IT201700132925A1 - Sistema integrato di telemetria - Google Patents

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Description

Titolo: Sistema Integrato di Telemetria
DESCRIZIONE
SFONDO TECNICO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione riguarda il settore della telemetria umana.
ARTE NOTA
La telemetria umana, nel contesto delle competizioni sportive, è una disciplina relativamente recente, nata nell'ambito più generale della misurazione a distanza di grandezze fisiche connesse alle attività umane. Nello specifico, con riferimento alle gare automobilistiche, si occupa dell'acquisizione, immagazzinamento e trasmissione a distanza di parametri biomeccanici del pilota, correlabili al suo stato psico-fisico, al fine di trarre indicazioni utili in termini di performance, diagnostica e sicurezza.
SOMMARIO DELL'INVENZIONE
L'obiettivo di questo progetto è lo sviluppo e la realizzazione di un prototipo di sistema avanzato di telemetria umana "indossabile".
Un progetto di ricerca e di trasferimento di innovazione tecnologia da applicare al comparto dell'automotive nei suoi diversi ambiti dal racing alla safety.
Uno dei principali impieghi del sistema sarà il monitoraggio dei parametri fisici di un pilota di Motorsport durante lo svolgimento delle attività di allenamento e gara. Un'ulteriore applicazione in ottica safety del prototipo potrebbe essere connessa all'impiego di tale sistema in maniera diffusa nei centri di addestramento dei piloti.
A completamento del progetto, è previsto uno studio analitico-numerico dei risultati sperimentali ottenuti, utile a correlare i dati acquisiti tramite i sensori indossabili con i dati provenienti dalla telemetria classica a bordo vettura. Sulla base di questo studio sarà possibile ottimizzare il comportamento del driver nelle varie condizioni di guida e meglio stimare le strategie di gara, tenendo conto sia delle condizioni oggettive del pilota che delle performance meccaniche del veicolo.
Da un'analisi preliminare sui parametri del driver maggiormente connessi al suo stato psico-fisico, si sono selezionate le seguenti grandezze da rilevare: frequenza respiratoria, pulsazione cardiaca ed ECG, impedenza elettrica della pelle e sudorazione, pressione sul volante, come rappresentato nella tavola dei disegni Figura 1.
Naturalmente con la rilevazione della posizione in pista con tecnica GPS.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE
La figura 1 mostra esemplificativamente il sistema di telemetria in accordo con l'invenzione ed indica i parametri rilevabili mediante il sistema stesso;
La figura 2 mostra esemplificativamente una pluralità di sensori impiegati dal sistema di telemetria;
La figura 3 mostra esemplificativamente un circuito di processamento e trasmissione dei segnali provenienti dai sensori;
La figura 4 mostra esemplificativamente un ricevitore ed un Personal Computer atti a ricevere i parametri trasmessi circuito di processamento e trasmissione;
La figura 5 mostra in modo schematico il processamento di correlazione dei parametri rilevabili.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
Il sistema di telemetria (Fig. nella parte indossabile 200 da progettare e realizzare è composto da due parti, costituite da una canotta/maglia sottotuta ignifuga 201 e due guanti 202 , opportunamente strumentate con dispositivi miniaturizzati in modo da non interferire con le normali attività del pilota, rappresentato nella tavola dei disegni Figura 2, oltre naturalmente alla componentistica del dispositivo di memorizzazione che consentirà il download posizionato all'interno dell'auto o in alternativa sarà corredata con moduli di trasmissione Bluetooth ed in radio frequenza RF.
Si dettaglia di seguito la scelta dei sensori da utilizzare nel prototipo indossabile.
Frequenza respiratoria: la misura del numero degli atti respiratori in un determinato arco di tempo (frequenza respiratoria) verrà effettuata mediante sensori 101 indossabili di tipo piezoelettrico, inseriti in una fascia toracica cucita nella parte interna della canotta 201.
Pulsazione cardiaca ed ECG: per misurare la pulsazione cardiaca si prevede di utilizzare un sensore ottico 102 di battito cardiaco (Pulse Sensor Amped), che utilizza la tecnica della fotopletismografia (PPG) o altri. Il sensore va posizionato nelle parti del corpo maggiormente vascolarizzate. Per la rilevazione dell'ECG si prevede di utilizzare un sensore con elettrodi tessili 106, cuciti all'interno della canotta ignifuga 201, e posizionati a stretto contatto con il petto del pilota.
Impedenza elettrica della pelle e sudorazione: la rilevazione della impedenza elettrica della pelle e della sudorazione saranno effettuate mediante la misura della risposta galvanica della pelle (GSR), definita come un cambiamento delle proprietà elettriche di quest'ultima a seguito di eventi che generano stress e/o sudorazione. Il sensore 103 di dimensioni ridotte può essere inserito nei polsini della maglia 201 del pilota.
Pressione esercitata sul volante: la presa sul volante sarà rilevata mediante l'inserimento all'interno dei guanti 202 del pilota, in corrispondenza del palmo e delle dita della mano, di vari sensori di pressione 104 di tipi estensimentrico o altri.
Rilevazione posizione con tecnica GPS
Posizione in pista: la posizione dell'autovettura in pista sarà rilevata mediante un modulo GPS, avente una frequenza di acquisizione di almeno 30 Hz, ed inserito all'interno della tuta o nell'abitacolo.
Rilevazione della temperatura corporea
Temperatura corporea: la misura della temperatura corporea mediante dispositivi indossabili può essere effettuata in moltissimi modi diversi. Si prevede di utilizzare un sensore di temperatura digitale 105, che opportunamente fissato alla canotta 201 con una schermatura termica dai flussi di calore esterni permetta di ricavare la misura della temperatura cutanea a partire da variazioni di tensione.
Tutti i sensori 101-106 saranno collegati via cavo e/o wireless, mediante opportuni condizionamenti (modulo 301) e conversione analogico/digitale (modulo 302) dei segnali (Fig. 3) , saranno inviati ad opportuno dispositivo di memorizzazione che consentirà il download quando il veicolo rientrerà ai box naturalmente il sistema sarà collegato ad adeguato GPS per il posizionamento dei dati sul circuito ad una centralina elettronica, in alternativa sarà corredata con moduli di trasmissione Bluetooth ed in radio frequenza (RF) 303, e posizionata all'interno di una tasca ricavata all'interno della tuta. I segnali trasmessi verranno acquisiti mediante un modulo di ricezione in radio frequenza 304 (Fig. 4) collegato ad un personal computer 305. Sarà necessario sviluppare un software/presentazione (Fig. 5) a video dei dati ottenuti. A valle dell'acquisizione dei dati di telemetria umana e di bordo, occorrerà sviluppare una procedura di correlazione tra le performance e lo stato fisico-emozionale del pilota, nelle diverse situazioni/scenari che si possono creare durante una sessione di guida (figura 5).
All'interno della tuta 201 o dell'auto, infine, bisognerà anche prevedere di collocare le batterie (LiPo ricaricabili) necessarie per alimentare sensori e dispositivi presenti.

