WO2011089296A1 - Portable tactile vision system and tactile stimulation device for same - Google Patents

Portable tactile vision system and tactile stimulation device for same Download PDF

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Publication number
WO2011089296A1
WO2011089296A1 PCT/ES2011/070029 ES2011070029W WO2011089296A1 WO 2011089296 A1 WO2011089296 A1 WO 2011089296A1 ES 2011070029 W ES2011070029 W ES 2011070029W WO 2011089296 A1 WO2011089296 A1 WO 2011089296A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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stimulation
tactile
voltage
matrix
touch
Prior art date
Application number
PCT/ES2011/070029
Other languages
Spanish (es)
French (fr)
Inventor
José Luis CORDOBA MATILLA
Tomás ORTIZ ALONSO
Agustín CALVO MARTINEZ
Ramón NOGALES MORAN
Original Assignee
Visión Táctil Portable, S.L.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/ES2010/000019 external-priority patent/WO2011089274A1/en
Priority claimed from PCT/ES2010/070464 external-priority patent/WO2012004421A1/en
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Publication of WO2011089296A1 publication Critical patent/WO2011089296A1/en

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B21/00Teaching, or communicating with, the blind, deaf or mute
    • G09B21/001Teaching or communicating with blind persons
    • G09B21/003Teaching or communicating with blind persons using tactile presentation of the information, e.g. Braille displays

Definitions

  • the present invention consisting of a portable tactile vision system, is applicable in any industry and leisure sector, specifically where production processes, service provision or, in general, any activity or discipline where contact is required visual without the possibility of ocular perception, either due to lack of light or because of inability to focus precisely on the objective (objective located at an excessive distance or outside the observer's line of sight, visual impairment, etc.) or also where a visual contact is required additional when the view is occupied, either because it cannot be diverted in view of the activity or image being performed, or because the perception of additional complex information represented as visual information is necessary.
  • direct applications can be cited in the field of medicine, leisure, video games, air and maritime navigation, communications, televigilance and security.
  • neuroplasticity The neuronal plastic capacity of the brain that allows the generation of neuronal connections between primary somatosensory areas and secondary and tertiary areas of visual association of cognitive functions based on tactile stimulation, which is called neuroplasticity.
  • This technology replaces the human eye with a camera capable of capturing the image of a text and transforming it into vibratory signals that are applied to a stimulator in contact with the index finger.
  • the black color produces vibration and the rest white. It is a device designed only for text recognition.
  • the touch interface is active, that is to say, the user must continually swipe over it to use it.
  • the device consists of a small panel with 12 x 12 electrodes that rests on the tongue and transmits visual signals using sensory electrical impulses.
  • Patent document US6430450B1 by Paul Bach-Y-Rita describes another tactile stimulator for the tongue.
  • This technology has as fundamental disadvantages the difficulty that the user experiences in speaking; the need to use an uncomfortable and annoying device, which also produces some social rejection for being unsightly and, finally, its exclusive use for text recognition.
  • Dr. Dobelle who died in 2004, dedicated almost his entire professional life to the implementation of a device that, through an implant of a stimulator in the visual cortex, allowed to recover at least part of the visual acuity of a blind person.
  • This system consists of a mini-camera to capture the images, a pocket computer, which performs the information processing, and a stimulator.
  • the stimulator consists of 400 electrodes, fed with an information refresh rate of 4 to 8 images per second and is implanted by surgery in the visual cortex.
  • the vision has a tunnel effect, allowing to recognize shadows, shapes and letters (does not measure distances).
  • Electrostimulation on the forehead FSRS
  • this product Based on the concept of electrical stimulation by electrodes implanted in the brain, this product generates stimulation by means of electrodes on the forehead of individuals, with a similar degree of resolution as the previous one since they handle approximately the same number of electrostimulators (some 400).
  • EP1684850A2 patent document describes a tactile stimulator implanted under the epidermis. However, it brings the following disadvantages:
  • the website "http://www.tactilevision.ru/engiish” discloses an artificial vision device with camera, visual information processor (as a backpack) and tactile stimulator in the torso.
  • the stimulation is carried out by means of electrical impulses, with a set of 110x9 electrodes.
  • the invention relates to a portable touch vision system according to claim 1 and a portable touch vision device according to claim 17.
  • Preferred embodiments of the system and device are defined in the dependent claims.
  • the present invention can provide the user with both vision through a single camera and a single stimulator, as well as a stereoscopic effect; using two cameras and two stimulators:
  • the capture of images is carried out by means of a camera in the basic application or by a double camera (stereoscopic effect) -
  • the tactile stimulation is achieved through totally new physical devices.
  • stimulators are used that integrate a modular matrix of 20x20 points, allowing to reach 100x100 stimulus points, giving the image a high resolution.
  • the concept of modular matrix allows in any case to create larger matrices depending on the need of the applications implemented.
  • the matrices can be placed in such a way that they act on a different cerebral hemisphere, or in stereoscopic application with two matrices.
  • the location of the matrices (a group in the left area of the body and another n
  • the right cerebral hemisphere controls the sensations of the left area of the body and the left hemisphere those of the right area.
  • the resolution of the perceived image is one hundred times greater than that provided by any other known technology.
  • the navel will be used as an anchor for the stimulator to always fix it in the same position (as a nose for glasses)
  • the portable touch vision system comprises:
  • - tactile stimulation means (or tactile stimulation device) fixed to the body of a user, comprising at least one stimulator, each in turn comprising a matrix of tactile stimulation that has nxm stimulation points, said tactile stimulation means being configured to receive said processed signals and convert them into tactile sensations perceptible by the user and apply them on their skin at the selected stimulation points of suitable way to obtain a tactile recognition of the captured images.
  • the tactile stimulation means are configured to provide a mechanical tactile stimulation at the stimulation points.
  • the resolution - of the touch stimulation matrix is such that it is met that n ⁇ 20 and m ⁇ 20.
  • the image capture means comprise a video camera, although it could be extended to two cameras, the data processing means are configured to process the images of each video camera independently, so that from this point of view, it is not more complex to process one or two cameras since each one goes to a processing module, and it is the brain that integrates the signals; and the tactile stimulation means comprise one or two 20x20 stimulation matrices, fixed on different sides of the user's body and configured to each receive the processed signals from one / two video cameras ⁇ in a preferred embodiment a stimulator is placed in. the hand, although at the user's convenience it can be put in both).
  • the tactile stimulation means are preferably responsible for applying tactile stimulation on the hands, although they may be in other parts of the body.
  • the system preferably comprises a mobile device that has an image processing application responsible for processing the images captured by the image capture means to obtain the processed signals.
  • the mobile device may comprise at least one video camera configured to perform the functions of the image capture means.
  • the mobile device may be configured to, in case the user requires it, send the captured images to a remote server and this, in turn, forward the processed images remotely to the mobile device.
  • a utility of the set of glasses i.e. micro cameras), drivers, communication devices (USB and Bluetooh), is the possibility that anyone, blind or sighted, can send a video report to their mobile phone to a retransmission center, without the use of their hands and with a perfect "tripod" (the neck).
  • the tactile stimulation means are configured to effect a refresh of the application of the tactile sensations on the user's skin according to a refresh period between 100ms and 300ms.
  • the image capture means may have autofocus and distance measurement means to the autofocus point, said image capture means being configured to send the corresponding distance to the point to the data processing means, together with the captured images. of autofocus of said images; and because the tactile stimulation means are additionally configured to receive, together with the processed signals, the corresponding distance to the autofocus point and convert said distance into tactile sensations interpretable by the user to obtain the corresponding distance to the autofocus point. This interpretation of distance is based on a row of stimulation points located at one end of the tactile stimulation matrix.
  • the zoom can be controlled with slight movements of the head detected by an accelerometer installed in the glasses, thus for example, a slight inclination of the head to the right increases the zoom, and to the left decreases it. Other gestures detected in this way can activate other functions.
  • the tactile stimulation means are preferably configured to perform a mechanical tactile stimulation by vibration, although they could also be performed by mechanical pressure.
  • the system may comprise, at each point of stimulation, a dielectric or ionic elastomer to effect mechanical tactile stimulation by vibration, or it may comprise means of injection of pressurized air configured to effect said mechanical tactile stimulation by pressure,
  • the stimulator may comprise, to effect tactile stimulation by injection of pressurized air;
  • each nanomotor configured to, when its activation occurs, actuate the corresponding plate to match the openings of said plate with the holes of the different ducts.
  • the at least one stimulator is also configured to, in case of having to perform a mechanical tactile stimulation at a stimulation point ⁇ i, j), corresponding to row i and column j, activate the corresponding nanovalve and the corresponding nanomotor to inject air over the user's skin at said point of stimulation (i, j).
  • the at least one stimulator preferably has, for each stimulation point, more than two levels of mechanical tactile stimulation, each level associated with a different intensity and / or hue of color.
  • Each level of stimulation can be obtained in at least one of the following ways:
  • object of the present invention is the portable touch stimulation device (or means) described for the touch vision system.
  • the at least one stimulator can be fixed in the abdomen or in the lumbar part of the user by means of an anchor or fixation in the abdomen, in the case of greater definition 12x9 matrices of 20x20 or in the arms 6x4 matrices of 20x20.
  • the object of the present invention is also a portable touch stimulation device for touch vision systems.
  • FIG 1 shows the basic components of the invention.
  • Figure 2 reflects how a known image with a stimulation comparable to that of the invention is perceived.
  • Figure 3 shows schematically the tactile stimulation means and ⁇ the stimulation points.
  • Figure 4 shows the communication of the mobile device with the remote help and support server.
  • Figure 5 represents the operation of an actuator on the flexible membrane of the touch stimulation matrix.
  • Figures 6A and 6B show the principle of operation of dielectric elastomers used as actuators in the touch stimulation matrix.
  • FIGS 7A and 7B represent the operation of the touch stimulation matrix where the actuators are pneumatic stimulators.
  • Figures 8A and 8B show the dielectric elastomer elements in a array disposition ⁇ eiastomer matrix).
  • Figure 9 shows a scheme of the application of a bias voltage to the elements of an eiastomer matrix, and the different voltages to a row r and column C in particular.
  • Figure 10 shows, for the example depicted in Figure 9, the graph of the voltage applied to the ERC element (R row, column C) of the matrix.
  • Figure 13 shows an example to simultaneously activate different elements of a column C of the eiastomer matrix.
  • Figure 14 shows a basic switching scheme for a voltage generating device for activation of the eiastomer matrix.
  • Figures 15A and 15B represent the schematic for a single taxel activation.
  • Figure 16 shows an example of the reference voltage generator used in the voltage generating device for the activation of the eiastomer matrix.
  • Figures 17A and 17B represent, as an example, the activation circuit of a 3x3 matrix of eiastomer.
  • Figures 18A and 18B show the dielectric eiastomer elements in a matrix arrangement (eiastomer matrix).
  • Figures 19A and 19B represent a side section of the matrix of elastomer actuators in 2D and 3D, respectively.
  • Figure 20 shows in more detail a side section of the matrix of elastomer actuators.
  • the scientific basis of the invention lies in a double principle: on the one hand the existence of areas of the brain genetically designed to develop specific functions (such as the occipital lobe for vision) and on the other hand, the great capacity of "neuron plasticity ! " (creation of new neuronal connections between different areas of the brain) and of "neurogenesis” (generation of new neurons) that the human brain has.
  • tactile receivers are used to reach these areas.
  • the receptors are subjected to stimuli that faithfully reproduce the visual information, so that, through the tactile pathway, they naturally reach the cerebral cortex and specifically to the areas of sensory information processing and tactile recognition.
  • the system object of the invention allows the subject to develop a new neuronal connection between the brain areas of tactile perception and those of image perception, so that the tactile sensation is transformed into a visual sensation.
  • Data processing means (mobile device 2 or other device).
  • the images are captured by one or two cameras that comprise, in a preferred embodiment, the image capture means 1 and transferred by physical or wireless connection to the data processing means.
  • the data processing means transform the treated signals into tactile impulses following a stimulation protocol. These impulses, which contain all the visual information, are applied to tactile stimulation means 3.
  • the tactile stimulation means 3 are, in a preferred embodiment, a 20x20 tactile stimulator which is placed as indicated in Figure 1 in the hand.
  • Preferred implementations are also those that correspond to two stimulators, one in each hand and for a higher resolution those made in the arms, the back, which can reach 108 modules, 12x9 of 20x20, with 43,200 points.
  • This information naturally reaches the area of tactile perception of the brain and from there it is transferred to the brain area of image perception following the new developed neural connection.
  • the development of this neuronal connection is closely related to the stimulation protocol and the learning process, which will be explained later.
  • the subject or user 5 transforms his tactile perception into an optical perception, managing to see, identify and recognize images.
  • Figure 2 reflects how a known image is perceived, with a resolution of 96x64, with a stimulation comparable to that of the invention, ran three levels of brightness.
  • the visual receiver or image capture means 1 consists, in a preferred embodiment, of one or two digital cameras integrated on glasses 4, as shown schematically in Figure 1, with autofocus, distance meter, zoom functions and contrast controlled voluntarily remotely.
  • the camera or cameras send the captured images to the data processing means, to provide the user with a simple vision in the case of a camera or in the case of two a stereoscopic vision.
  • the camera of a mobile phone can also be used as image capture means 1.
  • Each camera captures the image of their focus area and transforms it into 'electrical signals. These signals are processed by the application of image processing (which highlights contours, eliminates backgrounds, etc.) and is transmitted separately to the two stimulators.
  • the stimulators transform the received signals into viractile impulses, which are captured by the sensory system of the individual. The information captured by each camera acts separately on each of the stimulators.
  • the location of the stimulators on the individual's body causes stimulus reception to be recorded in the two cerebral hemispheres (left and right, respectively).
  • the brain is responsible for the integration of this double information (exactly as it integrates the information received by the left and right eye) and creates the stereoscopic sensation. As indicated previously, it will be the subject who, depending on the learning period, chooses the configuration he deems most appropriate.
  • the tactile stimulation means 3 are shown in Figure 3 and can be placed in the hand or arm, which incorporate a material, which eliminates the neuronal noise caused by the stimulation points that do not vibrate, as they continue to play the skin.
  • the user is fixed using fixing means (such as sailboat, buckle, etc.) Regardless of the image capture speed, the system refreshes the information of the stimulators with a period between 100 and 300 ms.
  • the information transmitted in each soda is what Instantly capture the cameras. This information, converted into electrical signals, is processed to highlight the key elements of the image and transformed into the stimulator into pressure signals to produce tactile sensations.
  • the image reception, converted into electrical signals, is carried out directly on the stimulator itself.
  • the intermediate processor mobile device or remote processor only processes the signal captured by the cameras to highlight the most relevant images and eliminate the secondary.
  • the invention in its basic configuration works with a single camera and a single stimulator, although in this case the stereoscopic effect would be lost. However, it is sufficient for subjects who have undergone experimentation and it is also logically cheaper, so it will be the preferred configuration.
  • the data processing means processes the images received and simplifies them to send the signal you need to the touch stimulation means 3.
  • Any personal computer or even any commercial mobile phone (with minimum memory performance, capacity and processing speed) are valid to perform the function of the data processing means.
  • signals associated with images are received and processed there for later sending to the tactile stimulation means 3.
  • the images can be sent to a remote server 8 to help him recognize what the cameras send in case he needs help or has recognition problems.
  • the mobile device sends the images to the remote server 8 using any of its own data communication services (GPRS, UMTS, etc.).
  • GPRS global positioning reference
  • UMTS Universal Mobile Subscriber Identity
  • This transmission can also be used to remotely assist the individual, for example through verba communication! It could also be used, in the event that the server is close to the subject, other means of communication, such as WiFi.
