УСТРОЙСТВО ТАКТИЛЬНОГО ИНФОРМИРОВАНИЯ ВОДИТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА О ДОРОЖНОЙ ОБСТАНОВКЕ Российский патент 2024 года по МПК B60W50/16 A41D1/04 A41D31/04 

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано, например, для информирования водителя о расстоянии от транспортного средства до препятствия или о превышении скоростного режима [B60W 50/16].

Из уровня техники известен МАССАЖНЫЙ ЖИЛЕТ [CN105496723A, опубл. 20.04.2016], состоящий из двух взаимосвязанных половин: первая половина включает поверхностный слой, гибкую мембрану и внутреннюю массажную машину для передней части рубашки, которая содержит направляющую рейку, оборудование телеуправления и массажный аппарат. Вторая половина включает поверхностный слой, гибкую мембрану и внутреннее устройство для массажа спины, которое содержит направляющую рейку, оборудование телеуправления и массажный аппарат. Каждая половина имеет полость между поверхностным слоем и гибкой мембраной и контактирует с массажной головкой, которая установлена на двигателе массажного аппарата на выходном валу.

Недостатком этого решения является невозможность применения его в качестве средства информирования водителя транспортного средства о текущей дорожной обстановке.

Из уровня техники известен МАССАЖНЫЙ ЖИЛЕТ [US2020188224A1, опубл. 18.06.2020], включающий жилет, который помещается на тело пользователя, с задней панелью, расположенной на спине пользователя, когда жилет надет, и двумя карманами. Блоки массажа позвоночника разнесены друг от друга и расположены таким образом, чтобы образовывать пару вертикально ориентированных линий на задней панели, которые проходят вдоль каждой стороны позвоночника пользователя при ношении жилета. Управляющий элемент может располагаться в одном из карманов и находится в электрическом соединении с каждым массажным блоком, позволяя блоку управления включать и выключать каждый из блоков массажа.

Недостатком этого решения является невозможность применения его в качестве средства информирования водителя транспортного средства о текущей дорожной обстановке.

Наиболее близким по технической сущности является ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО [DE102020213906A1, опубл. 05.05.2022], которое содержит большое количество вибраторов и блок управления. Для создания устройства, которое позволяет оценивать мгновенную скорость и/или ускорение независимо от отображения скорости и которое повышает удовольствие от вождения транспортного средства, изобретение предусматривает, что вибраторы настроены на генерирование вибраций с заданной частотой и амплитудой, а блок управления определяет частоту и амплитуду колебаний. вибрации зависят от мгновенной скорости и ускорения транспортного средства, причём вибраторы расположены внутри транспортного средства таким образом, что вибрации могут восприниматься водителем.

Основной технической проблемой прототипа является избыточное воздействие устройства на мягкие ткани спины во время длительного использования устройства водителем в виду того, что вибромоторы смонтированы в устройство таким образом, что контактируют с со спиной водителя, без предусмотренной прокладки или подложки. Поскольку в процессе управления автомобилем водитель опирается на спинку сиденья, то выступающие твердые вибромоторы оказывают избыточное давление на спину водителя, которое сопровождается неприятными ощущениями и покраснениями в местах контакта, вплоть до небольших гематом. Кроме того, в прототипе не предусмотрена возможность для регулировки устройства по размеру, что может приводить либо к еще большему дискомфорту водителя, в том случае, если устройство окажется меньше по размеру, либо к пропуску информации от вибромоторов, в том случае, если устройство окажется большим по размеру.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в повышении комфорта водителя транспортного средства при использовании устройства, который сопровождается значительным снижением физического воздействия вибромоторов на спину водителя, вследствие чего практически полностью исключается образование покраснений на мягких тканях спины. Кроме того, технический результат заключается в снижении вероятности пропуска водителем транспортного средства информации о текущей дорожной обстановке.

