota:

I sistemi di comando di dispositivi mobili, ad esempio i robot utilizzati in ambito industriale o domestico, i droni ed in generali tutti i dispositivi mobili situati a distanza di un rispettivo dispositivo elettronico di comando, prevedono la trasmissione di comandi via radio, per il cambio di direzione, lo spostamento in avanti, indietro, a destra o a sinistra o secondo traiettorie predeterminate o, nel caso dei droni, comandi di cambio quota, di decollo di atterraggio, etc.

I sistemi di comando noti hanno raggiunto una sofisticazione notevole e consentono di comandare i dispositivi mobili in remoto molto efficacemente. Tuttavia, il livello di automazione continuamente crescente può realizzare scenari molto complessi, che i sistemi di comando noti non sono in grado di gestire.

Ad esempio, nel caso specifico dei droni, vale a dire dei veicoli aerei senza un pilota di bordo, sono state sviluppate applicazioni che prevedono il volo autonomo e a lunga distanza del drone, nel corso del quale il drone può essere in grado di determinare autonomamente azioni da svolgere, senza il comando di un operatore; in taluni casi, durante il volo, il drone può non essere in comunicazione radio con un telecomando a distanza, ed essere in grado di atterrare autonomamente.

Tuttavia, è stato riscontrato che in tali applicazioni la fase di atterraggio è particolarmente delicata e spesso comporta collisioni con asperità, oggetti, edifici, veicoli o persone, ed è possibile causa di incidenti a cose o persone, o danneggiamenti strutturali del drone. Per questa ragione, è tutt’ora preferibile assistere la fase di atterraggio tramite un operatore a distanza, che guida il drone con comandi via radio, dopo avere identificato la posizione adatta di atterraggio.

Ciò nonostante, stabilire la corretta associazione tra un telecomando remoto ed un drone dopo un volo autonomo del drone, cioè dopo una fase di volo in cui il telecomando non ha avuto alcun controllo sul drone, comporta svariate difficoltà, alcune delle quali sono brevemente esposte qui di seguito.

Innanzitutto, negli scenari sopra descritti e in quelli previsti per le prossime applicazioni sui droni, è possibile che plurimi droni si trovino in un’area presso la quale è operativo un telecomando a distanza (o più di un telecomando), nel qual caso è necessario prevedere una corretta associazione tra il telecomando ed un drone specifico che si intende comandare con il telecomando.

Inoltre, la distanza tra l'operatore che utilizza il telecomando remoto ed il drone può essere tale da impedire all’operatore di riconoscere a vista lorientamento del drone, e quindi complicare le manovre di spostamento a destra o sinistra che, di fatto, potrebbero risultare invertite; ciò avviene se il drone è ruotato di 180° gradi rispetto alla all’operatore.

Un’ulteriore complicazione deriva dalla difficoltà di utilizzo di un classico telecomando dotato di leve per lo spostamento in avanti, indietro, a destra o sinistra, o per il cambiamento di quota, che non corrispondono a movimenti naturali per l’operatore e che possono determinare una posizione di atterraggio sbagliato, specialmente se il drone è fatto atterrare a notevole distanza dall’operatore e se l’operatore non è addestrato ad impartire questo tipo di comandi.

Il problema tecnico alla base della presente invenzione è quello escogitare un sistema di comando di un drone o di un robot che risolva tutti i problemi sopra citati, ad esempio consentendo di cominciare a pilotare il drone, anche a notevole distanza, purché nel raggio visivo dell’operatore e nel raggio di azione di un telecomando remoto, dopo che il drone ha effettuato un volo totalmente autonomo, fuori da tale raggio di azione, determinando con precisione l’orientamento del drone rispetto all’operatore ed identificando quale, tra plurimi droni in volo, l'operatore intende controllare, sostanzialmente risolvendo i problemi tecnici che tutt’ora influenzano i sistemi di comando noti.

Sommario dell'invenzione

L’idea alla base della presente invenzione è quella di realizzare un sistema di comando di un dispositivo mobile che consenta di effettuare un riconoscimento tra un dispositivo elettronico preposto al comando del dispositivo mobile, quando il dispositivo mobile è o entra nel raggio di azione radio del dispositivo elettronico e nel raggio visivo dell’operatore, escludendo possibili errate associazioni tra il dispositivo mobile ed il dispositivo elettronico, anche in termini di orientamento, e di impartire comandi dal dispositivo elettronico al dispositivo mobile solo successivamente ad un corretto riconoscimento del drone.