  • Communications between the image capture means 1 (the cameras), the data processing medium (the mobile device 2) and the touch stimulation means 3 are carried out via cable and / or wireless technology (Bluetopth or other ).
  • the images are treated by an image processing application installed in the data processing means (the mobile device 2), although in the case that the images are sent to the remote server 8, they will reach the server so that an assistant already either human or automated, it can help and support the user in the recognition of images using both the voice of the phone and manipulating the images that are sent to the stimulator.
  • the image treatment application can recognize edges and contours and is able to optimize contrasts. This functional profile is achieved using programs developed on mobile phones or in SoC-type systems.
  • the image processing application performs the following functions:
  • Image processing has several configurable options:
  • the means' tactile stimulation 3 is a tactile stimulation array of 20x20 (but may take other resolutions) applying vibrotactile stimulation on the skin with a high frequency to activate different receptors.
  • the excitation points are created on a flexible membrane 10 on which 400 actuators interact 11.
  • each actuator 11 once activated, applies a force F on a stimulation point 12 created by the actuator on the surface of the membrane 10.
  • Figure 5C represents in detail the membrane 10 temporarily flexed at the stimulation point 12 by the actuator 11. Normally the width or diameter D of the stimulation point 12 will be at most 1.5mm, while the protuberance ⁇ will reach at least 0.05mm so that the user can feel it.
  • the stimulation is vibrototail, so that in order to obtain different stimulations, the stimulators 3 are fed with a signal in the form of a train of pulses of determined frequency (vibration frequency) and duration (pulse).
  • the stimulator allows several levels or intensities of action, associated with various shades of color (white, black and gray scales), this feeling can be achieved by modulating the amplitude of the actuator displacement, its frequency of vibration or the duration of the pulses of the signal that feeds it.
  • the touch stimulation matrix has a row of pins on one side that reflect the distance at which the camera is focusing at that moment. It is tactile information and it is in the learning process where the subject must be taught to interpret the sensation of distance.
  • the technology developed to drive the touch stimulation matrix is based on devices (drivers) capable of handling complex matrices without interference between adjacent stimulation points 12.
  • the stimulator actuators 11 are devices that can be based on two different technologies: - Dielectric or ionic elastomers: These are micromechanical devices manufactured with a type of electroactive polymer (dielectric or ionic elastomer), whose basic principles of operation are shown in Figure 6A and 6B.
  • a continuous high voltage U is applied between both faces of a thin film of dielectric elastomer 21, in a first 22 and a second 22 'electrodes, it expands in the direction of the plane due to the pressure p in the direction of the thickness induced by An electric field
  • the applied voltage disappears, the elastomer film recovers the original form.
  • This effect can be created, for example, tactile sensations in a small area of the skin surface (the area of application) when the elastomer matrix is applied or fixed to a human body, preferably in a sensitive region (for example , hand, arm, abdomen or lower back).
  • the stimulator is constructed with a matrix of nanomotors and nanovalves, as shown in Figures 7A and 7B.
  • 100 ducts 30 (columns) with 100 holes 31 equidistant from each other are used, as flutes.
  • a micro valve 32 that injects air is coupled.
  • 100 plates 33 (rows) are arranged, each with 100 openings 34 and driven by a micromotor 35, which allows opening or closing the holes 31 of the ducts 30.
  • the openings 34 of the plates 33 do not coincide with the holes 31 of the conduits 30.
  • the operation scheme is as follows: if it is desired that the air flows through the element of the tactile stimulation matrix found in the first row and the first column, firstly the plate 33 of the first row is operated by means of the nanomotor 35 in the direction of the arrow, as shown in Figure 7B, whereby all the openings 34 of the plate 33 of the first row coincide with the holes 31 of the different conduits 30 located in the first row. Simultaneously, the nano-valve 32 of the duct 30 of the first column is activated to blow air that, a! match hole 31 and opening 34 of the first row and column, escapes through the element of the chosen matrix (row 1, column 1). The tactile sensation pursued is achieved by the pressure exerted on the skin by the air bubble generated in. the stimulation point corresponding to that element of the matrix.
  • the system can be made with discrete elements, as contemplated for clarity in this description, or using technology MEMS microdevices (for the realization of nanovalves and nanomotors) on a common silicon support.
  • both the stimulation protocol and the learning protocol are very important.
  • the first key to neuronal empowerment lies in the touch information refresh protocol (stimulation protocol).
  • stimulation protocol stimulation protocol.
  • a refresh period between 100ms and 300ms is able to achieve the necessary neuronal excitation to establish the required brain connections.
  • the second key to the process of neuronal empowerment is associative learning (learning protocol): frequency, intensity, duration, are factors that with stimulated patterns' simple and temporarily synchronized lead to neuronal habilitative success.
  • the learning method is preferably carried out in sessions of 30, minutes every 8 hours, 3 times a day, 7 days a week.
  • Each session consists of learning a group of stimular patterns, in the first simple sessions and in the last more complex ones.
  • E r is the relative permittivity of the elastomers
  • E 0 8854 ⁇ 10 2
  • U the applied voltage
  • d the thickness of the elastomer film at rest.
  • the pressure increases quadratically with the electric field and is therefore the main relationship that regulates the response of the actuator. It is important to note that the elastomer behavior is the same regardless of! positive or negative sign of the applied voltage U.
  • the equivalent electrical model for an elastomeric element is a parallel capacitor and resistance configuration, in which the capacitance is the result of two electrodes applied on the elastomeric film, and the resistance is the loss resistance caused by the conductivity of the elastomer film.
  • the coarse mode technique is a recent embodiment of EPAM (Electroactive Polymer Artificial Muscle).
  • the "active" polymer film is coated with a thicker passive layer, so that changes in the thickness of the polymer during EPAM are transferred, at least partially, to the passive layer.
  • This passive layer can be considered as passive in relation to the polymer film in that it does not respond to the application of an electric field by changing area or thickness as does the EPAM layer.
  • the passive layer is coupled to the EPAM film so that changes in area and thickness of the EPAM film induce shear forces in the passive layer that change the thickness of this layer. Therefore, this change in thickness of the passive layer can be used to enlarge A in absolute terms, the. displacement produced by the change in thickness of the EPAM polymer film.
  • a set of dielectric elastomers arranged in rows and columns, a single element (taxel) is excited by applying a voltage between the column and the row that intersect in that element.
  • Each taxei has two electrodes, each electrode on a different side of the dielectric (one electrode 22 is located in the rows and another electrode 22 'is part of the columns, as shown schematically in Figure 8A, which represents a 3x3 elastomer matrix).
  • Figure 8A represents a 3x3 elastomer matrix.
  • the intersection of columns and rows defines each taxel. Due to the capacitor / resistance equivalence of each element, the excitation of one of them implies a crosstalk excitation of the rest of the elements of the matrix.
  • Figure 8B is a schematic illustration of dielectric elastomeric elements in a matrix of M rows and N columns.
  • the lines in Figure 8B represent conductive wires that connect the electrodes of each elastomeric taxel, while the boxes (Ri, R 2 ⁇ M ; CI, C 2 , C n ) represent connection terminals.
  • the first electrode 22 and the second 22 ' are located where the rows intersect with the columns.
  • a polarization voltage is introduced to all elements of the matrix so that the interference coincides with this polarization voltage but with a changed sign.
  • This polarization voltage will also help to make the elastomer work with smaller voltage changes than in the case where polarization voltage is not used with almost no response to mechanical losses.
  • each row is connected to a common voltage of row V1 and each column to a common voltage of column V2, the polarization voltage of each element will be (V2 - V1).
  • the voltage in row R (R R ) and in column C (C C ) must be changed.
  • an activation voltage of row V3 is applied.
  • column C (C C ) a column activation voltage V0, as depicted in Figure 9.
  • the voltage of that element E RC will be (V3-V0), as shown in Figure 10.
  • the voltage in the rest of the elements in the row R (RR) will be (V3-V2), as seen in Figure 11.
  • the voltage in the rest of the elements in column C (C c ) will be (V1-V0), as shown in Figure 12.
  • the dashed line of the lower graphs in Figures 10, 11 and 12 represent the voltages applied to the columns (V0 is the column activation voltage), while the continuous line in the lower graphs is the voltage applied to the rows ( V3 is the activation voltage of rows).
  • the upper graph represents the voltage resulting from the difference between the voltage applied in the rows (V raw ), f in continuous line, and the voltage applied to the columns (V C0
  • the upper graph of Figure 10 represents the resulting voltage applied to the activated taxel (E RC element), the upper graph in Figure 11 is the resulting voltage applied to the rest of the elements in the same R row, and the upper graph in the Figure 12 is the resulting voltage applied to the rest of the elements in the same column C. -
  • V1-V0 OkV
  • V1 1 kV
  • V2 2Kv
  • V3 3kV.
  • the mechanical response is proportional to the square of the applied voltage, with a polarization voltage of 1 kV and an applied voltage of 3kV, the ratio of mechanical response from polarized to active will be 9 to 1, and therefore, a user you will easily perceive the mechanical response to an excitation of an E RC element of elastomer matrix 24 (in the case of tactile stimulations).
  • the selected elements After activating the selected elements located in the common activation column (C c ), the selected elements will be activated in other chosen columns C c + i (or in any other chosen column, it is not necessary that the columns be activated consecutively in increasing order ), and so on until all the columns of the matrix have been activated, so that the entire matrix is activated.
  • time between consecutive column activations depends on the size and response time of the taxales; the electronics would normally allow activation times of 15 to 20 / s.
  • the width of the activation pulse depends on the response of the taxel. Typically the width of the applied pulse can be 1000 // S, since it produces a greater vibration effect than the longer pulses.
  • the pulse width can be chosen in line with the application, normally less than 2 ⁇ // s. ,
  • equal to ⁇ V2-V1
  • V1 and V2 offset of the ho-crosstalk condition V1-V0
  • a pulse width can be chosen that adds up the activation and deactivation strokes of the taxel and thus reinforces tactile perception.
  • a voltage generating apparatus has been provided to make the matrix work according to the method discussed. Reference voltages and connection switches to those voltages are required.
  • the voltage generated apparatus consists of two circuits, the high voltage switching circuit and the reference voltage generator used by the switching circuit.
  • the circuit of Figure 14 represents the basic switching scheme where one of the terminals of a load (for example a taxi) can be electrically connected to both V A and V B (V A and V B can be any of the voltages V0 , V1, V2, V3), based on the control signals V C i and V C 2- Optocouplers 70, can be used in this particular application.
  • Resistors R1 and R2 quickly discharge the base of the output transistor to allow rapid switching.
  • a high voltage switching circuit 27 and a voltage activation circuit 26 the voltages are applied to the electrodes (22,22 ') of the actuating dielectric elastomers 23.
  • the optocouplers 70 support maximum output voltages in the 400V range, while in our application voltages of the order of 2000V are required (see Figure 10). But the signals to activate the elastomer matrix taxa are low intensity, since only current is needed to charge the equivalent capacitor 71 of the taxel, which is about 1 pF.
  • the maximum power dissipated is 300mW which leads us to values of the order of 600uA for the average current that the device will withstand under voltage limiting conditions (500V is considered here).
  • Figures 15A and 15B show the schematic diagram for the activation of a single pixel (both figures separated on line I, for reasons of size), where voltages V3 and V1 can be applied to terminal A of the elastomer and voltages V2 and V0 can be applied to terminal B of the elastomer (terminals A and B of the charge of the pixel correspond to the electrodes (22,22 ') of the elastomer represented in Figure 6A; the voltages in the rows are applied to the corresponding first electrode 22, and voltages in the columns are applied to the corresponding second electrode 22 ', or vice versa), represented by the capacitor 71 in the schematic.
  • the erase control signals (V C i, V C 2) are in charge of deleting the terminals A and B of the elastomer, while the engraving control signals (co> Vc3) are in charge of the terminal engraving A and B.
  • the polarization resistors R30 and R49 set the inactive state for opto-couplers 70 when they are not activated.
  • Resistor R49 is by default setting terminal A to V1.
  • Diode D19 keeps the erase block of terminal A isolated from the rest of the circuit unless it is activated.
  • Diode D20 prevents the voltage of terminal A from being less than V1.
  • Resistors R50 and R51 limit the maximum current through opto-couplers 70.
  • terminal B resistor R36 defaults terminal B to V2, etc.
  • the resistors between the emitter and base terminals of the opto-collector output transistors accelerate the discharge time of the base, allowing a rapid shutdown of the transistor.
  • Switching times of 15us are achieved for voltages from -1 kV to + 3kV (a variation of 4kV).
  • the loss of power is reduced to losses in polarization resistors only when opto-couplers are active.
  • Vcc voltage-to-V2
  • the reference voltage generator 28 is formed by a resistor voltage divider 93 of low intensity and a high resistive value to provide a reference voltage to a chain of low-impedance output stage transistors, as shown in Figure 16 .
  • the resistive voltage divider 94 composed of different resistors 93 (of 10 ⁇ in the example), sets the reference to two transistors, a PNP transistor 90 and an NPN transistor 91, in a follower emitter configuration, with both emitters together as voltage outgoing. Since transistors with a maximum V ceo voltage in the 400V range are being used, a series of this basic block is repeated to achieve the desired high voltage.
  • the resistor R4 in parallel with the capacitor C17 is used to sample and filter passage under the total voltage.
  • the PNP transistor 90 is polarized and a current through the collector will maintain the output voltage following the input reference. Similarly, if the emitter output voltage tends to distance below the input reference voltage, the NPN transistor is polarized and a current through the collector will maintain the output voltage following the input reference.
  • the capacitors 92 at the output are used to store energy between the activation pulses of taxales, absorbing the demand for current peaks of the voltage pulses in the taxa.
  • the output voltages V0, V1, V2 and V3 are the reference voltages shown from Figures 9 to 15.
  • the erase block can be common to all recorder blocks per terminal, reducing the size of the entire circuit.
  • a control circuit of nine taxales for a 3x3 matrix is shown in Figures 17A and 17B (both figures separated on lines I, II and III, for reasons of size).
  • the erase block in each terminal is shared with all the engraving blocks, as the erase block is isolated from the circuit by a diode, and all the recorder blocks will be active at the same time, this common draft block will carry the terminal signal X to the initial value through the diode once the recorder blocks are deactivated.
  • V S ci Vsc2.Vsc3
  • V S ci Vsc2.Vsc3
  • V S ci Vsc2.Vsc3
  • VSR2 VSR 3
  • the control signals SR recorders V and V SCj must be activated.
  • several rows can be activated at the same time while activating a particular column.
  • An erase control signal is provided for each terminal: One sign! of column deletion control (V RC ) for the deletion of the columns (applying the common column voltage V2) and a control signal of deletion of the rows (V RR ) for the deletion of the rows (applying the voltage of common row V1).
  • V RC column deletion control
  • V RR control signal of deletion of the rows
  • the eraser and recorder signals cannot occur at the same time, in addition, to reduce the power consumption a small discharge time must be introduced for the output transistors in the opto-coupler between the deactivation of the recorder signal and the activation of the signal of erase
  • a matrix of 100x100 taxales may be activated so that the time to activate consecutive columns will be between 200 / s-1000 vs, so the time needed to activate the complete matrix would be around 20ms-100ms ( a frequency of 10Hz-50Hz).
  • Figure 18A shows the arrangement of the electrodes (22,22 ') in the dielectric elastomer 21, in an array arrangement (elastomer matrix).
  • Figure 18B represents a detail of the elastomer matrix, in which it is appreciated how the upper electrodes 22 are electrically connected by rows 40 and the lower electrodes 2 'are electrically connected by columns 41.