Технический результат изобретения достигается за счёт того, что устройство тактильного информирования водителя транспортного средства о дорожной обстановке содержит элемент одежды и вибромоторы, смонтированные в переднюю и заднюю части элемента одежды, при этом в задней части элемента одежды смонтирована спинка, в спинку смонтированы вибромоторы задней части элемента одежды, а пространство между вибромоторами в спинке заполнено наполнителем, при этом передняя и задняя части элемента одежды соединены боковыми вставками, обеспечивающими изменение размера элемента одежды.

В частности, вибромоторы объединены в наборы вибромоторов, выполненных в виде матриц вибромоторов.

В частности, устройство содержит блок управления и/или аккумулятор.

В частности, элемент одежды выполнен в виде жилета или кофты, или майки, или футболки, или толстовки, или куртки, или пуловера.

В частности, наполнитель спинки выполнен из пенополиэтилена или из пенопропилена или из поролона или из эва - материала или из гелевых подушек или из газовых подушек.

В частности, боковые вставки выполнены в виде застёжек-липучек или застёжек на кнопках или застёжек на регулируемых ремешках или эластичных застёжек или застёжек на молнии или являются эластичными вставками.

В частности, блок управления выполнен с возможностью формирования управляющего сигнала для управления матрицей вибромоторов устройства в зависимости от измеренного расстояния от транспортного средства до препятствия или в зависимости от скорости транспортного средства.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 представлен элемент одежды вид спереди

На фиг. 2 представлен элемент одежды вид сзади

На фиг. 3 представлен элемент одежды вид сбоку

На фиг. 4 представлены вибромоторы, смонтированные между наполнителями спинки и слоями элемента одежды

На фиг. 5 представлена схема осуществления информирования о препятствии

На фиг. 6 представлен график работы передней матрицы вибромоторов

На фиг. 7 представлен график работы задней матрицы вибромоторов

На фиг. 8 представлена зависимость активации вибромоторов от расстояния до препятствия

На фиг. 9 представлена зависимость активации вибромоторов от скорости транспортного средства

На фигурах обозначено: 1 - элемент одежды, 2 - передние вибромоторы, 3 - задние вибромоторы, 4 - блок управления, 5 - аккумулятор, 6 - спинка с наполнителем, 7 - боковая вставка, 8 - наполнитель спинки, 9 - внешний слой, 10 - внутренний слой, 11 - транспортное средство, 12 - препятствие.

Настоящее изобретение реализуется посредством следующих технических средств.

Основой устройства тактильного информирования является элемент одежды 1, содержащий переднюю и заднюю части, а также боковые вставки 7. Боковые вставки 7 могут быть выполнены в виде любого текстильного элемента, позволяющего регулировать его длину. В частности, в качестве такого текстильного элемента могут быть использованы застежки-липучки, эластичные вставки и пр. Боковые вставки 7 помимо того, что объединяют переднюю и заднюю части элемента одежды 1 в единое изделие, также позволяют регулировать посадку элемента одежды 1 на водителе транспортного средства.

Поскольку назначением заявленного устройства является передача информации водителю транспортного средства посредством вибраций, то для корректного информирования водителя необходимо обеспечить плотное, но комфортное прилегание вибромоторов к телу водителя. Для решения этой задачи в заявленном изобретении используются боковые вставки 7, которые обеспечивают изменение размера элемента одежды по фигуре водителя.

В передней части элемента одежды 1 смонтированы передние вибромоторы 2, а в задней части элемента одежды 1 смонтированы задние вибромоторы 3. При этом элемент одежды 1 состоит как минимум из двух слоёв ткани, между которыми размещены как передние, так и задние вибромоторы.

Передние вибромоторы 2 образуют передний набор вибромоторов, задние вибромоторы 3 же в свою очередь образуют задний набор вибромоторов. При этом задние вибромоторы 3 смонтированы в элемент одежды 1 таким образом, что находятся в спинке 6 элемента одежды 1, пространство между задними вибромоторами 3 заполнено наполнителем спинки 8 (рис. 4). Каждый из наборов вибромоторов выполнен в виде матрицы вибромоторов, содержащей N строк и M столбцов. В виду того, что наборы выполнены в виде матриц вибромоторов в устройстве реализовано адресное управление.