Sulla base dell’idea di soluzione sopra esposta, il problema tecnico è risolto da un sistema di comando di un dispositivo mobile comprendente:

-un dispositivo elettronico associato al dispositivo mobile, destinato ad essere applicato al corpo umano, preferibilmente ad un braccio o ad un polso, per rilevare movimenti predeterminati del corpo umano e per impartire comandi al dispositivo mobile, corrispondenti a detti movimenti predeterminati, caratterizzato dal fatto di comprendere:

-una memoria comprendete informazioni relative ad un’azione di set-up eseguibile dal dispositivo mobile in risposta ad un comando di set-up impartibile dal dispositivo elettronico in corrispondenza ad uno di detti movimenti predeterminati, detto anche movimento di aggancio del dispositivo mobile;

-un controllore atto a verificare se un movimento effettuato dal corpo umano nel puntare a distanza il dispositivo mobile durante l’esecuzione da parte di detto dispositivo mobile di detta azione di setup, detto anche movimento di verifica, corrisponde all’azione di set-up in detta memoria, detta verifica essendo anche detta convalida dei comandi; e caratterizzato da fatto che

-detto controllore è configurato per impedire di impartire altri comandi al dispositivo mobile, oltre al comando di set-up, in assenza di detta convalida dei comandi.

Ad esempio, nel caso di un sistema di comando di un drone, il dispositivo elettronico può essere incorporato in una fascia applicabile al braccio, la fase di aggancio tra il dispositivo mobile ed il drone può essere realizzata tramite un comando di set-up che consiste nel posizionamento del braccio in una prefissata posizione, ad esempio di puntamento statico (riconoscibile sulla base di pattern preimpostati di movimento) e fazione di set-up eseguita dal drone può essere uno spostamento breve a destra- sinistra- in alto-in basso; in tal caso, la convalida dei comandi consiste nel verificare che lo spostamento del dispositivo mobile sul braccio sia corrispondente all’azione di set-up, vale a dire uno spostamento a destra- sinistra-in alto-in basso. Solo in caso di reale corrispondenza il drone accetta i comandi successivi, per esempio un comando di atterraggio.

Sempre con riferimento all’esempio sopra dato, il collegamento radio tra il controllore (i.e. l’apparecchiatura che ospita il controllore, sia essa il dispositivo elettronico o altro computer) ed il dispositivo mobile può essere persistente oppure avvenire in seguito ad un trasferimento o “missione” in cui il dispositivo mobile è uscito fuori dal raggio di azione radio del controllore per operare autonomamente, rientrando poi in detto raggio di azione per ripristinare il contatto radio con il controllore. In ogni buon conto, quando l’operatore (dispositivo elettronico dell’operatore) prende il controllo del dispositivo mobile o riprende il controllo del dispositivo mobile dopo una “missione”, il collegamento radio tra il dispositivo mobile ed il controller è già in essere. In particolare, quando l’operatore effettua il movimento predeterminato corrispondente al comando di set-up, il controllore trasmette al dispositivo mobile le informazioni relative all’azione di setup, affinché il dispositivo mobile possa muoversi secondo l’azione di setup e consentire la verifica o convalida dei comandi, la qual cosa presuppone la sussistenza di un contatto radio preesistente.

Nel caso in cui N dispositivi mobili sono nel raggio di azione radio di un controllore, ed un solo operatore è preposto all’azionamento del dispositivo elettronico, ad esempio per il tramite di uno o più bracciali, è previsto che il controllore sia in comunicazione radio con gli N dispositivi mobili e che il controllore, in questo caso preferibilmente a bordo di un computer, sia in comunicazione con il dispositivo elettronico dell’operatore. Anche in questo caso specifico, la connessione radio tra il controllore e tutti i dispositivi mobili è prerogativa per il loro comando. Ancor più in particolare, quando l’operatore effettua il movimento predeterminato corrispondente al comando di set-up, il controllore trasmette a tutti i dispositivi mobili informazioni relative ad azione di set-up, ciascuna secondo un pattern (o sequenze di spostamenti) differenti, affinché ogni dispositivo mobile possa muoversi in modo diverso dagli altri e consentire così la verifica o convalida dei comandi tra il dispositivo elettronico dell'operatore ed il solo dispositivo mobile che ha effettuato lo stesso pattern di movimenti eseguiti dall’operatore. In particolare, il controllore confronta i movimenti del braccio (dispositivo elettronico sul braccio) coi movimenti effettuati da ciascun dispositivo mobile, e identifica quale dei dispositivi mobili l’operatore effettivamente ha puntato. Inoltre, il controllore è in grado di determinare in che orientamento e posizione il dispositivo mobile è collocato rispetto all’operatore, secondo quanto descritto più dettagliatamente nel seguito della descrizione.

Alla luce di quanto sopra, con le espressioni "associare il controllore” o “associare il dispositivo elettronico ad un dispositivo mobile” oppure “stabilire un collegamento radio”, è indica un’associazione logica, dando quindi per scontato che il contatto radio tra il dispositivo mobile ed il dispositivo elettronico sia già in essere, essendo prerogativa per il funzionamento del sistema di comando della presente invenzione.

Dopo che il controllore ha determinato a quale dispositivo mobile l’operatore si riferisce e in che orientamento /posizione il dispositivo mobile si trova rispetto all’operatore, il controllore può iniziare a controllare il dispositivo mobile al quale l’operatore effettivamente si riferisce, permettendo all’operatore di comandare il dispositivo mobile secondo le priorie aspettative.