  • rows 40 and columns 41 are perpendicular; However, this is not essential, since they could be arranged at any angle (even parallel), although for greater ease of excitation of the electrodes it is recommended that they be perpendicular.
  • the electrodes are preferably circular, as shown in Figure 18B, but could take other forms (for example, square, rhomboidal, rectangular, etc.)
  • the structure of the elastomer actuator matrix is, represented in ( as Figures 19A and 19B, where the various components are seen in several layers.
  • Figure 19A shows a 2D side section, while Figure ⁇ 9 ⁇ represents a side section in .. 3D
  • Each of the elements described here contributes to better performance Taxel incorporated elements are basically '
  • Lower support 44 with functions of acting concentrator and prestressing element of the upper 48 and lower 48 'passive layers.
  • the lower support 44 is preferably hemispherical so that the tension is distributed uniformly and does not cause material ruptures
  • a ratio of 1.8 / 0.6 is used, 0.6 mm being the diameter of the pin in contact with the skin and 1.8 mm the size of the pin base, smaller than the diameter of the actuator which is 2.5 mm. All these parameters can be modified and optimized, based on experimental results and simulations.
  • Pre-tensioning of the passive layers of the dielectric elastomer in thick mode It can be achieved by various techniques, such as lower-scale or pressure-tensioning of the lower support 44 on the plate.
  • PCB printed circuit board 47, which serves as support and support for the rest of the elements, as well as support for the electrical connections (electrical terminals 49) necessary for the operation of the matrix.
  • This PCB 47 can be very thin, thus offering flexibility to the final device, which is convenient for a better adaptation to the body part with which it will be in contact.
  • connection 50 terminal of connection 50
  • connection elements 52 connection elements
  • This semi-spherical support 44 fulfills a second function, that of pressing the passive layers (48.48 ') of silicone of the elastomer in thick mode, achieving with this pre-stretching a more intense response of action, since this action does not it only depends on the force that is capable of generating the taxel itself, but on part of this force that the passive layer is capable of transmitting.
  • the other part of! enhancer device formed by an embedded pin 45.
  • the head of the pin must be close enough to the focus of the action to capture most of the energy generated.
  • This pin 45 captures and channels the energy of the actuator to bring it to the outer end in contact with the skin.
  • these pins are held by an additional layer of silicone, pin support layer 46, which keeps them in contact with the upper passive layer 48 of the elastomer at all times.
  • the proportions between the diameter of the electrodes (22,22 ') of the actuator, the thickness of the upper passive layers 48 (distance from pin 45 to the actuator) and lower 48' and the height of the lower hemispherical support 44 will determine the behavioral parameters 'of the taxel response, having to look for a compromise based on the parameter to optimize, such as vertical displacement, actuation force, response time, etc.
  • the relationship between the thicknesses of the passive layers (48.48 ') has an impact on the actuation properties of the pin and the insulation between adjacent pins.
  • the greater the thickness the greater the vertical displacement in a model where the diameter of the pin 45 is much greater than the thickness of the passive layer 48.
  • this vertical displacement decreases due to the deformation of the total volume of the passive layer.
  • actuator diameters of about 2.5mm are used to allow a distance of 3mm between actuators, the lower passive layer 48 'is 1mm thick, the upper passive layer 8 on which the pin 45 rests is 0 , 5mm thick and the pin support layer 46 is another 0.5 to 0.7mm thick.
  • the diameter of the pin head is 1.8mm and the tip 0.6mm.
  • different measures could be used, as well as other shapes, for example small spherical actuator elements 45 '(as shown in Figure 21).
  • the manufacturing process of the device begins with the stretching of the elastomer until it is left in 20um thickness, application of the electrodes (22,22 ') by means of a mask and deposition of conductive paste. Subsequently, the silicone is deposited to form the two passive layers, the lower 48 '1mm thick and the upper 48' 0.5mm thick.
  • the connection of the PCB to each of the endings in the elastomer is made by inserting a thin conductive wire, the connecting element 52, (of the order of 0.1 mm in diameter) (which runs perpendicular to the passive layers and the elastomer at the connection point prepared for it (connection termination 50), also passing through the hole in the PCB that exists in each electrical terminal 49.
  • the wire will be welded on the back of the PCB and cut just above of the passive layer 48 so that by adding the pin support layer 46 the connections are covered and electrically insulated.
  • the pins 45 are placed on each of the upper electrodes 22 and covered with the last 0.5 to 0.7mm thick silicone layer, the pin support layer 46.
  • This last step can also be carried out separately, manufacturing a mat from 0.5 to 0.7mm thick with the embedded pins, for subsequent adhesion of this mat on the rest of the actuator matrix, simplifying the manufacturing process.
  • the pin support layer 46 and the upper passive layer 48 once finished are fused and form a single one with the embedded pins 45.
  • the dielectric elastomer layer 21 is always stretched.
  • passive layers (48.48 ') can be stretched to improve pressure transmission.

Abstract

The invention relates to a portable tactile vision system and to a tactile stimulation device for same. Said portable tactile vision system comprises: image capturing means (1) carried on the glasses (4) of a user (5); data processing means processing the images captured by the image capturing means (1), in order to obtain processed signals; and tactile stimulation means (3) that can be fixed to the body of a user (5) and comprise a stimulator with a tactile stimulation matrix of nxm stimulation points (12). The stimulator receives the processed signals, converts them into mechanical tactile sensations, and applies them to the skin of the user (5) at selected stimulation points (12) to obtain a tactile identification of the captured images. The resolution of each tactile stimulation matrix is such that n≥20 y m≥20. The stimulator is applied mainly to the hand, arm or back of the user.

Description

Sistema de visión táctil portable y dispositivo de estimulación táctil para el mismo  Portable touch vision system and touch stimulation device for it
Campo de la invención Field of the Invention
La presente invención, consistente en un sistema de visión táctil portable, es aplicable en cualquier sector de la industria y del ocio, concretamente allí donde se desarrollen procesos de producción, prestación de servicio o, en general, cualquier actividad o disciplina donde se requiera contacto visual sin posibilidad de percepción ocular, bien sea por ausencia de luz o por imposibilidad de enfoque preciso al objetivo (objetivo situado a distancia excesiva o fuera de la línea visual del observador, discapacidád visual, etc.) o también donde se requiera un contacto visual adicional cuando la vista está ocupada, bien sea porque no puede desviarse !a vista de la actividad o imagen que se está realizando, o porque es necesaria la percepción de información compleja adicional representada como información visual. De forma explícita,, pueden citarse aplicaciones directas en el campo de la medicina, el ocio, los videojuegos, la navegación aérea y marítima, las comunicaciones, la televigilancia y la seguridad.  The present invention, consisting of a portable tactile vision system, is applicable in any industry and leisure sector, specifically where production processes, service provision or, in general, any activity or discipline where contact is required visual without the possibility of ocular perception, either due to lack of light or because of inability to focus precisely on the objective (objective located at an excessive distance or outside the observer's line of sight, visual impairment, etc.) or also where a visual contact is required additional when the view is occupied, either because it cannot be diverted in view of the activity or image being performed, or because the perception of additional complex information represented as visual information is necessary. Explicitly, direct applications can be cited in the field of medicine, leisure, video games, air and maritime navigation, communications, televigilance and security.
Antecedentes de la invención Background of the invention
Los estudios por conseguir reconocimiento instantáneo de imágenes o textos escritos sin percepción visual comenzaron allá por los años 70 (patente US3594823 de Studies to achieve instant recognition of images or written texts without visual perception began there in the 70s (US3594823 patent of
Paul Bach-Y-Rita, Gardner y Palmer 1989, Vidal Verdú y col., 2007, Killebrew, 2007,Paul Bach-Y-Rita, Gardner and Palmer 1989, Vidal Verdú et al., 2007, Killebrew, 2007,
Kyung y col., 2008, Yoon y Yu, 2008). Kyung et al., 2008, Yoon and Yu, 2008).
El éxito en este cometido se ha alcanzado gracias al conocimiento que hoy se tiene de:  Success in this task has been achieved thanks to the knowledge that we have today of:
• La capacidad plástica neuronal del cerebro que permite generar conexiones neuronales entre áreas somatosensoriales primarias y áreas secundarias y terciarias de asociación visual de funciones cognitivas en base a la estimulación táctil, lo cual se denomina neuroplasticidad.  • The neuronal plastic capacity of the brain that allows the generation of neuronal connections between primary somatosensory areas and secondary and tertiary areas of visual association of cognitive functions based on tactile stimulation, which is called neuroplasticity.
· La organización cerebral que facilita la representación del espacio personal, ta representación más compleja del espacio peripersonal y ía representación memorística de las neuronas táctiles (Harris y col., 2002) tanto del espacio personal como del peripersonal mediante las áreas sensoriales cerebrales (Kandel y col, 2001 ), por el alto grado de eficacia del tacto para determinar la posición y morfología de los objetos (Wheat y col., 1995) · The cerebral organization that facilitates the representation of personal space, the more complex representation of peripersonal space and the memorial representation of tactile neurons (Harris et al., 2002) of both personal and peripersonal space through cerebral sensory areas (Kandel and col, 2001), due to the high degree of effectiveness of touch to determine the position and morphology of objects (Wheat et al., 1995)
• La capacidad de asociación de diferentes modalidades de estimulación (Amedi col., 2007, Swisher y col., 2007), modulación de la información táctil (Haggard y col., 2007) y la localización . exacta de los objetos , mediante reconocimiento táctil.  • The ability to associate different stimulation modalities (Amedi col., 2007, Swisher et al., 2007), tactile information modulation (Haggard et al., 2007) and location. exact objects, by touch recognition.
Todos estos estudios han demostrado la' factibilidad del reconocimiento espacial global de objetos, personas o lectura impresa a través del tacto. All these studies have demonstrated the ' feasibility of global spatial recognition of objects, people or printed reading through touch.
Durante los últimos años han surgido algunos dispositivos, basados directa o indirectamente en estos principios, con los que de una u otra forma se ha intentado la' sustitución del sentido de la' vista por otra excitación sensorial. Citando los más relevantes, se pueden enumerar los siguientes: In recent years, some devices have emerged, based directly or indirectly on these principles, with which one way or another has attempted to ' replace the sense of sight ' with another sensory excitation. Citing the most relevant, the following can be listed:
• Reconocimiento espacial a través del oído.  • Spatial recognition through the ear.
• Reconocimiento de letras mediante estimulación del dedo índice.  • Letter recognition through index finger stimulation.
• Pantalla gráfica Braille.  • Braille graphic display.
. · Electrodos en la lengua.  . · Electrodes in the tongue.
• Implantes quirúrgicos en el cerebro.  • Surgical implants in the brain.
• Electroestimulación de la frente.  • Electrostimulation of the forehead.
• Electroestimulación en el torso.  • Electrostimulation in the torso.
• Implante quirúrgico de estimuladores en la piel.  • Surgical implant of skin stimulators.
Todos estos dispositivos alcanzan sólo parcialmente los objetivos perseguidos, de ahí su escasa penetración tanto en el mercado como en la sociedad. Se incluye a continuación una breve descripción de sus principios básicos:  All these devices only partially achieve the objectives pursued, hence their limited penetration both in the market and in society. A brief description of its basic principles is included below:
1. Reconocimiento espacial a través del oído. 1. Spatial recognition through the ear.
Estos sistemas se basan en la transformación de imágenes en sonidos con diferentes tonos, intensidades, frecuencias y duraciones; es decir, la percepción visual es sustituida por una percepción acústica.  These systems are based on the transformation of images into sounds with different tones, intensities, frequencies and durations; that is, visual perception is replaced by an acoustic perception.
Se requiere disponer de cámara, auriculares, micrófono para control y un software de sonificación de imágenes con capacidad de refresco de uno a cuatro imágenes por segundo, lo que permite una resolución del orden de 100 por 100 píxeles.  It is required to have a camera, headphones, microphone for control and an image sonification software with a refresh capacity of one to four images per second, which allows a resolution of the order of 100 by 100 pixels.
El mayor inconveniente de estos sistemas es que anulan la capacidad de oír otra cosa que no sea la sonificación de las imágenes. Tampoco permiten la lectura. Í The biggest drawback of these systems is that they cancel the ability to hear anything other than the sound of the images. Nor do they allow reading. Í
2. Reconocimiento de letras por estimulación del dedo índice.  2. Letter recognition by index finger stimulation.
Existe un dispositivo industrial basado en este principio que se conoce comercialmente como Optacón. .  There is an industrial device based on this principle that is commercially known as Optacón. .
Esta tecnología sustituye al ojo humano por una cámara capaz de captar la imagen de un texto y transformarla en señales vibratorias que se aplican a un estimulador en contacto con el dedo índice. El color negro produce vibración y el blanco reposo. Se trata de un dispositivo concebido tan sólo para el reconocimiento de texto.  This technology replaces the human eye with a camera capable of capturing the image of a text and transforming it into vibratory signals that are applied to a stimulator in contact with the index finger. The black color produces vibration and the rest white. It is a device designed only for text recognition.
Basado en los mismos principios que el Optacón, la Universidad de Princeton ha desarrollado un estimulador de dedos (Exeter) con mayor resolución, lo que permite incluso el reconocimiento de objetos.  Based on the same principles as Optacón, Princeton University has developed a finger stimulator (Exeter) with higher resolution, which allows even object recognition.
Los dispositivos basados en esta tecnología dificultan él empleo normal de las manos y son además de complicada industrialización por su gran tamaño. 3. Pantalla gráfica Braille.  The devices based on this technology hinder the normal use of the hands and are in addition to complicated industrialization due to their large size. 3. Braille graphic display.
La tecnología basada en pantallas gráficas Braille ha dado lugar a diversas realizaciones.  Technology based on Braille graphic displays has led to various accomplishments.
Como resultado del programa de investigación Itactl de la Comisión Europea, se ha desarrollado una pantalla interactiva basada en miles de actuadores móviles capaz de representar una matriz de caracteres Braille, así como gráficos táctiles simples (en modo vertical u horizontal). Esta tecnología es de aplicación en el desarrollo de interfaces interactivos gráficos de ordenadores para discapacitados visuales.  As a result of the Itactl research program of the European Commission, an interactive screen based on thousands of mobile actuators capable of representing an array of Braille characters, as well as simple tactile graphics (in vertical or horizontal mode) has been developed. This technology is applicable in the development of interactive graphic computer interfaces for the visually impaired.
Basado en el mismo principio, existe un producto comercial construido por Meier, Maucher y Schemmel (Universidad de Heidelberg). Este dispositivo consta de 48 actuadores piezoeléctricos capaces de representar gráficos táctiles por elevación.  Based on the same principle, there is a commercial product built by Meier, Maucher and Schemmel (University of Heidelberg). This device consists of 48 piezoelectric actuators capable of representing tactile graphics by elevation.
Como inconvenientes más relevantes de esta tecnología, cabe citar:  As more relevant disadvantages of this technology, it is worth mentioning:
• Los pines sólo representan dos estados: activados (negro) o desactivados (blanco).  • The pins only represent two states: on (black) or off (white).
· El interfaz táctil es activo, es decir eí usuario debe pasar el dedo por encima de él continuamente para usarlo.  · The touch interface is active, that is to say, the user must continually swipe over it to use it.
• Sólo es aplicable para reconocimiento de letras y gráficos sencillos.  • Only applicable for simple letter and graphic recognition.