В заднюю часть элемента одежды 1 смонтирована спинка 6 с наполнителем 8. Помимо наполнителя 8 в спинке 6 размещены задние вибромоторы 3. При этом и наполнитель 8 и вибромоторы 3 размещены между внешним слоем 9 и внутренним слоем 10, который прилегает к водителю. Заполнение внутреннего пространства спинки 6, свободного от вибромоторов 3, наполнителем 8 позволяет выровнять толщину спинки 6 по всей ее площади. Таким образом, нивелируется высота вибромоторов в задней части элемента одежды 1, что обеспечивает равномерное воздействие на спину водителя всей площади спинки 6, а не только вибромоторов 3. При этом в качестве наполнителя 8 может быть использован такой материал как пенополиэтилен или пенопропилен, или поролон, или эва - материал, или гелевые или газовые подушки.

Также на элементе одежды 1 смонтирован блок управления 4, соединённый как с передними вибромоторами 2, так и задними вибромоторами 3. При этом блок управления 4 может быть выполнен на базе микроконтроллера или микрокомпьютера. Ключевой же особенностью блока управления является управления как строками вибромоторов любой из матриц, так и управление столбцами вибромоторов любой из матриц. Блок управления 4 выполнен с возможностью получения информации с бортового компьютера транспортного средства, например автомобиля или мотоцикла, в следствии чего формируется управляющий сигнал на вибромоторы, сигнализирующий водителю, например о препятствии или превышении скорости.

Кроме того, блок управления 4 может получать информацию о дорожной обстановке со смартфона водителя. Например, с помощью смартфона может определяться скорость и/или ускорение и передаваться на блок управления 4. После активации и подключения блока управления 4 происходит последовательная активация вибромоторов устройства тактильного информирования, в следствии чего проверяется тактильный контакт устройства с водителем транспортного средства и исправность вибромоторов. Последовательная активация вибромоторов устройства происходит как при активации устройства тактильного информирования водителя транспортного средства, так и может быть активирована блоком управления 4.

Для автономного использования заявленного устройства на элементе одежды 1 смонтирован аккумулятор 5, при этом аккумулятор выполнен устойчивым к разным условиям использования и может быть выполнен, например никель-металл-гидридным. При этом блок управления в таком случае имеет беспроводной модуль связи.

Совместное использование блока управления 4 и аккумулятора 5 позволяет эксплуатировать устройство не только в автомобиле, но и, например при езде на велосипеде, моноколесе или самокате.

Пример осуществления изобретения.

Настоящее изобретение было реализовано посредством элемента одежды, выполненном в виде жилета, сшитого из слоёв хлопчатобумажной ткани, при этом внешний слой был выполнен из более плотной ткани, содержащей 98% хлопка и 2% льна, а внутренний слой был выполнен из ткани, содержащей 90% хлопка и 10% льна.

В качестве боковых вставок были использованы эластичные ленты, длиной по 15 см.

Спереди, на внутренний слой, по всей поверхности грудной клетки и живота были приклеены вибромоторы, имеющие размер 8 на 4 мм. Было приклеено 8 строк вибромоторов по 4 штуки в каждом ряду. Задние вибромоторы были смонтированы в наполнитель спинки, приклеенный к внешнему тканевому слою и обшитый по контуру, при этом наполнитель спинки выполнен из этиленвинилацетатного материала, имеющего толщину 8 мм. Всего было приклеено 32 вибромотора спереди и 32 вибромотора сзади.

В качестве блока управления была использована платформа на основе микроконтроллера STM32, а именно STM32 Nucleo. Для подключения вибромоторов к которой использовались 64 порта GPIO (по 32 на каждую матрицу вибромоторов), разбитые на группы по 8 строк и 4 столбца, при этом каждая из строк соединена с портом GPIO на плате, а каждый столбец соединён с транзисторным ключом, в качестве которого выступает транзистор 2N7000, управляющим включением и выключением конкретного вибромотора.

Часть схемы подключения выглядит следующим образом:

MAT1:

PORT1 - строка 1

PORT2 - строка 2

...