Secondo altre forme di realizzazione, l’azione di set-up eseguibile dal dispositivo mobile comprende diversi cambi di direzione, preferibilmente almeno una sequenza di due tra i seguenti movimenti: spostamento a destra, a sinistra, in avanti, indietro, verso l’alto, verso il basso. Tuttavia, è previsto che il dispositivo mobile si muova secondo traiettorie curvilinee, ad esempio circolari o a forma di otto.

Nel caso in cui il dispositivo mobile sia un drone, uno dei possibili comandi impartibili dal dispositivo elettronico al dispositivo mobile in seguito alla convalida dei comandi è un comando di atterraggio del drone. Il comando di atterraggio è associato preferibilmente ad un movimento di atterraggio (del braccio o polso o altra parte del corpo associata al dispositivo mobile) comprendete un puntamento del drone a distanza da una posizione di volo stazionario corrente ad un punto a terra sulla verticale della posizione di volo, e detto movimento di atterraggio essendo associato al comando di atterraggio da detto controllore solo se susseguito dal puntamento stazionario del punto a terra per un intervallo di tempo predeterminato, preferibilmente 3 secondi.

Nulla vieta che il sistema alla base della presente invenzione utilizzato per comandare un drone in una fase di volo differente da quella di atterraggio sopra. Ad esempio, il sistema può essere utilizzato per comandare un drone durante una fase di volo effettuata per riprese fotografiche o video oppure per misurazioni di un’area del territorio o rilievi topografici.

Secondo un aspetto della presente invenzione, il controllore è programmato per riconoscere un orientamento del dispositivo mobile rispetto al corpo umano tramite detta convalida dei comandi. Il controllore è programmato anche per determinare la distanza tra il dispositivo mobile ed il dispositivo elettronico.

In particolare, il controllore determina l’orientamento relativo tra il dispositivo mobile e l’operatore, ovvero il dispositivo elettronico indossato dall’operatore.

La determinazione dell’orientamento può essere effettuata ad esempio se il dispositivo mobile è ruotato di 180 gradi rispetto all’operatore, vale a dire con la parte anteriore del dispositivo mobile rivolta verso l’operatore (uno di fronte all’altro); in tal caso, ad esempio, un movimento del dispositivo mobile sulla sua destra corrisponde a un movimento verso sinistra del braccio dell’operatore (rispetto all’orientamento dell’operatore). Al contrario, se il dispositivo mobile ha lo stesso orientamento dell’operatore (ad esempio con la parte posteriore del drone rivolta verso l’operatore, quindi uno dietro l’altro), un movimento del dispositivo mobile sulla sua destra corrisponde a un movimento verso destra del braccio dell’operatore.

La determinazione dell’orientamento sopra è data a titolo esemplificativo con riferimento ad un caso semplice (spostamento relativo di 0 gradi o 180 gradi) ma il sistema della presente invenzione è in grado di riconoscere il corretto orientamento anche quanto lo spostamento relativo tra il dispositivo mobile e l’operatore è diverso da 0 gradi o 180 gradi (esempio sopra dato), ad esempio con uno spostamento angolare di 30 gradi.

In tutti gli esempi sopra dati, se la verifica o convalida dei comandi è conclusa positivamente, cioè se il controllore determina che il movimento effettuato dal dispositivo mobile corrisponde effettivamente al movimento dell’operatore, allora il controllore abilita l’invio di ulteriori comandi dal dispositivo elettronico al dispositivo mobile.

Viceversa, se il controllore determina che il movimento effettuato dal dispositivo mobile differisce dal movimento dell’operatore, allora il controllore non abilita l'invio di ulteriori comandi dal dispositivo elettronico al dispositivo mobile.

La procedura sopra esposta può essere effettuata anche nel caso in cui siano presenti più droni ed un solo operatore, ad esempio in presenza di due droni. In tal caso, l’ operatore effettua sempre il movimento di setup. Entrambi i droni iniziano a muoversi secondo il movimento predeterminato, specifico per ciascun drone. Il controllore confronta il movimento del braccio con il movimento di ciascuno dei droni. Nel caso in cui il movimento del braccio corrisponde al movimento di uno dei due droni, per almeno uno dei possibili orientamenti che il drone può avere rispetto all’ operatore, allora il controllore identifica il drone puntato dall’operatore e il suo orientamento, e quindi permette il controllo del drone. Viceversa, cioè se il movimento del braccio non corrisponde al movimento di alcun drone, per nessuno dei possibili orientamenti che ciascun drone può avere rispetto all’ operatore, allora il controllore non abilita il controllo di nessuno dei due droni.