• Dificulta el empleo normal de las manos. 4. Electrodos en la lengua. El denominado ojo eléctrico del Dr. Maurice Pitto (Universidad de Montreal), trata de aprovechar la conductividad de la saliva para transmitir impulsos eléctricos. • Difficult the normal use of the hands. 4. Electrodes in the tongue. The so-called electric eye of Dr. Maurice Pitto (University of Montreal), tries to take advantage of the conductivity of saliva to transmit electrical impulses.
El dispositivo consta de un pequeño panel con 12 x 12 electrodos que se apoya sobre la lengua y transmiten mediante impulsos eléctricos sensoriales las señales visuales.  The device consists of a small panel with 12 x 12 electrodes that rests on the tongue and transmits visual signals using sensory electrical impulses.
El documento de patente US6430450B1 de Paul Bach-Y-Rita describe otro estimulador táctil para la lengua.  Patent document US6430450B1 by Paul Bach-Y-Rita describes another tactile stimulator for the tongue.
Esta tecnología tienen como inconvenientes fundamentales la dificultad que experimenta el usuario para hablar; la necesidad de utilizar un dispositivo incómodo y molesto, que además produce cierto rechazo social por ser antiestético y, finalmente, su utilidad exclusiva para el reconocimiento de texto.  This technology has as fundamental disadvantages the difficulty that the user experiences in speaking; the need to use an uncomfortable and annoying device, which also produces some social rejection for being unsightly and, finally, its exclusive use for text recognition.
5. Implante quirúrgico de electrodos en el cerebro. 5. Surgical electrode implant in the brain.
El doctor Dobelle, fallecido en el año 2.004, dedicó prácticamente toda su vida profesional a la puesta en marcha de un dispositivo que, mediante un implante de un estimulador en el córtex visual, permitiera recuperar parte al menos de la agudeza visual de un invidente.  Dr. Dobelle, who died in 2004, dedicated almost his entire professional life to the implementation of a device that, through an implant of a stimulator in the visual cortex, allowed to recover at least part of the visual acuity of a blind person.
Este sistema consta de una minicámara para captar las imágenes, un ordenador de bolsillo, que realiza el procesamiento de la información, y un estimulador.  This system consists of a mini-camera to capture the images, a pocket computer, which performs the information processing, and a stimulator.
El estimulador consta de 400 electrodos, alimentados con una velocidad de refresco de información de 4 a 8 imágenes por segundo y se implanta mediante cirugía en el córtex visual.  The stimulator consists of 400 electrodes, fed with an information refresh rate of 4 to 8 images per second and is implanted by surgery in the visual cortex.
La visión tiene un efecto túnel, permitiendo reconocer sombras, formas y letras (no mide distancias).  The vision has a tunnel effect, allowing to recognize shadows, shapes and letters (does not measure distances).
Para aumentar la visión sería necesario incrementar el número de electrodos y, sobre todo, no quedarse en la superficie del córtex, lo que implicaría mayores riesgos en la intervención. Está implantado en la actualidad en 8 pacientes y apenas ha tenido aceptación dentro de la comunidad de discapacitados visuales.  To increase vision, it would be necessary to increase the number of electrodes and, above all, not to remain on the surface of the cortex, which would imply greater risks in the intervention. It is currently implanted in 8 patients and has barely had acceptance within the visually impaired community.
Otros inconvenientes:  Other inconveniences:
• Necesidad de cirugía (con los inconvenientes y riesgos que conlleva) • Need for surgery (with the inconveniences and risks involved)
• No útil si el córtex visual está dañado o no se ha desarrollado. • Not useful if the visual cortex is damaged or has not developed.
• Permite tan solo tres horas de autonomía.  • Allows only three hours of autonomy.
• Peso significativo (5 kg)  • Significant weight (5 kg)
· No es capaz de medir distancias. 6. Elecíroestimulación en la frente: FSRS · Not able to measure distances. 6. Electrostimulation on the forehead: FSRS
Basándose en el concepto de la estimulación eléctrica por electrodos implantados en el cerebro, este producto, genera la estimulación mediante electrodos en la frente de los individuos, con un grado similar de resolución que el anterior ya que manejan aproximadamente el mismo número de electroestimuladores (unos 400).  Based on the concept of electrical stimulation by electrodes implanted in the brain, this product generates stimulation by means of electrodes on the forehead of individuals, with a similar degree of resolution as the previous one since they handle approximately the same number of electrostimulators (some 400).
Aunque no requiere cirugía, el principal inconveniente de este sistema es su baja resolución.  Although it does not require surgery, the main drawback of this system is its low resolution.
7. Implante quirúrgico de electrodos en la piel 7. Surgical electrode implant in the skin
El documento de patente EP1684850A2 describe .un estimulador táctil implantado bajo la epidermis. Sin embargo, aporta las siguientes desventajas:  EP1684850A2 patent document describes a tactile stimulator implanted under the epidermis. However, it brings the following disadvantages:
• Requiere cirugía.  • Requires surgery.
• Resolución pequeña.  • Small resolution.
• Baja frecuencia de refresco.  • Low refresh rate.
• No es capaz de medir distancias.  • Not able to measure distances.
• Baja autonomía.  • Low autonomy.
• Problemas en la alineación de los transmisores con los estimuladores  • Problems in the alignment of transmitters with stimulators
8. Electroestimulación en el torso 8. Electrostimulation in the torso
La página web "http://www.tactilevision.ru/engiish" divulga un dispositivo de visión artificial con cámara, procesador de la información visual (a modo de mochila) y estimulador táctil en el torso. La estimulación se realiza por medio de impulsos eléctricos, con un juego de 110x9 electrodos.  The website "http://www.tactilevision.ru/engiish" discloses an artificial vision device with camera, visual information processor (as a backpack) and tactile stimulator in the torso. The stimulation is carried out by means of electrical impulses, with a set of 110x9 electrodes.
Esta invención tiene las siguientes desventajas:  This invention has the following disadvantages:
- Utiliza impulsos eléctricos (electrodos) que deben ser diferentes entre hombres y mujeres;  - It uses electrical impulses (electrodes) that must be different between men and women;
- Elevado peso (en torno a 9kg) del dispositivo, lo cual lo convierte en no- portable;  - High weight (around 9kg) of the device, which makes it non-portable;
- Pequeña resolución de la matriz de estimulación;  - Small resolution of the stimulation matrix;
- Sensación desagradable (cosquilleo); , ' ' - Unpleasant sensation (tingling); , ' '
- Alto consumo.  - High consume.
Aparte de las limitaciones ya reseñados, las tecnologías antes descritas presentan en general otros ' muchos inconvenientes: son sólo válidas para reconocimiento de escritura o figuras simples, retardo alto en reconocimiento, poco portables, baja resolución, etc. Por otro lado, ninguna de ellas tiene el enfoque y el alcance de la presente invención. Descripción de la invención Apart from the limitations already described, the technologies described above have in general other 'many disadvantages: they are only valid for writing recognition or simple figures, high recognition delay, poor portability, low resolution, etc. On the other hand, none of them has the focus and scope of the present invention. Description of the invention
La invención se refiere a un sistema de visión táctil portable de acuerdo con la reivindicación 1 y a un dispositivo de visión táctil portable de acuerdo con ía reivindicación 17. Realizaciones preferidas del sistema y del dispositivo se definen en las reivindicaciones dependientes.  The invention relates to a portable touch vision system according to claim 1 and a portable touch vision device according to claim 17. Preferred embodiments of the system and device are defined in the dependent claims.
Desde un punto de vista estructural, existen diferencias y ventajas significativas respecto a los^dispositivos y tecnologías que preceden a esta invención: From a structural point of view, there are significant differences and advantages over ^ devices and technologies that precede this invention:
• Los productos existentes se basan en la sustitución de la percepción visual por otro tipo de percepción sensorial (audición, tacto) mediante la utilización de dispositivos de distinta naturaleza. La invención, por el contrario, va más allá, sistematizando un procedimiento, apoyado en una tecnología, con el que se consigue el desarrollo de nuevas vías neuronales, mediante estimulaciones repetitivas, entre las áreas cerebrales de percepción táctil y las de percepción de imágenes. Los dispositivos físicos asociados a este procedimiento constituyen tan solo una parte del mismo.  • Existing products are based on the substitution of visual perception with another type of sensory perception (hearing, touch) through the use of devices of different nature. The invention, on the contrary, goes further, systematizing a procedure, supported by a technology, with which the development of new neuronal pathways is achieved, through repetitive stimulations, between the cerebral areas of tactile perception and those of image perception. The physical devices associated with this procedure constitute only a part of it.
· La presente invención puede proporcionar al usuario tanto la visión mediante una sola cámara y un solo estimulador, así como un efecto estereoscópico; utilizando dos cámaras y dos estimuladores:  · The present invention can provide the user with both vision through a single camera and a single stimulator, as well as a stereoscopic effect; using two cameras and two stimulators:
La captación de imágenes se realiza mediante una, cámara en la aplicación básica o mediante una doble cámara (efecto estereoscópico) - La estimulación táctil se consigue a través de unos dispositivos físicos totalmente novedosos. Para ello, en una realización preferida se utilizan estimuladores que integran una matriz modular de 20x20 puntos, permitiendo llegar a los 100x100 puntos de estímulo, dotando a la imagen de una gran resolución. El concepto de matriz modular permite en cualquier caso poder crear matrices de mayor tamaño dependiendo de la necesidad de las aplicaciones implementadas.  The capture of images is carried out by means of a camera in the basic application or by a double camera (stereoscopic effect) - The tactile stimulation is achieved through totally new physical devices. For this, in a preferred embodiment, stimulators are used that integrate a modular matrix of 20x20 points, allowing to reach 100x100 stimulus points, giving the image a high resolution. The concept of modular matrix allows in any case to create larger matrices depending on the need of the applications implemented.
Las matrices se pueden colocar de tal forma que actúen sobre un hemisferio cerebral distinto, o en la aplicación estereoscópica con dos matrices. La ubicación de las matrices (un grupo en la zona izquierda del cuerpo y otro n |a zona derecha del cuerpo) hace que las sensaciones táctiles alcancen separadamente los dos hemisferios cerebrales. El hemisferio cerebral derecho controla las sensaciones de la zona izquierda del cuerpo y el hemisferio izquierdo las de la zona derecha. The matrices can be placed in such a way that they act on a different cerebral hemisphere, or in stereoscopic application with two matrices. The location of the matrices (a group in the left area of the body and another n | a right area of the body) causes the tactile sensations separately reach the two cerebral hemispheres. The right cerebral hemisphere controls the sensations of the left area of the body and the left hemisphere those of the right area.
• El procedimiento de refresco, de los estimuladores, con una frecuencia de estimulación entre 100 y 300 ms., permite el desarrollo de las nuevas vías neuronales entre la- zona cerebral que percibe y procesa los estímulos táctiles y la zona cerebral encargada de procesar la información óptica.  • The stimulatory procedure of the stimulators, with a stimulation frequency between 100 and 300 ms., Allows the development of the new neuronal pathways between the brain zone that perceives and processes the tactile stimuli and the brain area responsible for processing the optical information
• El proceso de aprendizaje que complementa a la tecnología es inherente a la invención y , parte importante de la misma.  • The learning process that complements technology is inherent in the invention and an important part of it.
Se pueden resaltar otras ventajas que marcan diferencias sobre lo ya existente: · . Las características de los dispositivos físicos hacen que sea perfectamente portable (poco peso), con gran autonomía, cómodo y estético.  Other advantages can be highlighted that mark differences over what already exists:. The characteristics of the physical devices make it perfectly portable (low weight), with great autonomy, comfortable and aesthetic.
• La estimulación táctil es agradable.  • Touch stimulation is nice.
• No ocasiona efecto "cosquilleo" ni irritación de la piel. v Desde un punto de vista funcional, los efectos ventajosos que la invención aporta son: • Does not cause "tingling" or skin irritation. v From a functional point of view, the advantageous effects that the invention provides are:
> · La interacción simultánea sobre los dos hemisferios cerebrales facilita al sujeto una sensación real de visión estereoscópica, percibiendo tonos blancos, ■ negros y grises (a diferencia de otros dispositivos que facilitan tan solo reconocimiento y lectura).  > · The simultaneous interaction on the two cerebral hemispheres facilitates the subject a real sensation of stereoscopic vision, perceiving white, ■ black and gray tones (unlike other devices that facilitate only recognition and reading).
• Sensibilidad a la distancia.  • Distance sensitivity.
. · La resolución de la imagen percibida es cien veces mayor que la que facilita cualquier otra tecnología conocida.  . · The resolution of the perceived image is one hundred times greater than that provided by any other known technology.
• Bajo coste de los materiales.  • Low cost of materials.
• En el caso de su implantación abdominal, se usará el ombligo como anclaje del estimulador para fijarlo siempre en la misma posición (a modo de nariz para las gafas)  • In the case of abdominal implantation, the navel will be used as an anchor for the stimulator to always fix it in the same position (as a nose for glasses)
El sistema de visión táctil portable comprende:  The portable touch vision system comprises:
- medios de captura de imágenes;  - means of image capture;
- medios de procesamiento de datos encargados de efectuar un procesamiento de las imágenes captadas por !os medios de captura de imágenes para obtener unas señales procesadas; y  - data processing means responsible for processing the images captured by the image capture means to obtain processed signals; Y
- medios de estimulación táctil (o dispositivo de estimulación táctil) fijabíes al cuerpo de un usuario, que comprenden al- menos un estimulador, cada uno comprendiendo a su vez una matriz de estimulación táctil que dispone de nxm puntos de estimulación, estando configurados dichos medios de estimulación táctil para recibir dichas señales procesadas y convertirlas en sensaciones táctiles perceptibles por el usuario y aplicarlas sobre su piel en los puntos de estimulación seleccionados de manera adecuada para obtener un reconocimiento táctil de las imágenes captadas. Los medios de estimulación táctil están configurados para proporcionar en los puntos de estimulación una estimulación táctil mecánica. La resolución - de la matriz de estimulación táctil es tal que se cumple que n≥20 y m≥20. - tactile stimulation means (or tactile stimulation device) fixed to the body of a user, comprising at least one stimulator, each in turn comprising a matrix of tactile stimulation that has nxm stimulation points, said tactile stimulation means being configured to receive said processed signals and convert them into tactile sensations perceptible by the user and apply them on their skin at the selected stimulation points of suitable way to obtain a tactile recognition of the captured images. The tactile stimulation means are configured to provide a mechanical tactile stimulation at the stimulation points. The resolution - of the touch stimulation matrix is such that it is met that n≥20 and m≥20.