PORT8 - строка 8

PORT9 - транзисторный ключ столбца 1, вибромоторы 1-8

PORT10 - транзисторный ключ столбца 1, вибромоторы 9-16

PORT11 - транзисторный ключ столбца 1, вибромоторы 17-24

PORT12 - транзисторный ключ столбца 1, вибромоторы 25-32

PORT13 - транзисторный ключ столбца 2, вибромоторы 1-8

PORT14 - транзисторный ключ столбца 2, вибромоторы 9-16

PORT15 - транзисторный ключ столбца 2, вибромоторы 17-24

PORT16 - транзисторный ключ столбца 2, вибромоторы 25-32

...

Интерфейс программного управления реализован при помощи STM32 HAL.

Пример функций программного управления:

При помощи функции HAL_GPIO_WritePin можно установить состояние порта GPIO, что позволит включить или выключить конкретный вибромотор, транзисторный ключ которого соединён с этим портом.

Также, можно использовать прерывание с помощью HAL_GPIO_EXTI_Callback функции, которая будет вызываться при изменении состояния порта GPIO.

Затем жилет был надет на водителя транспортного средства и подключен к CAN-шине автомобиля.

Микроконтроллер был настроен на получение от CAN-шины информации о скорости автомобиля и о расстоянии до препятствий, получаемой посредством штатных парковочных датчиков. При этом на скоростях до 20 км/ч устройство информировало о расстоянии до препятствия, а на скоростях свыше 30 км/ч информировало о текущей скорости.

На фиг. 5 продемонстрирована схематическая активация вибромоторов, при получении информации от датчиков, установленных в транспортном средстве.

Информация об измеренном каждым датчиком расстоянии передаётся в микроконтроллер. На основании информации, полученной от каждого датчика, микроконтроллер формирует управляющий сигнал (сигналы) для управления матрицами вибромоторов устройства информирования водителя.

При этом управление матрицами вибромоторов происходит в соответствии со следующей логикой.

На фиг. 5 показано, что если датчик не фиксирует никакого препятствия перед собой или если это препятствие далеко, то соответствующий столбец матрицы остаётся выключенным (см. например, первый передний датчик 6 и первый столбец матрицы 2, либо третий передний датчик 6 и третий столбец матрицы 2, либо второй задний датчик 6 и второй столбец матрицы 3, либо четвёртый задний датчик 6 и четвёртый столбец матрицы 3).

Если датчик фиксирует наличие препятствия 12 на некотором удалении от транспортного средства 11, то активируется соответствующий этому датчику столбец матрицы, при этом количество активных строк этого столбца будет зависеть от расстояния. Так, например, второй передний датчик измерил расстояние до препятствия 12 соответствующее трём строкам второго столбца матрицы, а четвёртый передний датчик измерил расстояние до препятствия 12 соответствующее шести строкам четвёртого столбца матрицы.

Подробно графики работ передней и задней матриц показаны на фигурах 6 и 7.

Так, на фигуре 6 показано, что поскольку первый датчик, установленный в переднем бампере транспортного средства 11, не зафиксировал никакого препятствия, то первый столбец передней матрицы вибромоторов остался неактивным. Второй датчик переднего бампера транспортного средства 11 зафиксировал препятствие на расстоянии 0,9 метра перед ним, тогда в соответствии с этим расстоянием блок управления активировал 3 вибромотора во втором столбце передней матрицы. Третий датчик переднего бампера также как и первый датчик не зафиксировал никакого препятствия перед ним, и в соответствии с этим вибромоторы третьего столбца передней матрицы остались в выключенном состоянии. Четвёртый датчик переднего бампера зафиксировал перед собой препятствие на расстоянии примерно 0,4 метра, что вызвало включение шести вибромоторов передней матрицы.

В соответствии с графиком на фиг. 5 при расстоянии между датчиком и препятствием более 1,2 метра ни одна из строк не активируется, а, например, при расстоянии 0,4 метра активируется 6 вибромоторов в столбце, соответствующем данному датчику.