Preferibilmente, il dispositivo elettronico comprende almeno una prima ed una seconda componente, detta prima componente essendo applicabile al braccio e detta seconda componente al polso o all’avambraccio, detto movimento predeterminato associato al comando di set-up corrispondendo ad una distensione del braccio ed al mantenimento di detta posizione di distensione del braccio per un intervallo predeterminato, preferibilmente 3 secondi, e detta distensione essendo determinata da detto controllore in base ad almeno un pattern o modello di spostamento predeterminati del primo componente rispetto al secondo componente.

In un’altra delle possibili forme di realizzazione, il dispositivo elettronico comprende un pulsante di azionamento o mezzi di azionamento e detto movimento di aggancio del dispositivo mobile corrisponde ad un azionamento di detto pulsante o mezzi di azionamento.

Secondo un aspetto della presente invenzione, il controllore ed un trasmettitore dei comandi sono inclusi in un altro dispositivo, preferibilmente un computer, smartphone o altro elaboratore, in comunicazione wireless con detto dispositivo elettronico, preferibilmente secondo una interfaccia di rete wireless o Bluetooth.

Tuttavia, nulla vieta che il controllore ed un trasmettitore di detti comandi siano incorporati nel dispositivo elettronico.

Preferibilmente, il dispositivo elettronico comprende una unità di misura inerziale utilizzata per stimare l’orientamento del braccio dell’operatore, ancor più preferibilmente almeno un accelerometro ed un giroscopio.

Il sistema della presente invenzione può essere utilizzato per comandare plurimi dispositivi mobili, ad esempio un robot dotato di mezzi di spostamento a terra.

In tal caso, secondo una forma di realizzazione, l'azione di Setup eseguibile dal robot comprende l'emissione di un punto luminoso o di un fascio luminoso concentrato in un punto, con cambi di direzione predeterminati, preferibilmente almeno una sequenza di due tra i seguenti cambi di direzione: spostamento a destra, a sinistra, in avanti, indietro, verso l’alto, verso il basso. In tal caso, per effettuare la fase di set-up, l’operatore può seguire il punto o fascio luminoso con un movimento del braccio, secondo gli stessi criteri elencati sopra.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del sistema di comando secondo la presente invenzione risulteranno evidenti da una sua forma di realizzazione, data a solo scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento al disegno allegato.

Descrizione dei disegni allegati

La figura 1 rappresenta schematicamente il sistema di controllo secondo la presente invenzione, in una fase del suo funzionamento .

La figura 2 rappresenta schematicamente il sistema di controllo secondo la presente invenzione, in un’altra fase del suo funzionamento .

La figura 3 rappresenta schematicamente il sistema di controllo secondo la presente invenzione, in una ulteriore fase del suo funzionamento.

Le figure 4-5 rappresentano schematicamente il sistema di controllo secondo la presente invenzione, in un’altra fase del suo funzionamento .

Le figure 6-7 rappresentano schematicamente il sistema di controllo secondo la presente invenzione, in un'altra fase del suo funzionamento.

La figura 8 rappresenta schematicamente alcuni dettagli del sistema di controllo secondo la presente invenzione.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

Con riferimento alle figure allegate è rappresentato un sistema di comando secondo la presente invenzione, in alcune fasi del suo funzionamento, facendo particolare riferimento ad un dispositivo mobile 10 pilotabile a distanza da un dispositivo elettronico 20.

In particolare, l’esempio dato con riferimento alle figure si riferisce ad un drone 10 pilotabile da un dispositivo elettronico 20 integrato in due fasce 20 separate, preferibilmente elastiche, rispettivamente applicabili al braccio e all’avambraccio di un operatore. L’esempio dato, tuttavia, non è limitativo in quanto il sistema di comando può essere utilizzato, ad esempio, per comandare un altro tipo di dispositivo mobile 10, come un robot che si sposta a terra, e/o tramite un altro tipo di dispositivo elettronico 20 preposto a riconoscere i movimenti del corpo umano, ed in particolare di una parte del corpo, non necessariamente del braccio. Tra i dispositivi elettronici 20 secondo la presente invenzione rientrano ad esempio quelli integrati in una sola fascia 20 elastica applicabile al braccio, al polso, ad una gamba oppure alla testa, e quindi non in due fasce separate, oppure quelli dotati ulteriormente di mezzi di attuazione, come un pulsante o altri tipi di sensori.

Sempre con riferimento alle figure, il dispositivo elettronico 20 è in comunicazione con un elaboratore dotato di una memoria 30 e di un controllore 40, preposto ad inviare i comandi al drone 10 e ad effettuare i controlli necessari per la corretta interazione drone /dispositivo elettronico 20, come verrà spiegato nel seguito della descrizione e sostanzialmente realizzando una interfaccia di controllo e di comunicazione tra il drone 10 ed in dispositivo elettronico 20, ad esempio, basata su protocollo Bluetooth o WiFi. Tuttavia, nulla vieta che il controllore 40 e la memoria 30 siano fisicamente associati ad un’altra apparecchiatura del sistema di controllo della presente invenzione, ad esempio integrati nel dispositivo elettronico 20 stesso.