En una realización preferida los medios de captura de imágenes comprenden una cámara de video, aunque se podría extender a dos cámaras, los medios de procesamiento de datos están configurados para efectuar el procesamiento de las imágenes de cada cámara de vídeo de manera independiente, por lo que desde este punto de vista, no tiene mayor complejidad procesar una o dos cámaras ya que cada una va a un modulo de procesamiento, y es el cerebro el que integra las señales; y los medios dé estimulación táctil comprenden una o dos matrices de estimulación de 20x20, fijables en lados diferentes del cuerpo del usuario y configurados para recibir cada uno las señales procesadas provenientes de una/dos cámaras de vídeo {en una realización preferida se pone un estimulador en. la mano, aunque a conveniencia del usuario se puede poner en las dos). Su extensión a otras partes del cuerpo es función de un lento periodo de aprendizaje, aunque desde el punto de vista técnico, no hay mayor complejidad en aumentar el tamaño de las matrices ya que la matriz 20x20 es modular, será pues el usuario el que determine la configuración. Si el usuario quiere un periodo de aprendizaje corto y tener una mano libre, elegirá la aplicación básica de una cámara y Un estimulador; si quiere una visión estereoscópica, deberá utilizar los estimuladores en las dos manos; y si quiere mayor resolución, un periodo de aprendizaje largo para conseguir "ver" con otras partes del cuerpo (brazo, abdomen y espalda). En caso de emplear dos cámaras de vídeo, éstas están preferentemente soportadas cada una en un lado diferente de unas gafas portables por el usuario.  In a preferred embodiment the image capture means comprise a video camera, although it could be extended to two cameras, the data processing means are configured to process the images of each video camera independently, so that from this point of view, it is not more complex to process one or two cameras since each one goes to a processing module, and it is the brain that integrates the signals; and the tactile stimulation means comprise one or two 20x20 stimulation matrices, fixed on different sides of the user's body and configured to each receive the processed signals from one / two video cameras {in a preferred embodiment a stimulator is placed in. the hand, although at the user's convenience it can be put in both). Its extension to other parts of the body is a function of a slow learning period, although from the technical point of view, there is no greater complexity in increasing the size of the matrices since the 20x20 matrix is modular, it will therefore be the user who determines the configuration. If the user wants a short learning period and have a free hand, he will choose the basic application of a camera and a stimulator; if you want stereoscopic vision, you must use the stimulators on both hands; and if you want higher resolution, a long learning period to get "see" with other parts of the body (arm, abdomen and back). If two video cameras are used, they are preferably supported on each side of a pair of portable glasses by the user.
Los medios de estimulación táctil están preferiblemente encargados de aplicar la estimulación táctil en las manos , aunque pueden estar en otras partes del cuerpo.  The tactile stimulation means are preferably responsible for applying tactile stimulation on the hands, although they may be in other parts of the body.
El sistema comprende preferiblemente un dispositivo móvil que dispone de una aplicación de tratamiento de imágenes encargada de efectuar el procesamiento de las imágenes captadas por los medios de captura de imágenes para obtener las señales procesadas. El dispositivo móvil puede comprender al menos una cámara de vídeo configurada para efectuar las funciones de los medios de captura de imágenes. El dispositivo móvil puede estar configurado para, en caso de que el usuario lo requiera, enviar las imágenes captadas a un servidor remoto y éste, a su vez, reenviar las imágenes procesadas remotamente al dispositivo móvil. Una utilidad det conjunto de las gafas (es decir, microcámaras), drivers, dispositivos de comunicación (USB y Bluetooh), es la posibilidad de que cualquier persona, ciega o vidente, pueda enviar a través de su teléfono móvil un reportaje en video a un centro de retrasmisión, sin la utilización de sus manos y con un "trípode" perfecto (el cuello). The system preferably comprises a mobile device that has an image processing application responsible for processing the images captured by the image capture means to obtain the processed signals. The mobile device may comprise at least one video camera configured to perform the functions of the image capture means. The mobile device may be configured to, in case the user requires it, send the captured images to a remote server and this, in turn, forward the processed images remotely to the mobile device. A utility of the set of glasses (i.e. micro cameras), drivers, communication devices (USB and Bluetooh), is the possibility that anyone, blind or sighted, can send a video report to their mobile phone to a retransmission center, without the use of their hands and with a perfect "tripod" (the neck).
En una realización preferida los medios de estimulación táctil están configurados para efectuar un refresco de !a aplicación de las sensaciones táctiles sobre la piel del usuario según un período de refresco entre 100ms y 300ms.  In a preferred embodiment the tactile stimulation means are configured to effect a refresh of the application of the tactile sensations on the user's skin according to a refresh period between 100ms and 300ms.
Los medios de captura de imágenes pueden disponer de autoenfoque y medios de medición de distancia al punto de autoenfoque, estando configurados dichos medios de captura de imágenes para enviar a los medios de procesamiento de datos, junto con las imágenes captadas, la correspondiente distancia al punto de autoenfoque de dichas imágenes; y porque los medios de estimulación táctil están adicionalmente configurados para recibir, junto con las señales procesadas, la correspondiente distancia al punto de autoenfoque y convertir dicha distancia en sensaciones táctiles interpretables por el usuario para obtener la correspondiente distancia al punto de autoenfoque. Esta interpretación dé la distancia se basa en una hilera de puntos de estimulación situada en uno de los extremos de la matriz de estimulación táctil.  The image capture means may have autofocus and distance measurement means to the autofocus point, said image capture means being configured to send the corresponding distance to the point to the data processing means, together with the captured images. of autofocus of said images; and because the tactile stimulation means are additionally configured to receive, together with the processed signals, the corresponding distance to the autofocus point and convert said distance into tactile sensations interpretable by the user to obtain the corresponding distance to the autofocus point. This interpretation of distance is based on a row of stimulation points located at one end of the tactile stimulation matrix.
También se le puede dotar de un control de zoom, variable según demande el usuario, para lo cual se desarrolla un sistema que permite mediante movimientos faciales, su manejo. El zoom se puede controlar con movimientos leves de la cabeza detectados por un acelerómetro instalado en las gafas, de este modo por ejemplo, una leve inclinación de la cabeza a la derecha aumenta el zoom, y hacia la izquierda lo disminuye. Otros gestos detectados de este modo pueden activar otras funciones.  It can also be equipped with a zoom control, variable as required by the user, for which a system is developed that allows, through facial movements, its handling. The zoom can be controlled with slight movements of the head detected by an accelerometer installed in the glasses, thus for example, a slight inclination of the head to the right increases the zoom, and to the left decreases it. Other gestures detected in this way can activate other functions.
Los medios de estimulación táctil (o dispositivo de estimulación táctil) están preferentemente configurados para efectuar una estimulación táctil mecánica por vibración, aunque también podrían efectuarla por presión mecánica. El sistema puede comprender para ello, en cada punto de estimulación, un elastómero dieléctrico o iónico para efectuar la estimulación táctil mecánica por vibración, o puede comprender medios de inyección de aire a presión configurados para efectuar dicha estimulación táctil mecánica por presión,  The tactile stimulation means (or tactile stimulation device) are preferably configured to perform a mechanical tactile stimulation by vibration, although they could also be performed by mechanical pressure. For this purpose, the system may comprise, at each point of stimulation, a dielectric or ionic elastomer to effect mechanical tactile stimulation by vibration, or it may comprise means of injection of pressurized air configured to effect said mechanical tactile stimulation by pressure,
En el caso de utilización del elastómero dieléctrico como estimulador se han realizado múltiples mejoras sin las cuales no sería posible, cumplir con los parámetros - i n necesarios para conseguir la estimulación neuronal necesaria para llegar al lóbulo occipital. Las innovaciones introducidas son las siguientes: In the case of using the dielectric elastomer as a stimulator, multiple improvements have been made without which it would not be possible to comply with the parameters - in necessary to achieve the neuronal stimulation necessary to reach the occipital lobe. The innovations introduced are the following:
- Innovaciones relativas al sistema de control electrónico de matrices dieléctricas y a los algoritmos de supresión de los efectos de contaminación entre puntos de estimulación.  - Innovations related to the electronic control system of dielectric matrices and the suppression algorithms of the effects of contamination between stimulation points.
- El conexionado eléctrico interno de la matriz, mediante inserción automatizada de pines en las terminaciones de pasta conductora del elastomero, lo que facilita el proceso de fabricación.  - The internal electrical connection of the matrix, by means of automated pin insertion into the endings of the elastomeric conductive paste, which facilitates the manufacturing process.
- La introducción de una nueva capa que permite la amplificación mecánica, mediante unos pines que se colocan en los puntos de estimulación.  - The introduction of a new layer that allows mechanical amplification, by means of pins that are placed at the stimulation points.
- La eliminación del ruido neuronal, que se produce con el contacto en la piel de los pines que no están, vibrando, mediante un tejido que permite su supresión, sin eliminar la vibración de los pines que están activos. En el caso de estimulación neumática el estimulador puede comprender, para efectuar la estimulación táctil por inyección de aire a presión;  - The elimination of neuronal noise, which occurs with the contact on the skin of the pins that are not, vibrating, through a tissue that allows its suppression, without eliminating the vibration of the pins that are active. In the case of pneumatic stimulation, the stimulator may comprise, to effect tactile stimulation by injection of pressurized air;
- una pluralidad de nanoconductos, en número n ó m en función de si están asociados a las n filas o a las m columnas de la matriz de estimulación táctil;  - a plurality of nanoconducts, in number n or m depending on whether they are associated with the n rows or m columns of the touch stimulation matrix;
- una pluralidad de placas, en número m en caso de que haya n conductos o en número n en caso de que haya m conductos, asociados en cada caso a las m columnas o a !as n filas de la matriz de estimulación táctil;  - a plurality of plates, in number m in case there are n ducts or in number n in case there are m ducts, associated in each case with the m columns or even n rows of the touch stimulation matrix;
- una pluralidad de orificios, tantos como placas, en cada conducto;  - a plurality of holes, as many as plates, in each conduit;
- una pluralidad de aberturas, tantas como conductos, en cada placa;  - a plurality of openings, as many as ducts, in each plate;
- una nanoválvula acoplada a cada conducto y configurada para inyectar aire cuando se produce su activación; y  - a nanovalve coupled to each duct and configured to inject air when activation occurs; Y
- un nanomotor por cada placa, cada nanomotor configurado para, cuando se produce su activación, accionar ía correspondiente placa para hacer coincidir las aberturas de dicha placa con los orificios de los diferentes conductos.  - one nanomotor for each plate, each nanomotor configured to, when its activation occurs, actuate the corresponding plate to match the openings of said plate with the holes of the different ducts.
El al menos un estimulador está además configurado para, en caso de tener que efectuar una estimulación táctil mecánica en un punto de estimulación {i,j), correspondiente a la fila i y la columna j, activar la correspondiente nanoválvula y el correspondiente nanomotor para inyectar aire sobre la piel del usuario en dicho punto de estimulación (i,j).  The at least one stimulator is also configured to, in case of having to perform a mechanical tactile stimulation at a stimulation point {i, j), corresponding to row i and column j, activate the corresponding nanovalve and the corresponding nanomotor to inject air over the user's skin at said point of stimulation (i, j).
El al menos un estimulador dispone preferentemente, para cada punto de estimulación, de más de dos niveles de estimulación táctil mecánica, cada nivel asociado a una intensidad y/o tonalidad de color diferente. Cada nivel de estimulación se puede obtener según al menos una cualquiera de las siguientes formas: The at least one stimulator preferably has, for each stimulation point, more than two levels of mechanical tactile stimulation, each level associated with a different intensity and / or hue of color. Each level of stimulation can be obtained in at least one of the following ways:
- en función de la amplitud de la presión ejercida en el punto de estimulación; - depending on the amplitude of the pressure exerted at the point of stimulation;
- en función de la frecuencia de vibración ejercida, por un actuador en el punto de estimulación; - depending on the frequency of vibration exerted by an actuator at the point of stimulation;
- en función de la duración de los pulsos de la señal de excitación de un actuador en el punto de estimulación.  - depending on the duration of the pulses of the excitation signal of an actuator at the point of stimulation.
Es también objeto de la presente invención el dispositivo (o medios) de estimulación táctil portable descrito para el sistema de visión táctil.  Also object of the present invention is the portable touch stimulation device (or means) described for the touch vision system.
El al menos un estimulador puede ser fijado en el abdomen o en la parte lumbar del usuario mediante un anclaje o fijación en el abdomen, en el caso de mayor definición 12x9 matrices de 20x20 o en los brazos 6x4 matrices de 20x20.  The at least one stimulator can be fixed in the abdomen or in the lumbar part of the user by means of an anchor or fixation in the abdomen, in the case of greater definition 12x9 matrices of 20x20 or in the arms 6x4 matrices of 20x20.
Es también objeto de la presente invención un dispositivo de estimulación táctil portable para sistemas de visión táctil.  The object of the present invention is also a portable touch stimulation device for touch vision systems.
Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings
A continuación sé pasa a describir dé manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.  A series of drawings that help to better understand the invention and that expressly relate to an embodiment of said invention that is presented as a non-limiting example thereof is described below very briefly.
La Figura 1 muestra los componentes básicos de la invención.  Figure 1 shows the basic components of the invention.
La Figura 2 refleja cómo se percibe una conocida imagen con una estimulación equiparable a la de la invención.  Figure 2 reflects how a known image with a stimulation comparable to that of the invention is perceived.
La Figura 3 muestra de manera esquemática los medios de estimulación táctil y los puntos de estimulación. Figure 3 shows schematically the tactile stimulation means and the stimulation points.
La Figura 4 muestra la comunicación del dispositivo móvil con el servidor remoto de ayuda y apoyo.  Figure 4 shows the communication of the mobile device with the remote help and support server.
La Figura 5 representa el funcionamiento de un actuador sobre la membrana flexible de la matriz de estimulación táctil.  Figure 5 represents the operation of an actuator on the flexible membrane of the touch stimulation matrix.
Las Figuras 6A y 6B muestran el principio de funcionamiento de los elastomeros dieléctricos empleados como actuadores en la matriz de estimulación táctil.  Figures 6A and 6B show the principle of operation of dielectric elastomers used as actuators in the touch stimulation matrix.
La Figuras 7A y 7B representan el funcionamiento de la matriz de estimulación táctil donde los actuadores son estimuladores neumáticos.  Figures 7A and 7B represent the operation of the touch stimulation matrix where the actuators are pneumatic stimulators.
Las Figuras 8A y 8B muestran los elementos de elastómero dieléctrico en una dispósición de la matriz {matriz de eiastómero). ,Figures 8A and 8B show the dielectric elastomer elements in a array disposition {eiastomer matrix). ,
La Figura 9 muestra un esquema de la aplicación de un voltaje de polarización a los elementos de una matriz de eiastómero, y las diferentes tensiones a una fila r y columna C en concreto. Figure 9 shows a scheme of the application of a bias voltage to the elements of an eiastomer matrix, and the different voltages to a row r and column C in particular.
La Figura 10 muestra, para el ejemplo representado en la figura 9, la gráfica de la tensión aplicada al elemento de ERC (R fila, columna C) de la matriz.  Figure 10 shows, for the example depicted in Figure 9, the graph of the voltage applied to the ERC element (R row, column C) of the matrix.
En la Figura 11 , para el ejemplo representado en la figura 9, la gráfica de la tensión aplicada al resto de los elementos de la fila R de la matriz.  In Figure 11, for the example represented in Figure 9, the graph of the voltage applied to the rest of the elements in row R of the matrix.
En la Figura 12, para el ejemplo representado en la figura 9, la gráfica de la tensión aplicada al resto de los elementos de la columna C de la matriz.  In Figure 12, for the example represented in Figure 9, the graph of the voltage applied to the rest of the elements of column C of the matrix.
La Figura 13 se muestra un ejemplo para activar simultáneamente diferentes elementos de una columna C de la matriz de eiastómero.  Figure 13 shows an example to simultaneously activate different elements of a column C of the eiastomer matrix.
La Figura 14 muestra un esquema de conmutación básico para un dispositivo generador de tensión para la activación de la matriz de eiastómero.  Figure 14 shows a basic switching scheme for a voltage generating device for activation of the eiastomer matrix.
Las Figuras 15A y 15B representan el esquemático para una activación taxel único.  Figures 15A and 15B represent the schematic for a single taxel activation.
La Figura 16 muestra un ejemplo de generador de voltaje de referencia utilizados en el dispositivo generador de tensión para la activación de la matriz de eiastómero.  Figure 16 shows an example of the reference voltage generator used in the voltage generating device for the activation of the eiastomer matrix.
Las Figuras 17A y 17B representan, como ejemplo, el circuito de activación de una matriz de 3x3 de eiastómero.  Figures 17A and 17B represent, as an example, the activation circuit of a 3x3 matrix of eiastomer.