Так же устройство выполнено с возможностью информировать водителя транспортного средства о скорости транспортного средства, зависимость активации вибромоторов представлена на фигуре 9. При этом происходит последовательная активация исключительно строк матриц вибромоторов, то есть при скорости в 70 км/ч будет активировано 5 строк матриц вибромоторов. Такой вид информирования водителя транспортного средства может использоваться, например, при управлении мотоциклом.

Эксперименты с опытным образцом показали, что настоящее решение позволяет водителю находится в постоянном полном контакте с устройством тактильного информирования, что в свою очередь позволяет водителю постоянно корректно получать информацию, что является возможным благодаря подгонке устройства тактильного информирования по фигуре. В ходе эксперимента водитель в течение 5 часов опирался спиной на спинку водительского кресла в процессе управления автомобилем.

После эксперимента был произведён визуальный осмотр спины водителя транспортного средства, в результате которого было выявлено, что на спине водителя транспортного средства не образовались покраснения в местах контакта спины и устройства. Кроме того, в процессе эксперимента водитель каждые 15 минут отмечал уровень испытываемого дискомфорта по пятибалльной шкале, где 1 - дискомфорт на уровне болевых ощущений, 5 - максимальный уровень комфорта. Средний балл за 5 часов эксперимента составил 4.9.

Таким образом, за счёт того, что устройство тактильного информирования водителя транспортного средства о дорожной обстановке содержит элемент одежды и вибромоторы, смонтированные в переднюю и заднюю части элемента одежды, при этом в задней части элемента одежды смонтирована спинка, в спинку смонтированы задние вибромоторы задней части элемента одежды, а пространство между вибромоторами в спинке заполнено наполнителем, при этом передняя и задняя части элемента одежды соединены боковыми вставками, обеспечивающими изменение размера элемента одежды, обеспечивается следующие технические результаты изобретения:

1. Повышение комфорта водителя транспортного средства при использовании устройства, которое сопровождается значительным снижением физического воздействия вибромоторов на спину водителя, вследствие чего практически полностью исключается образование покраснений на мягких тканях спины.

2. Снижении вероятности пропуска водителем транспортного средства информации о текущей дорожной обстановке.

Изобретение относится к устройству тактильного информирования водителя транспортного средства о дорожной обстановке. Устройство выполнено в виде элемента одежды. Устройство содержит блок управления и вибромоторы. Вибромоторы смонтированы в переднюю и заднюю части элемента одежды. В задней части элемента одежды смонтирована спинка. В спинку смонтированы вибромоторы задней части элемента одежды. Пространство между вибромоторами в спинке заполнено наполнителем. Передняя и задняя части элемента одежды соединены боковыми вставками, обеспечивающими изменение размера элемента одежды. Блок управления выполнен с возможностью формирования управляющего сигнала для управления вибромоторами устройства, в зависимости от дорожной обстановки. Достигается снижение вероятности пропуска водителем транспортного средства информации о текущей дорожной обстановке. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство тактильного информирования водителя транспортного средства о дорожной обстановке, выполненное в виде элемента одежды, содержащее блок управления, выполненный с возможностью формирования управляющего сигнала для управления вибромоторами устройства, в зависимости от дорожной обстановки, смонтированными в переднюю и заднюю части элемента одежды, при этом в задней части элемента одежды смонтирована спинка, в спинку смонтированы задние вибромоторы задней части элемента одежды, а пространство между вибромоторами в спинке заполнено наполнителем, при этом передняя и задняя части элемента одежды соединены боковыми вставками, обеспечивающими изменение размера элемента одежды.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вибромоторы объединены в наборы вибромоторов, выполненных в виде матриц вибромоторов.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит аккумулятор.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент одежды выполнен в виде жилета или кофты, или майки, или футболки, или толстовки, или куртки, или пуловера.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наполнитель спинки выполнен из пенополиэтилена или из пенопропилена, или из поролона, или из эва - материала, или из гелевых или газовых подушек.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что боковые вставки выполнены в виде застёжек-липучек или застёжек на кнопках, или застёжек на регулируемых ремешках, или эластичных застёжек, или застёжек на молнии или являются эластичными вставками.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что информацией о дорожной обстановке является измеренное расстояние от транспортного средства до препятствия или скорость транспортного средства.