Con particolare riferimento alla figura 1, il dispositivo mobile 10 comprende i droni 10 programmati per effettuare un volo autonomo, basato ad esempio su un percorso o un piano di volo preimpostato, compresi quei percorsi che escono al di fuori del raggio di azione radio del dispositivo elettronico 10 associato, tale raggio di azione essendo schematicamente rappresentato in figura 1 con un arco. In questa fase di volo, il dispositivo elettronico 20 non può comandare il drone che tuttavia si può trovare nelle condizioni di volo ideali, cioè distante da ostacoli, oggetti o persone, ad una prefissata altezza da terra. Di fatti, è noto che la fase più difficoltosa del volo, specialmente per alcune applicazioni dei droni 10, è l’atterraggio in un determinato punto terminale del percorso di volo, che è rappresentato schematicamente in figura 2.

Secondo un aspetto della presente invenzione, dato sempre a solo scopo esemplificativo, il sistema di comando può essere utilizzato per la fase di atterraggio del drone 10, per il tramite del dispositivo elettronico 20, quando il dispositivo elettronico 10 è in grado di raggiungere il drone 10 nel suo raggio di azione radio, ad esempio quando il drone 10 è arrivato a destinazione.

Il tecnico del ramo può facilmente comprendere che, qualora la comunicazione drone 10 /dispositivo elettronico 20 sia gestita tramite l’elaboratore di figura 1 e 2, il raggio di azione radio rilevante è quello dell’elaboratore, dato che è l’elaboratore ad inviare i comandi radio al drone 10, sulla base dei movimenti effettuati dall’operatore che indossa il dispositivo elettronico 20, a sua volta in comunicazione con l’elaboratore, come risulterà evidente dalla descrizione data qui di seguito.

Ebbene, in figura 2 il drone ha raggiunto una posizione di volo stazionaria conclusiva del suo volo preimpostato. In tale posizione rimane in attesa di essere guidato a terra dall’operatore.

Secondo un aspetto della presente invenzione, l’operatore effettua un movimento destinato ad agganciare il drone 10, cioè ad informare il drone 10 che l’operatore è disponibile nei pressi della destinazione finale del volo. Tale movimento, nell’esempio di figura 3, corrisponde al puntamento del drone 10 con il braccio teso, con conseguente allineamento dei due dispositivi elettronici 20 su braccio ed avambraccio. La posizione di allineamento può essere determinata dalla distanza reciproca dei dispositivi elettronici 20 della prima e della seconda fascia, ma preferibilmente anche adottando procedure di riconoscimento dei movimenti, preposte ad evitare che un accidentale, temporaneo o transitorio allineamento dei dispositivi elettronici 20 sia riconosciuto dal drone 10 come un comando di aggancio.

Tali procedure, ad esempio, consistono nella classificazione del movimento effettuato dall’operatore sulla base di alcuni dati rilevati dal(i) dispositivo (i) elettronico (i) 20, e sul confronto del movimento così classificato con pattern o informazioni precedentemente memorizzate, e rappresentative di un movimento di puntamento effettivo, vale a dire non casuale, temporaneo o transitorio. Preferibilmente, il movimento di puntamento è seguito da una sosta, cioè dal mantenimento della posizione di puntamento per x secondi predeterminati, ad esempio 3 secondi.

È evidente da quanto già sopra rimarcato che il riconoscimento del movimento può essere effettuato dall’elaboratore che riceve segnali di movimento dai dispositivi elettronici 20, ad esempio dotati di giroscopio ed unità di misura inerziale, oppure direttamente da dispositivi elettronici, se dotati di controllore e memoria.

Sempre secondo il sistema di comando della presente invenzione, in seguito al riconoscimento di un movimento predeterminato, corrispondente alla distensione del braccio in figura 3, è trasmesso un comando di set-up al drone 10, in risposta al quale il drone 10 effettua una azione di set-up anch’essa preimpostata.

Ad esempio, con riferimento all’esempio non limitativo della figura 4, l’azione di set-up può essere uno spostamento “a” verso destra, seguito da uno spostamento "b” verso il basso e ancora da uno spostamento “c” verso Tatto e da uno spostamento “d” verso sinistra, per ritornare alla posizione iniziale, vale a dire quella che il drone aveva prima di effettuare lo spostamento “a”. Detta azione è memorizzata (sotto forma di informazioni, ad esempio cambi di direzione e relativa sequenza) in una memoria 30 del sistema di comando che può essere nel dispositivo elettronico 20 oppure nell'elaboratore 10, se presente. Come schematicamente rappresentato in fgura 8, l'azione di set-up può essere o comprendere uno spostamento curvilineo, ad esempio circolare, a quota prefissata oppure comprendente cambi di quota.

Durante l'esecuzione dell'azione di set-up, l'operatore mantiene il braccio teso in puntamento del drone e segue il drone 10 a distanza, effettuando quindi gli stessi spostamenti del drone 10, su scala ridotta, tanto ridotta quanto maggiore è la distanza drone 10-operatore.