Las Figuras 18A y 18B muestran los elementos de eiastómero dieléctrico en una disposición de matriz (matriz de eiastómero).  Figures 18A and 18B show the dielectric eiastomer elements in a matrix arrangement (eiastomer matrix).
Las Figuras 19A y 19B representan una sección lateral de la matriz de actuadores de elastómeros en 2D y en 3D, respectivamente.  Figures 19A and 19B represent a side section of the matrix of elastomer actuators in 2D and 3D, respectively.
La Figura 20 muestra con más detalle una sección lateral de la matriz de actuadores de elastómeros.  Figure 20 shows in more detail a side section of the matrix of elastomer actuators.
Descripción de una realización preferida de la invención Description of a preferred embodiment of the invention
La base científica de la invención radica en un doble principio: por un lado la existencia de áreas del cerebro diseñadas genéticamente para desarrollar funciones concretas (como por ejemplo el lóbulo occipital para la visión) y por otra parte, la gran capacidad de "plasticidad neurona!" (creación de nuevas conexiones neuronales entre diferentes áreas del cerebro) y de "neurogénesis" (generación de nuevas neuronas) que tiene el cerebro humano. En lugar de utilizar los receptores visuales para acceder a las áreas donde se interpreta la visión y donde por tanto se generan las imágenes, en la invención se utilizan los receptores táctiles para alcanzar estas áreas. Los receptores son sometidos a estímulos que reproducen fielmente la información visual, de manera que, a través de la vía táctil, llegan de forma natural a la corteza cerebral y específicamente a las áreas de procesamiento de la información sensorial y de reconocimiento táctil. El sistema objeto de la invención permite al sujetó desarrollar una nueva conexión neuronal entre las áreas cerebrales de percepción táctil y las de percepción de imágenes, de manera que la sensación táctil se transforma en una sensación visual. The scientific basis of the invention lies in a double principle: on the one hand the existence of areas of the brain genetically designed to develop specific functions (such as the occipital lobe for vision) and on the other hand, the great capacity of "neuron plasticity ! " (creation of new neuronal connections between different areas of the brain) and of "neurogenesis" (generation of new neurons) that the human brain has. Instead of using visual receivers to access the areas where vision is interpreted and where images are therefore generated, in the invention tactile receivers are used to reach these areas. The receptors are subjected to stimuli that faithfully reproduce the visual information, so that, through the tactile pathway, they naturally reach the cerebral cortex and specifically to the areas of sensory information processing and tactile recognition. The system object of the invention allows the subject to develop a new neuronal connection between the brain areas of tactile perception and those of image perception, so that the tactile sensation is transformed into a visual sensation.
El desarrollo de esta vía neuronal se consigue tras un programa de aprendizaje y gracias a las especiales características del proceso de estimulación (resolución de !a matriz de estimulación y frecuencia de refresco).  The development of this neuronal pathway is achieved after a learning program and thanks to the special characteristics of the stimulation process (resolution of the stimulation matrix and refresh rate).
El sistema consta de varios elementos, resultado del desarrollo de una nueva tecnología, cuyos componentes básicos (Figura 1 ) son:  The system consists of several elements, the result of the development of a new technology, whose basic components (Figure 1) are:
- Medios de captura de imágenes 1.  - Image capture media 1.
Medios de procesamiento de datos (dispositivo móvil 2 u otro dispositivo).  Data processing means (mobile device 2 or other device).
- Medios de estimulación táctil 3.  - Touch stimulation means 3.
Las imágenes son captadas por una o dos cámaras que componen, en una realización preferida, ios medios de captura de imágenes 1 y transferidas mediante conexión física o inalámbrica a los medios de procesamiento de datos. Los medios de procesamiento de datos transforman las señales tratadas en impulsos táctiles siguiendo un protocolo de estimulación. Estos impulsos, que contienen toda la información visual, se aplican a los medios de estimulación táctil 3.  The images are captured by one or two cameras that comprise, in a preferred embodiment, the image capture means 1 and transferred by physical or wireless connection to the data processing means. The data processing means transform the treated signals into tactile impulses following a stimulation protocol. These impulses, which contain all the visual information, are applied to tactile stimulation means 3.
Los medios de estimulación táctil 3 son, en una realización preferida, un estimulador táctil de 20x20 el cual se coloca como indica la Figura 1 en la mano. También son implementaciones preferidas, las que se corresponden con dos estimuladores uno en cada mano y para una mayor resolución las realizadas en los brazos, la espaldar abdomen, las cuales pueden llegar 108 módulos, 12x9 de 20x20, con 43.200 puntos. Esta información alcanza de forma natural el área de percepción táctil del cerebro y de allí es transferida a la zona cerebral de percepción de imágenes siguiendo la nueva conexión neuronal desarrollada. El desarrollo de esta conexión neuronal está íntimamente relacionada con el protocolo de estimulación y el proceso de aprendizaje, que se explicará más adelante Como resultado de este proceso, el sujeto o usuario 5 transforma su percepción táctil en una percepción óptica, consiguiendo ver, identificar y reconocer imágenes. La Figura 2 refleja cómo se percibe una conocida imagen, con una resolución de 96x64, con una estimulación equiparable a la de la invención, cori tres niveles de luminosidad. The tactile stimulation means 3 are, in a preferred embodiment, a 20x20 tactile stimulator which is placed as indicated in Figure 1 in the hand. Preferred implementations are also those that correspond to two stimulators, one in each hand and for a higher resolution those made in the arms, the back, which can reach 108 modules, 12x9 of 20x20, with 43,200 points. This information naturally reaches the area of tactile perception of the brain and from there it is transferred to the brain area of image perception following the new developed neural connection. The development of this neuronal connection is closely related to the stimulation protocol and the learning process, which will be explained later. As a result of this process, the subject or user 5 transforms his tactile perception into an optical perception, managing to see, identify and recognize images. Figure 2 reflects how a known image is perceived, with a resolution of 96x64, with a stimulation comparable to that of the invention, ran three levels of brightness.
El receptor visual o medios de captura de imágenes 1 consiste, en una realización preferida, en una o dos cámaras digitales integradas sobre gafas 4, tal como se muestra de manera esquemática en la Figura 1 , con autoenfoque, medidor de distancia, funciones de zoom y contraste controlado voluntariamente de forma remota. La cámara o cámaras envían a los medios de procesamiento de datos las imágenes captadas, para suministrar al usuario 5 una visión simple en el caso de una cámara o en la caso de dos una visión estereoscópica. La cámara de un teléfono móvil puede ser utilizada también como medios de captura de imágenes 1.  The visual receiver or image capture means 1 consists, in a preferred embodiment, of one or two digital cameras integrated on glasses 4, as shown schematically in Figure 1, with autofocus, distance meter, zoom functions and contrast controlled voluntarily remotely. The camera or cameras send the captured images to the data processing means, to provide the user with a simple vision in the case of a camera or in the case of two a stereoscopic vision. The camera of a mobile phone can also be used as image capture means 1.
Cada cámara capta la imagen de su zona de enfoque y la transforma en señales' eléctricas. Estas señales son procesadas mediante la aplicación de tratamiento de imágenes (que resalta contornos, elimina fondos, etc.) y se transmiten separadamente a los dos estimuladores. Los estimuladores transforman las señales recibidas en impulsos víbrotáctiles, que son captadas por el sistema sensorial del individuo. La información captada por cada cámara actúa separadamente sobre cada uno de los estimuladores. Each camera captures the image of their focus area and transforms it into 'electrical signals. These signals are processed by the application of image processing (which highlights contours, eliminates backgrounds, etc.) and is transmitted separately to the two stimulators. The stimulators transform the received signals into viractile impulses, which are captured by the sensory system of the individual. The information captured by each camera acts separately on each of the stimulators.
La ubicación de los estimuladores sobre el cuerpo del individuo (uno en el lado derecho y el otro en el izquierdo) hace que la recepción del estímulo se registre en los dos hemisferios cerebrales (izquierdo y derecho, respectivamente). El cerebro se encarga de la integración de esta doble información (exactamente igual que integra la información recibida por el ojo izquierdo y el derecho) y crea la sensación estereoscópica. Como se ha indicado con anterioridad, será el sujeto el que dependiendo del periodo de aprendizaje el que opte por la configuración que considere más adecuada.  The location of the stimulators on the individual's body (one on the right side and the other on the left) causes stimulus reception to be recorded in the two cerebral hemispheres (left and right, respectively). The brain is responsible for the integration of this double information (exactly as it integrates the information received by the left and right eye) and creates the stereoscopic sensation. As indicated previously, it will be the subject who, depending on the learning period, chooses the configuration he deems most appropriate.
Los medios de estimulación táctil 3 se muestran en la Figura 3 y pueden ir colocados en la mano o el brazo, los cuales incorporan un material, que permite eliminar el ruido neuronál provocado por los puntos de estimulación que no vibran, ya que estos siguen tocando la piel. Se fija al usuario mediante medios de fijación (tales como velero, hebilla, etc.) Independientemente de la velocidad de captura de imágenes, el sistema refresca la información de los estimuladores con un periodo entre 100 y 300 ms. La información transmitida en cada refresco es la que instantáneamente captan las cámaras. Esta información, convertida en señales eléctricas, se procesa para resaltar los elementos clave de la imagen y se transforman en el estimulador en señales de presión para producir las sensaciones táctiles. The tactile stimulation means 3 are shown in Figure 3 and can be placed in the hand or arm, which incorporate a material, which eliminates the neuronal noise caused by the stimulation points that do not vibrate, as they continue to play the skin. The user is fixed using fixing means (such as sailboat, buckle, etc.) Regardless of the image capture speed, the system refreshes the information of the stimulators with a period between 100 and 300 ms. The information transmitted in each soda is what Instantly capture the cameras. This information, converted into electrical signals, is processed to highlight the key elements of the image and transformed into the stimulator into pressure signals to produce tactile sensations.
La recepción de la imagen, convertida en señales eléctricas, se realiza directamente en el propio estimulador. El procesador intermedio (dispositivo móvil o procesador remoto) tan solo realiza un tratamiento de la señal captada por las cámaras para resaltar lo más relevante de las imágenes y eliminar lo secundario.  The image reception, converted into electrical signals, is carried out directly on the stimulator itself. The intermediate processor (mobile device or remote processor) only processes the signal captured by the cameras to highlight the most relevant images and eliminate the secondary.
La invención en su configuración básica funciona con una única cámara y un único estimulador, aunque en este caso se perdería el efecto estereoscópico. Sin embargo, es suficiente para los sujetos que han sido objeto de experimentación y además es lógicamente más barato, por lo que será la configuración preferente.  The invention in its basic configuration works with a single camera and a single stimulator, although in this case the stereoscopic effect would be lost. However, it is sufficient for subjects who have undergone experimentation and it is also logically cheaper, so it will be the preferred configuration.
Los medios de procesamiento de datos, o dispositivo procesador, trata las imágenes recibidas y las simplifica para enviar a los medios de estimulación táctil 3 la señal que necesita. Cualquier ordenador personal o incluso cualquier teléfono móvil comercial (con unas prestaciones mínimas de memoria, capacidad y velocidad de proceso) son válidos para desempeñar la función de los medios de procesamiento de datos. Preferentemente se hace uso de dispositivos de telefonía móvil o de configuraciones SoC (System On Chip)  The data processing means, or processing device, processes the images received and simplifies them to send the signal you need to the touch stimulation means 3. Any personal computer or even any commercial mobile phone (with minimum memory performance, capacity and processing speed) are valid to perform the function of the data processing means. Preferably use is made of mobile telephony devices or SoC (System On Chip) configurations
En los medios de procesamiento de datos se reciben señales asociadas a imágenes y allí mismo son procesadas para su posterior envío a los medios de estimulación táctil 3.  In the data processing means, signals associated with images are received and processed there for later sending to the tactile stimulation means 3.
Cuando el usuario lo requiera, las imágenes pueden ser enviadas a un servidor remoto 8 para ayudarle a reconocer lo que envían las cámaras en caso de que necesite ayuda o tenga problemas en el reconocimiento. En estas circunstancias, tal como se muestra en la Figura 4, el dispositivo móvil envía las imágenes al servidor remoto 8 utilizando alguno de los servicios de comunicación de datos propios del mismo (GPRS, UMTS, etc.). Esta transmisión también puede ser utilizada para asistir remotamente al individuo, por ejemplo mediante comunicación verba!. También podría utilizarse, en el caso de que el servidor estuviera cercano al sujeto, otros medios de comunicación, como WiFi.  When the user requires it, the images can be sent to a remote server 8 to help him recognize what the cameras send in case he needs help or has recognition problems. In these circumstances, as shown in Figure 4, the mobile device sends the images to the remote server 8 using any of its own data communication services (GPRS, UMTS, etc.). This transmission can also be used to remotely assist the individual, for example through verba communication! It could also be used, in the event that the server is close to the subject, other means of communication, such as WiFi.
Las comunicaciones entre los medios de captura de imágenes 1 (las cámaras), el medio de procesamiento de datos (el dispositivo móvil 2) y los medios de estimulación táctil 3 se realizan a través de cable y/o de tecnología inalámbrica (Bluetopth u otras). Las imágenes son tratadas por una aplicación de tratamiento de imágenes instalada en los medios de procesamiento de datos (el dispositivo móvil 2), si bien en el caso de que las imágenes sean enviadas al servidor remoto 8, llegarán al servidor para que un asistente ya sea humano o automatizado pueda ayudar y apoyar al usuario en el reconocimiento de las imágenes utilizando tanto la voz del teléfono como manipulando las imágenes que se envían al estimulador. Communications between the image capture means 1 (the cameras), the data processing medium (the mobile device 2) and the touch stimulation means 3 are carried out via cable and / or wireless technology (Bluetopth or other ). The images are treated by an image processing application installed in the data processing means (the mobile device 2), although in the case that the images are sent to the remote server 8, they will reach the server so that an assistant already either human or automated, it can help and support the user in the recognition of images using both the voice of the phone and manipulating the images that are sent to the stimulator.
La aplicación de tratamiento de imágenes puede reconocer bordes y contornos y es capaz de optimizar contrastes. Este perfil funcional se consigue utilizando, programas desarrollados sobre teléfono móvil o en sistemas tipo SoC.  The image treatment application can recognize edges and contours and is able to optimize contrasts. This functional profile is achieved using programs developed on mobile phones or in SoC-type systems.
La aplicación de tratamiento de imágenes realiza las siguientes funciones:  The image processing application performs the following functions:
• Procesamiento de las imágenes.  • Image processing.
• Transmisión y recepción de imágenes y señal procesada.  • Transmission and reception of images and processed signal.
• Proceso y envío de la señal de distancia al punto de autoenfoque a los medios de estimulación táctil 3.  • Process and send the distance signal to the autofocus point to the touch stimulation means 3.