Claims (10)

  1. Rivendicazioni 1. Sistema per la rilevazione integrata/funzionale di diverse misure, il sistema comprendendo: a) una parte (200) indossabile da un pilota di un veicolo; b) una pluralità di sensori (101-106) integrati nella parte indossabile (200) e configurati per fornire i seguenti parametri del pilota: parametri di respirazione, parametri cardiaci, parametri della sudorazione e della pressione agita sul volante del veicolo.
  2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detta parte (200) indossabile da un pilota è costituita da una maglia/canotta (201) e da due guanti (202).
  3. 3. Sistema secondo almeno la rivendicazione 2, in cui la pluralità di sensori comprende: un sensore di frequenza respiratoria (101) inserito in una fascia toracica cucita nella parte interna della canotta (201); un sensore di pulsazione cardiaca (102) di tipo sensore ottico di battito cardiaco, per esempio, utilizzante la tecnica di fotopletismografia; un sensore ECG con elettrodi tessili (106) cuciti all'interno della canotta (201).
  4. 4. Sistema secondo almeno la rivendicazione 2, in cui la pluralità di sensori comprende un sensore (103) di rilevazione della impedenza elettrica della pelle e della sudorazione mediante la misura della risposta galvanica della pelle (GSR) del pilota.
  5. 5. Sistema secondo almeno la rivendicazione 2, in cui la pluralità di sensori (104) comprende una pluralità di sensori di pressione inseriti all'interno di detti guanti (202) in corrispondenza del palmo e delle dita della mano del pilota.
  6. 6. Sistema secondo almeno la rivendicazione 2, inoltre comprendente almeno un sensore di temperatura corporea di tipo digitale (105) fissato alla canotta (201) con una schermatura termica da flussi di calore esterni in modo da permettere di ricavare la misura della temperatura cutanea a partire da variazioni di tensione.
  7. 7. Sistema secondo almeno la rivendicazione 2, inoltre comprendente un modulo GPS inserito all'interno della maglia/canotta (201) o esterno.
  8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, inoltre comprendente un modulo software di elaborazione dei parametri del pilota, della posizione fornita dal GPS e di dati della telemetria classica a bordo veicolo, per la comprensione delle condizioni, delle reazioni fisiche ed emozionali, nelle diverse situazioni/scenari che si possono creare durante le attività agite, quali allenamenti, test, qualifiche, gare.
  9. 9. Sistema secondo almeno la rivendicazione 4, configurato per fornire, oltre ad una quantità assoluta della sudorazione, la rilevazione integrata dell'elettrolisi e della glicolisi, al fine dell'individuazione appropriata delle integrazioni alimentari necessarie, occorrenti per le attività oggetto della rilevazione.
  10. 10. Sistema secondo la rivendicazione 1, inoltre comprendente: • un circuito di condizionamento (301) di segnali collegato alla pluralità di sensori (101-106); • un convertitore analogico/digitale (302) collegato al circuito di condizionamento (301); • un trasmettitore (303) collegato al convertitore analogico-digitale (302) di tipo Bluetooth/radio frequenza (RF); • un ricevitore (304) per ricevere segnali dal trasmettitore (303); • un'interfaccia di un computer (305) collegato al ricevitore (304).
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