Un controllore 40 del sistema di comando, anch’esso nel dispositivo elettronico 20 oppure nell'elaboratore 10, è preposto a confrontare il movimento effettuato dall’operatore dopo l’invio del comando di set-up, con le informazioni memorizzate nella memoria 30.

L’esito del confronto è schematicamente rappresentato nelle figure 4 e 5. Nella figura 4 il controllore 40 determina sia la corrispondenza dei movimenti che il fatto che il drone 10 ha lo stesso orientamento dell’operatore.

Nella figura 5 il controllore 40 determina che esiste una corrispondenza solo ammettendo che il drone 10 abbia l'orientamento opposto dell’operatore; vale a dire uno spostamento “a” a destra del drone 10 (seguito da lontano dall’operatore, spostando il braccio a destra mentre punta il drone) non corrisponde al movimento “a” memorizzato nella memoria 30, che è invece un movimento verso sinistra. In questo caso, dunque, il controllore 40 permette l’aggancio del drone 10 ma traduce automaticamente i successivi comandi dal sistema di riferimento dell’operatore a quello del drone, permettendo cosi’ all.’ operatore di controllare il drone senza preoccuparsi del suo orientamento.

L’assenza di corrispondenza avviene ovviamente anche quando il drone 10 effettua uno spostamento completamente diverso (ad esempio verso l’altro, verso il basso, verso l’altro, verso il basso) da quello memorizzato nella memoria 30, proprio perché il drone 30 non è destinato a trovare associazione con il dispositivo elettronico 20.

E’ evidente al tecnico del ramo che la sequenza di controlli descritta con riferimento alle figure 4-5 è del tutto esemplificativa ed un analogo risultato può essere ottenuto tramite diverse procedure, al termine delle quali è possibile accertare se il dispositivo elettronico 20 sia il dispositivo effettivamente associato al drone 10, anche in termini dell’appropriato orientamento o di esclusione di ulteriori droni presente nel raggio di azione, e quindi autorizzato ad inviare ulteriori comandi al drone, in particolare di atterraggio.

Con riferimento alla figura 8, sono forniti ulteriori dettagli relativi ad una possibile implementazione della fase di verifica del movimento effettuato dal corpo umano (braccio) nel puntare a distanza il dispositivo mobile 10 durante l’esecuzione dell’azione di setup.

Vantaggiosamente, secondo questa possibile implementazione del sistema di comando della presente invenzione, è possibile calcolare o stimare anche la posizione dell'operatore rispetto al dispositivo mobile.

Tale posizione è rappresentata in figura 8 con Pos.A, Pos.B o Pos.C, in tre possibili scenari di esecuzione del sistema di comando.

In particolare, il calcolo o la stima della posizione dell’operatore rispetto al dispositivo mobile 10 è effettuato confrontando i movimenti del dispositivo mobile 10, che sono noti a priori in quanto associati all’azione di set-up, con i movimenti effettuati dal braccio dell'operatore, i quali sono invece misurati durante il puntamento a distanza del dispositivo mobile 10, cioè in tempo reale, mentre il dispositivo mobile 10 esegue fazione di setup.

Nell’esempio di figura 8, il dispositivo mobile 10 (indicato con "Robot”) segue una traiettoria circolare, per semplicità di rappresentazione grafica indicata con quattro tratti di circonferenza 1, 2, 3, 4, in una vista schematica bidimensionale.

Le traiettorie circolari o quadrate di circa 5-10 secondi sono preferite in quanto il sistema di controllo può analizzare centinaia di posizioni del braccio e mettere in relazione tali posizioni con rispettive posizioni del dispositivo mobile durante il suo spostamento, nell’azione di set-up.

L'operatore segue il movimento del dispositivo mobile 10 col braccio, a distanza.

Sempre a titolo esemplificativo, nella rappresentazione grafica è ipotizzato che il dispositivo mobile 10 sia ad una stessa altitudine rispetto al braccio dell’operatore, e quindi che i movimenti del braccio siano sostanzialmente lungo l'asse orizzontale o complanari ai movimenti del dispositivo mobile; tuttavia, il sistema di controllo della presente invenzione prevede di determinare la posizione e l’orientamento del dispositivo mobile anche quanto il dispositivo mobile è ad una quota differente rispetto all’operatore. In altre parole, il sistema di comando della presente invenzione è implementato per considerare i dispositivi mobili in uno spazio tridimensionale e secondo traiettorie circolari come quelle di figura 8 oppure secondo qualsiasi altra traiettoria, di una qualsiasi durata.

Ebbene, se l’operatore si trova nella posizione A, il movimento effettuato dal braccio dell’operatore nel seguire il dispositivo mobile 10 è, per ciascuno dei 4 segmenti, rispettivamente:

1- destra; 2- sinistra; 3- sinistra; 4- destra.