El procesamiento de la imagen dispone de varias opciones configurables:  Image processing has several configurable options:
• Detección y resalte de bordes y contornos (algoritmos de Sobel/Canny) • Detection and highlighting of borders and contours (Sobel / Canny algorithms)
• Gestión de comandos de la cámara (zoom, contraste, brillo) • Camera command management (zoom, contrast, brightness)
• Cambio de la imagen a su negativo (cambio de blanco por negro)  • Change the image to its negative (change from white to black)
En una realización preferida los medios' de estimulación táctil 3 es una matriz de estimulación táctil de 20x20 (aunque puede adoptar otras resoluciones) que aplican una estimulación vibrotáctil sobre la piel con una frecuencia alta para activar los diferentes receptores. Los puntos de excitación se crean sobre una membrana 10 flexible sobre la que interactúan 400 actuadores 11. Tal como se muestra en las Figuras 5A y 5B, cada actuador 11 , una vez activado, aplica una fuerza F sobre un punto de estimulación 12 creado por el actuador en fa superficie de la membrana 10. La Figura 5C representa en detalle la membrana 10 flexionada temporalmente en el punto de estimulación 12 por el actuador 11. Normalmente la anchura o diámetro D del punto de estimulación 12 será como máximo 1,5mm, mientras que la protuberancia ΔΗ alcanzará como mínimo 0,05mm para que el usuario pueda sentirlo. In a preferred embodiment the means' tactile stimulation 3 is a tactile stimulation array of 20x20 (but may take other resolutions) applying vibrotactile stimulation on the skin with a high frequency to activate different receptors. The excitation points are created on a flexible membrane 10 on which 400 actuators interact 11. As shown in Figures 5A and 5B, each actuator 11, once activated, applies a force F on a stimulation point 12 created by the actuator on the surface of the membrane 10. Figure 5C represents in detail the membrane 10 temporarily flexed at the stimulation point 12 by the actuator 11. Normally the width or diameter D of the stimulation point 12 will be at most 1.5mm, while the protuberance ΔΗ will reach at least 0.05mm so that the user can feel it.
La estimulación es vibrotáctil, por lo que para obtener diferentes estimulaciones los estimuladores 3 se alimentan con una señal en forma de tren de pulsos de frecuencia (frecuencia de vibración) y duración (de pulso) determinadas.  The stimulation is vibrototail, so that in order to obtain different stimulations, the stimulators 3 are fed with a signal in the form of a train of pulses of determined frequency (vibration frequency) and duration (pulse).
Existen por tanto varios niveles de estimulación dependiendo de la frecuencia de vibración. Se consideran en la implementación preferida dos niveles de vibración, ausencia de vibración o vibración. Por tanto, para conseguir más niveles se modificará la frecuencia de vibración de los taxel. Por tanto, el estimulador permite varios niveles o intensidades de actuación, asociados a varias tonalidades de color (blanco, negro y escalas de gris), pudiendo conseguirse esta sensación modulando la amplitud del desplazamiento del actuador, su frecuencia de vibración o la duración de los pulsos de la señal que lo alimenta. There are therefore several levels of stimulation depending on the frequency of vibration. Two levels of vibration, absence of vibration or vibration are considered in the preferred implementation. Therefore, to achieve more levels will be modified the vibration frequency of the taxel. Therefore, the stimulator allows several levels or intensities of action, associated with various shades of color (white, black and gray scales), this feeling can be achieved by modulating the amplitude of the actuator displacement, its frequency of vibration or the duration of the pulses of the signal that feeds it.
Adicionalmente, la matriz de estimulación táctil tiene una hilera de pines en un lateral que reflejan la distancia a la que se encuentra lo que esté enfocando !a cámara en ese momento. Es una información táctil y es en el proceso de aprendizaje donde se debe enseñar al sujeto a interpretar la sensación de distancia.  Additionally, the touch stimulation matrix has a row of pins on one side that reflect the distance at which the camera is focusing at that moment. It is tactile information and it is in the learning process where the subject must be taught to interpret the sensation of distance.
La tecnología desarrollada para accionar la matriz de estimulación táctil se basa en dispositivos (drivers) capaces de manejar matrices complejas sin que existan interferencias entre puntos de estimulación 12 adyacentes.  The technology developed to drive the touch stimulation matrix is based on devices (drivers) capable of handling complex matrices without interference between adjacent stimulation points 12.
Un resumen de las características técnicas de la matriz de estimulación táctil, en una realización preferida, se incluye a continuación en la Tabla 1:  A summary of the technical characteristics of the touch stimulation matrix, in a preferred embodiment, is included in Table 1 below:
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Tabla 1. Especificaciones del estimulador Table 1. Stimulator specifications
Los actuadores 11 del estimulador son dispositivos que pueden estar basados dos tecnologías distintas: - Elastómeros dieléctricos o iónicos: Se trata de dispositivos micromécánicps fabricados con un tipo de polímero electroactivo (elastómero dieléctrico o iónico), cuyos principios básicos de funcionamiento se muestran en las Figura 6Á y 6B. Cuando un alto voltaje continuo U se aplica entre ambas caras de una fina película de elastómero dieléctrico 21 , en un primer 22 y un segundo 22' electrodos, se expande en la dirección del plano debido a la presión p en la dirección del espesor inducida por un campo eléctrico. Cuando desaparece el voltaje aplicado, la película de elastómero recupera la forma original. Este efecto se puede crear, por ejemplo, las sensaciones táctiles en una pequeña área de la superficie de la piel (la zona de aplicación) cuándo la matriz de elastómero se aplica o fija a un cuerpo humano, preferentemente en una región sensible (por ejemplo, la mano, el brazo, el abdomen o la parte inferior de la espalda). The stimulator actuators 11 are devices that can be based on two different technologies: - Dielectric or ionic elastomers: These are micromechanical devices manufactured with a type of electroactive polymer (dielectric or ionic elastomer), whose basic principles of operation are shown in Figure 6A and 6B. When a continuous high voltage U is applied between both faces of a thin film of dielectric elastomer 21, in a first 22 and a second 22 'electrodes, it expands in the direction of the plane due to the pressure p in the direction of the thickness induced by An electric field When the applied voltage disappears, the elastomer film recovers the original form. This effect can be created, for example, tactile sensations in a small area of the skin surface (the area of application) when the elastomer matrix is applied or fixed to a human body, preferably in a sensitive region (for example , hand, arm, abdomen or lower back).
- Estimuladores neumáticos: el estimulador se construye con una matriz de nanomotores y nanoválvulas, tal como se muestra en las Figura 7A y 7B. Para conseguir la matriz de 100x100 puntos se utilizan 100 conductos 30 (columnas) con 100 orificios 31 equidistantes entre sí, a modo de flautas. En un extremo de cada conducto 30 se acopla una microválvula 32 que inyecta aire. Horizontalmente (en la figura) se disponen 100 placas 33 (filas), cada una de ellas con 100 aberturas 34 y accionada por un micromotor 35, que permite abrir o cerrar los orificios 31 de los conductos 30. En la posición de reposo del nanomotor 35 (cuando no está activado), tal como se muestra en la Figura 7A, las aberturas 34 de las placas 33 no coinciden con los orificios 31 de los conductos 30.  - Pneumatic stimulators: the stimulator is constructed with a matrix of nanomotors and nanovalves, as shown in Figures 7A and 7B. To achieve the matrix of 100x100 points, 100 ducts 30 (columns) with 100 holes 31 equidistant from each other are used, as flutes. At one end of each duct 30 a micro valve 32 that injects air is coupled. Horizontally (in the figure) 100 plates 33 (rows) are arranged, each with 100 openings 34 and driven by a micromotor 35, which allows opening or closing the holes 31 of the ducts 30. In the rest position of the nanomotor 35 (when not activated), as shown in Figure 7A, the openings 34 of the plates 33 do not coincide with the holes 31 of the conduits 30.
El esquema de funcionamiento es el siguiente: si se desea que el aire fluya por el elemento de la matriz de estimulación táctil que se encuentra en la primera fila y la primera columna, en primer lugar se acciona la placa 33 de la primera fila mediante el nanomotor 35 en el sentido de !a flecha, tal como se muestra en la Figura 7B, con lo cual todas las aberturas 34 de la placa 33 de la primera fila coincide con los orificios 31 de los diferentes conductos 30 situados en la primera fila. Simultáneamente se activa la nanoválvula 32 del conducto 30 de la primera columna para insuflar airé que, a! coincidir orifico 31 y abertura 34 de la primera fila y columna, escapa por el elemento de la matriz elegido (fila 1 , columna 1). La sensación táctil perseguida se consigue mediante la presión que ejerce sobre la piel la burbuja de aire generada en. el punto de estimulación correspondiente a ese elemento de la matriz.  The operation scheme is as follows: if it is desired that the air flows through the element of the tactile stimulation matrix found in the first row and the first column, firstly the plate 33 of the first row is operated by means of the nanomotor 35 in the direction of the arrow, as shown in Figure 7B, whereby all the openings 34 of the plate 33 of the first row coincide with the holes 31 of the different conduits 30 located in the first row. Simultaneously, the nano-valve 32 of the duct 30 of the first column is activated to blow air that, a! match hole 31 and opening 34 of the first row and column, escapes through the element of the chosen matrix (row 1, column 1). The tactile sensation pursued is achieved by the pressure exerted on the skin by the air bubble generated in. the stimulation point corresponding to that element of the matrix.
El sistema se puede realizar con elementos discretos, tal como se ha contemplado para mayor claridad en esta descripción, o utilizando tecnología de microdispositivos MEMS (para la realización de las nanoválvulas y los nanomotores) sobre un soporte común de silicio. The system can be made with discrete elements, as contemplated for clarity in this description, or using technology MEMS microdevices (for the realization of nanovalves and nanomotors) on a common silicon support.
Por supuesto para fa realización de la matriz de estimulación táctil se pueden elegir diferentes resoluciones (esto es, diferentes números de filas y columnas), eso sí, en número suficientemente elevado para obtener una resolución mínima necesaria para que el usuario pueda percibir la imagen en detalle, dicha resolución mínima normalmente dependiente de la escena a representar.  Of course, for the realization of the tactile stimulation matrix, different resolutions can be chosen (that is, different numbers of rows and columns), yes, in a sufficiently high number to obtain a minimum resolution necessary for the user to perceive the image in detail, said minimum resolution normally dependent on the scene to be represented.
Para que el proceso de habilitación neuronal tenga éxito es muy importante tanto el protocolo de estimulación como el protocolo de aprendizaje.  For the neuronal habilitation process to succeed, both the stimulation protocol and the learning protocol are very important.
La primera clave de la habilitación neuronal reside en el protocolo de refresco de la información táctil (protocolo de estimulación). Un periodo de refresco entre 100ms y 300ms es capaz de conseguir la excitación neuronal necesaria para establecer las conexiones cerebrales requeridas.  The first key to neuronal empowerment lies in the touch information refresh protocol (stimulation protocol). A refresh period between 100ms and 300ms is able to achieve the necessary neuronal excitation to establish the required brain connections.
La segunda clave del proceso de habilitación neuronal es el aprendizaje asociativo (protocolo de aprendizaje): frecuencia, intensidad, duración, son factores que con patrones estimulares' sencillos y sincronizados temporalmente conducen al éxito habilitativo neuronal.  The second key to the process of neuronal empowerment is associative learning (learning protocol): frequency, intensity, duration, are factors that with stimulated patterns' simple and temporarily synchronized lead to neuronal habilitative success.
El método de aprendizaje se lleva a cabo preferentemente en sesiones de 30 , , minutos cada 8 horas, 3 veces al día, 7 días a la semana. Cada sesión consta del aprendizaje de un grupo de patrones estimulares, en las primeras sesiones sencillos y en las últimas más complejos.  The learning method is preferably carried out in sessions of 30, minutes every 8 hours, 3 times a day, 7 days a week. Each session consists of learning a group of stimular patterns, in the first simple sessions and in the last more complex ones.
La dinámica del procedimiento utilizado es la siguiente:  The dynamics of the procedure used is as follows:
• Imágenes estáticas simples de nivel 1 : signos y letras.  • Simple static images of level 1: signs and letters.
• Imágenes estáticas simples de nivel 2: palabras.  • Simple static images of level 2: words.
· Imágenes estáticas complejas de nivel 1 : objeto aislado con fondo claro. · Complex static images of level 1: isolated object with a light background.
• Imágenes estáticas complejas de nivel 2: varios objetos con fondo claro y oscuro. • Complex static images of level 2: several objects with a light and dark background.
• Imágenes dinámicas complejas de nivel 3: escenas de la vida cotidiana En las Figuras 6A y 6B se muestran, tal como se ha indicado anteriormente, el principio de funcionamiento de un elastomero dieléctrico actuador 23. La presente invención permite controlar la matriz de elastómeros dieléctricos evitando interferencias. La matriz es direccionada por la selección de un elemento, en la intersección de una determinada fila y columna. Muítiplexado es el término aplicado a la división en el tiempo por el que cada elemento de la matriz se excita o se activa. Sin embargo, cuando la matriz es grande surgen interferencias de acoplamiento (ruido en forma de excitación no deseada de elementos adyacentes no seleccionados). La presente invención proporciona un sistema de activación para matriz pasiva que tiene una aita relación señal a ruido (S/N) para la activación de grandes matrices de elementos lineales. • Complex dynamic images of level 3: scenes of daily life Figures 6A and 6B show, as indicated above, the principle of operation of a dielectric elastomer actuator 23. The present invention allows the dielectric elastomer matrix to be controlled. avoiding interference The matrix is addressed by the selection of an element, at the intersection of a particular row and column. Multiplexing is the term applied to the division in time by which each element of the matrix is excited or activated. Without However, when the matrix is large, coupling interference arises (noise in the form of unwanted excitation of adjacent unselected elements). The present invention provides an activation system for passive matrix that has a signal to noise ratio (S / N) for the activation of large arrays of linear elements.
Volviendo a las Figuras 6A y 6B, suponiendo que el volumen permanece constante, la presión efectiva es la siguiente: Returning to Figures 6A and 6B, assuming that the volume remains constant, the effective pressure is as follows:
p =EÍE0 /G' p = E Í E 0 / G '
donde Er caso es la permitividad relativa de los elastómeros, E0 = 8854 · 10 2As/Vm es la permitividad en el vacío, U es el voltaje aplicado y d es el espesor de la película de elastómero en posición de reposo. La presión aumenta de forma cuadrática con el campo eléctrico y por lo tanto es la relación principal que regula la respuesta del actuador. Es importante señalar que el comportamiento de elastómero es el mismo independientemente de! signo positivo o negativo de la tensión aplicada U. where E r is the relative permittivity of the elastomers, E 0 = 8854 · 10 2 As / Vm is the permittivity in a vacuum, U is the applied voltage and d is the thickness of the elastomer film at rest. The pressure increases quadratically with the electric field and is therefore the main relationship that regulates the response of the actuator. It is important to note that the elastomer behavior is the same regardless of! positive or negative sign of the applied voltage U.
El modelo eléctrico equivalente para un elemento elastómero es una configuración de condensador y resistencia en paralelo, en la que la capacitancia es el resultado de dos electrodos aplicados sobre la película de elastómero, y la resistencia es la resistencia de pérdidas originada por la conductividad de la película de elastómero.  The equivalent electrical model for an elastomeric element is a parallel capacitor and resistance configuration, in which the capacitance is the result of two electrodes applied on the elastomeric film, and the resistance is the loss resistance caused by the conductivity of the elastomer film.
La técnica de modo grueso es una realización reciente de EPAM (Músculo Artificial de Polímero Electroactivo). En esta realización, se recubre la película de polímero "activo" con una capa pasiva más espesa, de modo que los cambios en el espesor del polímero durante la actuación de EPAM se transfieren, al menos parcialmente, a la capa pasiva. Esta capa pasiva puede considerarse como pasiva en relación la película de polímero en cuanto a que no responde a la aplicación de un campo eléctrico cambiando de área ni de espesor como hace la capa de EPAM. Sin embargo, la capa pasiva se acopla a la película de EPAM de modo que los cambios de área y de espesor de la película de EPAM inducen fuerzas de cisión en la capa pasiva que cambian el espesor de esta capa. Por lo tanto, este cambio de espesor de la capa pasiva puede utilizarse para ampliarA en términos absolutos, el. desplazamiento producido por el cambio de espesor de la película de polímero EPAM. The coarse mode technique is a recent embodiment of EPAM (Electroactive Polymer Artificial Muscle). In this embodiment, the "active" polymer film is coated with a thicker passive layer, so that changes in the thickness of the polymer during EPAM are transferred, at least partially, to the passive layer. This passive layer can be considered as passive in relation to the polymer film in that it does not respond to the application of an electric field by changing area or thickness as does the EPAM layer. However, the passive layer is coupled to the EPAM film so that changes in area and thickness of the EPAM film induce shear forces in the passive layer that change the thickness of this layer. Therefore, this change in thickness of the passive layer can be used to enlarge A in absolute terms, the. displacement produced by the change in thickness of the EPAM polymer film.