Invece, il movimento effettuato dal braccio dell’operatore nel seguire il dispositivo mobile 10, se l’operatore si trova nella posizione B, è, per ciascuno dei 4 segmenti, rispettivamente:

1- destra; 2- destra; 3- sinistra; 4- sinistra.

Il controllore determina la distanza tra l'operatore ed il dispositivo mobile in funzione ad un’ampiezza dei movimenti del braccio. Ad esempio, con l’operatore nella posizione A, il controllore determina un movimento del braccio che copre circa 30 gradi in totale. Invece, con l’operatore nella posizione C, il controllore determina un movimento analogo a quello osservato nella posizione A (in termini di cambi direzione) ma a copertura di un angolo inferiore, ad esempio di 15°.

Naturalmente, il disegno di figura 8 rappresenta solo tre possibili posizioni, ma il sistema di controllo della presente invenzione determina la posizione dell'operatore in qualsiasi posizione si trovi rispetto al dispositivo mobile.

Nel caso in cui il controllore rilevi un movimento del braccio del tipo:

1- sinistra; 2- sinistra; 3- sinistra; 4- sinistra,

allora determina che non vi è alcuna corrispondenza tra la posizione dell'operatore rispetto al dispositivo mobile, dato che in nessuna posizione potrebbe effettuare siffatti movimenti nel seguire lazione di set-up nota a priori del dispositivo mobile. In tal caso, il controllore determina una mancanza di corrispondenza dei movimenti, ad esempio dovuta al fatto che l'operatore non ha intenzione di prenderne il controllo del dispositivo mobile. In altre parole, in questo caos, i movimenti del braccio dell’operatore non risultano compatibili con la traiettoria del dispositivo mobile, per nessuna possibile posizione dell'operatore rispetto al dispositivo mobile.

Vantaggiosamente, secondo la presente invenzione, se il controllore trova una corrispondenza tra il movimento del braccio ed il movimento dell’operatore, allora può anche identificare, contemporaneamente, la posizione dell'operatore rispetto al dispositivo mobile.

Il controllo sopra descritto con riferimento ad un solo dispositivo mobile può essere effettuato anche in presenza di plurimi dispositivi mobili. In tal caso, ogni dispositivo mobile segue una traiettoria propria, corrispondente alla rispettiva azione di set-up; ad esempio, un primo dispositivo mobile segue una traiettoria a cerchio ed un secondo dispositivo mobile una traiettoria ad “8”. Con traiettorie differenti, come quelle date qui sopra ad esempio, i movimenti effettuati dal braccio dell’operatore nel puntare uno dei dispositivi mobili non possono essere compatibili, compatibilmente, con i movimenti dell'altro o degli altri dispositivi mobili. La figura 6 si riferisce effettivamente ad uno dei comandi ulteriori, cioè quelli autorizzati dal controllore 40 dopo la fase di aggancio del drone, ed in particolare al comando di atterraggio. Tale comando di atterraggio, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, corrisponde ad un movimento di puntamento a terra dell’operatore, in particolare al puntamento con il braccio teso di una posizione a terra situata su una verticale sul punto di volo stazionario del drone 10. Anche tale puntamento è preferibilmente susseguito da 3 secondi (o x secondi) di mantenimento della posizione di puntamento, prima che il drone 10 incominci la sua discesa verso terra, che può avvenire in totale sicurezza, sotto il controllo dell’operatore, come schematicamente rappresentato in figura 7.

Vantaggiosamente, siffatto sistema, consente a plurimi droni 10 e a plurimi dispositivi elettronici 20 ad essi associati, di operare in una stessa area, escludendo le interferenze e garantendo i corretti orientamenti ed associazioni.

Il sistema di comando, tuttavia, può essere impiegato in altre fasi delicate del movimento di altri dispositivi mobili 10, ad esempio dei robot industriali o di utilizzo domestico. In questo caso, nel caso in cui il movimento del robot sia troppo lento per effettuare una rapida fase di aggancio, è previsto che il robot possa eseguire un’azione di set-up che non consiste nel movimento dell'intero robot ma piuttosto di un suo componente.

Tale componente può essere, a titolo esemplificativo, un emettitore di un raggio luminoso. Il raggio può essere emesso a terra, così che l’operatore possa seguire il movimento del raggio a terra mantenendo il braccio teso e puntato su di esso, e fornendo così al controllore le stesse informazioni già date con riferimento al drone, per verificare la corrispondenza del movimento dell’operatore con le informazioni preimpostate nella memoria 30.

Il sistema di comando della presente invenzione consegue dunque numerosi vantaggi, che sono riportati di seguito solo in estrema sintesi.

I dispositivi mobili 10 possono essere accoppiati ai dispositivi elettronici 20 di comando solo in una o alcune fasi operative, in particolare quelle in cui è preferibile la supervisione di un operatore, e muoversi autonomamente e fuori dal raggio di azione dei dispositivi elettronici 20, in altre fasi operative.

I dispositivi elettronici 20 non interferiscono l’uno con l’altro in quanto ciascun dispositivo mobile 10 può essere agganciato al rispettivo dispositivo mobile 10 solo per il tramite di azioni di set-up preimpostate, che escludono ogni possibile conflitto, specialmente, se ogni dispositivo mobile 10 è associato ad una specifica azione di set-up.

Tramite le azioni di set-up è ulteriormente possibile verificare il corretto orientamento dell'operatore e del dispositivo mobile 10, anche a distanza, evitando quindi di inviare comandi errati, a causa dell’errato posizione del dispositivo mobile 10. Inoltre, il dispositivo elettronico 20 è associato al corpo umano, rendendo molto intuitivo e preciso l'invio dei comandi.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di comando di un dispositivo mobile (10) comprendente : - un dispositivo elettronico (20) associato al dispositivo mobile (10), destinato ad essere applicato al corpo umano, preferibilmente ad un braccio o ad un polso, per rilevare movimenti predeterminati del corpo umano e per impartire comandi al dispositivo mobile (10), corrispondenti a detti movimenti predeterminati, caratterizzato dal fatto di comprendere: - una memoria (30) comprendete informazioni relative ad un’azione di set-up eseguibile dal dispositivo mobile (10) in risposta ad un comando di set-up impartibile dal dispositivo elettronico (20) in corrispondenza ad uno di detti movimenti predeterminati, detto anche movimento di aggancio del dispositivo mobile (10); - un controllore (40) atto a verificare se un movimento effettuato dal corpo umano nel puntare a distanza il dispositivo mobile (10) durante l’esecuzione da parte di detto dispositivo mobile (10) di detta azione di setup corrisponde all’azione di set-up in detta memoria (30), detta verifica essendo anche detta convalida dei comandi; e caratterizzato da fatto che - detto controllore (40) è configurato per impedire di impartire altri comandi al dispositivo mobile (10), oltre al comando di set-up, in assenza di detta convalida dei comandi.
2. 2. Sistema di comando secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’azione di set-up eseguibile dal dispositivo mobile (10) comprende cambi di direzione, preferibilmente almeno una sequenza di due tra i seguenti movimenti: spostamento a destra, a sinistra, in avanti, indietro, verso l’alto, verso il basso.
3. 3. Sistema di comando secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dispositivo mobile è un drone.
4. 4. Sistema di comando secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che almeno un comando impartibile dal dispositivo elettronico (20) al dispositivo mobile (10) in seguito alla convalida dei comandi è un comando di atterraggio del drone, detto comando di atterraggio essendo associato ad un movimento di atterraggio del corpo comprendete un puntamento del drone a distanza da una posizione di volo stazionario corrente ad un punto a terra sulla verticale della posizione di volo, e detto movimento di atterraggio essendo associato al comando di atterraggio da detto controllore (40) solo se susseguito dal puntamento stazionario del punto a terra per un intervallo di tempo predeterminato, preferibilmente 3 secondi.
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il controllore (40) è programmato per riconoscere un orientamento del dispositivo mobile (10) rispetto al corpo umano tramite detta convalida dei comandi.
6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che - il dispositivo elettronico comprende almeno una prima ed una seconda componente, detta prima componente essendo applicabile al braccio e detta seconda componente al polso o all’avambraccio, detto movimento predeterminato associato al comando di set-up corrispondendo ad una distensione del braccio ed al mantenimento di detta posizione di distensione del braccio per un intervallo predeterminato, preferibilmente 3 secondi, e detta distensione essendo determinata da detto controllore (40) in base ad almeno un pattern o modello di spostamento predeterminati del primo componente rispetto al secondo componente.
7. 7. Sistema secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che - il dispositivo elettronico comprende un pulsante di azionamento o mezzi di azionamento e detto movimento di aggancio del dispositivo mobile (10) corrisponde ad un azionamento di detto pulsante o mezzi di azionamento.
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il controllore ed un trasmettitore di detti comandi sono inclusi in un altro dispositivo, preferibilmente un computer, smartphone o altro elaboratore, in comunicazione wireless con detto dispositivo elettronico (20), preferibilmente secondo una interfaccia di rete wireless o Bluetooth.
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il controllore ed un trasmettitore di detti comandi sono incorporati nel dispositivo elettronico (20).
10. 10. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il dispositivo elettronico comprende una unità di misura inerziale, preferibilmente comprendente almeno un accelerometro ed un giroscopio.
11. 11. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo mobile (10) è un robot dotato di mezzi di spostamento a terra.
12. 12. Sistema di comando secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che l’azione di sct-up eseguibile dal robot comprende l’emissione di un fascio luminoso con cambi di direzione predeterminati, preferibilmente almeno una sequenza di due tra i seguenti cambi di direzione: spostamento a destra, a sinistra, in avanti, indietro, verso l’alto, verso il basso.