En una matriz de elastómeros, un conjunto de elastómeros dieléctricos dispuestos en filas y columnas, se excita un único elemento (taxel) aplicando un voltaje entre la columna y la fila que cruzan en ese elemento. Cada taxei tiene dos electrodos, cada electrodo en un lado diferente del dieléctrico (un electrodo 22 se encuentra ubicado en las filas y otro electrodo 22' forma parte de las columnas, como se muestra esquemáticamente en la Figura 8A, que representa una matriz de elastómeros de 3x3). La intersección de columnas y filas define cada taxel. Debido a la equivalencia condensador/resistencia de cada elemento, la excitación de uno de ellos implica una excitación por diafonía (crosstalk) del resto de los elementos de la matriz. Para una matriz de MxN, M<=N, donde N y M son grandes (más de 10) esta excitación por diafo ía es cercana al 50% del voltaje aplicado en los elementos de la fila y la columna involucrados en la excitación del elemento, y 1/M para el resto de los elementos. Por eilo, si N o son grandes, la excitación por diafonía del resto de los elementos que no se encuentran ubicados en la misma fila ni en la misma columna se reduce grandemente. Sin embargo,, se incrementa a cerca del 50% en las filas y columnas involucradas. In a matrix of elastomers, a set of dielectric elastomers arranged in rows and columns, a single element (taxel) is excited by applying a voltage between the column and the row that intersect in that element. Each taxei has two electrodes, each electrode on a different side of the dielectric (one electrode 22 is located in the rows and another electrode 22 'is part of the columns, as shown schematically in Figure 8A, which represents a 3x3 elastomer matrix). The intersection of columns and rows defines each taxel. Due to the capacitor / resistance equivalence of each element, the excitation of one of them implies a crosstalk excitation of the rest of the elements of the matrix. For a matrix of MxN, M <= N, where N and M are large (more than 10) this excitation per diaphony is close to 50% of the voltage applied to the elements of the row and column involved in the excitation of the element , and 1 / M for the rest of the elements. For eilo, if N or are large, the crosstalk excitation of the rest of the elements that are not located in the same row or in the same column is greatly reduced. However, it increases to about 50% in the rows and columns involved.
La Figura 8B es una ilustración esquemática de elementos elastómeros dieléctricos en una matriz de M filas y N columnas. Las líneas en la Figura 8B representan hilos conductivos que conectan los electrodos de cada taxel elastómero, mientras que las cajas (R-i , R2¡ M; C-I , C2, Cn) representan terminales de conexión. El primer electrodo 22 y el segundo 22' se ubican donde las filas se cruzan con las columnas. Figure 8B is a schematic illustration of dielectric elastomeric elements in a matrix of M rows and N columns. The lines in Figure 8B represent conductive wires that connect the electrodes of each elastomeric taxel, while the boxes (Ri, R 2 ¡ M ; CI, C 2 , C n ) represent connection terminals. The first electrode 22 and the second 22 'are located where the rows intersect with the columns.
El voltaje aplicado (+U) a la fila R (RR) y columna C (Cc) excitará al elemento que está en el punto de cruce de esa fila y columna. Si se aplica un voltaje (-U) se produce la misma excitación. Si el resto de las filas y columnas están flotando (en circuito abierto, sin voltaje aplicado) habrá un acoplamiento por diafonía al resto de los elementos. The voltage applied (+ U) to row R (R R ) and column C (C c ) will excite the element at the crossing point of that row and column. If a voltage (-U) is applied, the same excitation occurs. If the rest of the rows and columns are floating (in open circuit, with no voltage applied) there will be a crosstalk coupling to the rest of the elements.
Para evitar esta diafonía, se introduce a todos los elementos de la matriz un voltaje de polarización de forma que la interferencia coincida con esta tensión de polarización pero con signo cambiado. Este voltaje de polarización ayudará también a hacer trabajar al elastómero con menores cambios de voltaje que en el caso en que no se use tensión de polarización con casi ninguna respuesta a las pérdidas mecánicas.  To avoid this crosstalk, a polarization voltage is introduced to all elements of the matrix so that the interference coincides with this polarization voltage but with a changed sign. This polarization voltage will also help to make the elastomer work with smaller voltage changes than in the case where polarization voltage is not used with almost no response to mechanical losses.
Si cada fila se conecta a un voltaje común de fila V1 y cada columna a un voltaje común de columna V2, el voltaje de polarización de cada elemento será (V2 - V1 ). Para excitar a un elemento ERC de la matriz 24, debe cambiarse el voltaje en la fila R (RR) y en la columna C (CC) En la fila R (RR) se aplica un voltaje de activación de fila V3 y en la columna C (CC) un voltaje de activación de columna V0, tal y como se representa en la Figura 9. Para la fila R (RR) y la columna C (Cc),el voltaje de ese elemento ERC será (V3- V0), como se muestra en la Figura 10. El voltaje en el resto de los elementos de la fila R (RR) será (V3-V2), como se ve en la Figura 11. El voltaje en el resto de los elementos de la columna C (Cc) será (V1-V0), como se muestra en la Figura 12. La línea discontinua de los gráficos inferiores de las Figuras 10, 11 y 12 representan los voltajes aplicados a las columnas (V0 es el voltaje de activación de columnas), mientras que la línea continua en los gráficos inferiores es el voltaje aplicado a las filas (V3 es la tensión de activación de filas). En dichas Figuras 10, 11 y 12 la gráfica superior representa el voltaje resultante de la diferencia entre el voltaje aplicado en las filas (Vraw),f en línea continua, y el voltaje aplicado a las columnas (VC0|umr,), en línea discontinua del gráfico inferior. El gráfico superior de la Figura 10 representa el voltaje resultante aplicado al taxel activado (elemento ERC), el gráfico superior en la Figura 11 es la tensión resultante aplicada al resto de los elementos en la misma fila R, y el gráfico superior en la Figura 12 es el voltaje resultante aplicado al resto de los elementos en la misma columna C. -If each row is connected to a common voltage of row V1 and each column to a common voltage of column V2, the polarization voltage of each element will be (V2 - V1). To excite an E RC element of matrix 24, the voltage in row R (R R ) and in column C (C C ) must be changed. In row R (R R ) an activation voltage of row V3 is applied. and in column C (C C ) a column activation voltage V0, as depicted in Figure 9. For row R (R R ) and column C (C c ), the voltage of that element E RC will be (V3-V0), as shown in Figure 10. The voltage in the rest of the elements in the row R (RR) will be (V3-V2), as seen in Figure 11. The voltage in the rest of the elements in column C (C c ) will be (V1-V0), as shown in Figure 12. The dashed line of the lower graphs in Figures 10, 11 and 12 represent the voltages applied to the columns (V0 is the column activation voltage), while the continuous line in the lower graphs is the voltage applied to the rows ( V3 is the activation voltage of rows). In these Figures 10, 11 and 12 the upper graph represents the voltage resulting from the difference between the voltage applied in the rows (V raw ), f in continuous line, and the voltage applied to the columns (V C0 | umr ,), in dashed line of the graph below. The upper graph of Figure 10 represents the resulting voltage applied to the activated taxel (E RC element), the upper graph in Figure 11 is the resulting voltage applied to the rest of the elements in the same R row, and the upper graph in the Figure 12 is the resulting voltage applied to the rest of the elements in the same column C. -
Eligiendo los voltajes (V1-V0) igual a (V2-V1 ) e igual a (V3-V2) se conseguirá una excitación de los elementos con cero diafonía, ya que el voltaje inducido en los elementos no-objetivo sólo cambiará de signo pero no de magnitud, lo que no producirá variación alguna en ia condición mecánica del elastómero. En las, Figuras 10, 1 1 y 12 los voltajes elegidos son, a modo de ejemplo: V0 = OkV; V1 = 1 kV; V2 = 2Kv; V3 = 3kV. . Choosing the voltages (V1-V0) equal to (V2-V1) and equal to (V3-V2) will get an excitation of the elements with zero crosstalk, since the voltage induced in the non-objective elements will only change sign but not of magnitude, which will not produce any variation in the mechanical condition of the elastomer. In Figures 10, 1, 1 and 12, the voltages chosen are, by way of example: V0 = OkV; V1 = 1 kV; V2 = 2Kv; V3 = 3kV. .
Como se muestra en las Figuras 11 y 12, no hay cambio en la condición del elastómero cuando el voltaje aplicado va de +1kV a -1kV, que es el voltaje resultante aplicado al resto de los elementos de la columna C (Figura 12) y en el resto de los elementos de la fila R (Figura 1 ).  As shown in Figures 11 and 12, there is no change in the condition of the elastomer when the applied voltage ranges from + 1kV to -1kV, which is the resulting voltage applied to the rest of the elements in column C (Figure 12) and in the rest of the elements of row R (Figure 1).
Como la respuesta mecánica es proporcional al cuadrado de la tensión aplicada, con una tensión de polarización de 1 kV y un voltaje aplicado de 3kV, el ratio de respuesta mecánica de polarizado a activo será de 9 a 1 , y por lo tanto, un usuario percibirá fácilmente la respuesta mecánica a una excitación de un elemento ERC de matriz de elastómeros 24 (en el caso de estimulaciones táctiles). Since the mechanical response is proportional to the square of the applied voltage, with a polarization voltage of 1 kV and an applied voltage of 3kV, the ratio of mechanical response from polarized to active will be 9 to 1, and therefore, a user you will easily perceive the mechanical response to an excitation of an E RC element of elastomer matrix 24 (in the case of tactile stimulations).
Con está técnica, pueden activarse simultáneamente varios elementos de !a misma columna (o fila), lo que permite activar la matriz completa de M x N en M pasos (o pasos). Así pues, hay N columnas de las que sólo una trabaja a la vez y hay M filas de las que j (j<= M) trabajan simultáneamente. De la misma forma, la matriz podría rotarse 90 grados y trabajaría una fila a la vez con múltiples columnas. Para activar varios elementos en una columna concreta (E3c,E6c>E8C), el procedimiento será el siguiente: Para activar (aplicar un voltaje V3 a) todas ias filas que contienen los elementos que van a estar activos (en el ejemplo representado en la Figura 13, las · filas de activación R3, R6 y R8), y activar a la vez (aplicar un voltaje V0) la columna seleccionada de activación común (Cc). Como consecuencia de ello, los elementos E3C, EBC y Eec se activan a la vez. Después de activar los elementos seleccionados ubicados en la columna de activación común (Cc), se activarán los elementos seleccionados en otras columnas elegidas Cc+i (o en cualquier otra columna elegida, no es necesario que las columnas se activen consecutivamente en orden creciente), y así hasta que todas las columnas de la matriz hayan sido activadas, con lo que toda la matriz completa queda activada. E! tiempo que transcurre entre activaciones consecutivas de columnas depende del tamaño y tiempo de respuesta de los taxeles; la electrónica permitiría normalmente tiempos de activación de 15 a 20/ s. La anchura del pulso de activación depende de la respuesta del taxel. Típicamente el ancho del pulso aplicado puede ser 1000//S, puesto que produce un mayor efecto de vibración que los pulsos más largos. El ancho del pulso puede elegirse en consonancia con la aplicación, normalrpente menos de 2Ó//s. , With this technique, several elements of! To the same column (or row) can be activated simultaneously, which allows activating the complete matrix of M x N in M steps (or steps). Thus, there are N columns of which only one works at a time and there are M rows of which j (j <= M) work simultaneously. In the same way, the matrix could be rotated 90 degrees and work one row at a time with multiple columns. For activate several elements in a specific column (E3c, E 6c> E 8C ), the procedure will be as follows: To activate (apply a voltage V3 a) all the rows containing the elements that will be active (in the example shown in Figure 13, the activation rows R 3 , R 6 and R 8 ), and simultaneously activate (apply a voltage V0) the selected common activation column (C c ). As a result, the elements E3C, EBC and Eec are activated at the same time. After activating the selected elements located in the common activation column (C c ), the selected elements will be activated in other chosen columns C c + i (or in any other chosen column, it is not necessary that the columns be activated consecutively in increasing order ), and so on until all the columns of the matrix have been activated, so that the entire matrix is activated. AND! time between consecutive column activations depends on the size and response time of the taxales; the electronics would normally allow activation times of 15 to 20 / s. The width of the activation pulse depends on the response of the taxel. Typically the width of the applied pulse can be 1000 // S, since it produces a greater vibration effect than the longer pulses. The pulse width can be chosen in line with the application, normally less than 2Ó // s. ,
Como se ha comentado anteriormente, la utilización de voltajes |V1 - V0| igual a ¡V2-V1 | e igual a |V3-V2| permitirá excitación de elementos con cero diafonía. Sin embargo, si se desea alguna activación de fondo de ios taxeles no-objetivo (por ejemplo , en un sistema visual táctil puede ser útil una vibración constante residual cerca del umbral de percepción humana para incrementar la sensibilidad táctil), la selección de V1 y V2 offset de la condición de ho-diafonía (V1-V0) igual a (V2-V1 ) e igual a (V3-V2) conllevará una activación residual del resto de los taxeles. Por ejemplo, seleccionando V1 =1/3*V3*(1 +x) y V2=2/3*V3*(1-x) con 0<x<0.5, creará una' activación residual con 10% del voltaje V3 cuando x=0.1. As previously mentioned, the use of voltages | V1 - V0 | equal to ¡V2-V1 | and equal to | V3-V2 | allow excitation of elements with zero crosstalk. However, if some background activation of the non-objective taxa is desired (for example, in a tactile visual system a constant residual vibration near the human perception threshold may be useful to increase the tactile sensitivity), the selection of V1 and V2 offset of the ho-crosstalk condition (V1-V0) equal to (V2-V1) and equal to (V3-V2) will lead to a residual activation of the rest of the taxa. For example, selecting V1 = 1/3 * V3 * (1 + x) and V2 = 2/3 * V3 * (1-x) with 0 <x <0.5, will create a ' residual activation with 10% of the V3 voltage when x = 0.1.
Como V0 puede considerarse siempre como referencia de tierra, V0=0. Y en el caso en que x=0, la condición para que se cumpla será 1 ~~3 ~ ' ° Since V0 can always be considered as a ground reference, V0 = 0. And in the case where x = 0, the condition for compliance is 1 ~~ 3 ~
V3>V2>V1>V0. V3> V2> V1> V0.
V 2V ■  V 2V ■
Si x≠0, la condición resultante sería = ^- · (1 + χ) ) ν2 = -~ · (1~ χ) con If x ≠ 0, the resulting condition would be = ^ - · (1 + χ) ) ν 2 = - ~ · (1 ~ χ ) with
V3>V2>V1>V0. V3> V2> V1> V0.
Aplicando pulsos cortos (de alrededor de 1000us) a los taxels (varía dependiendo de la respuesta mecánica del taxel) se puede reforzar la sensación de golpeo que se percibe en la piel. En base a la respuesta mecánica del taxel, se puede elegir una anchura de pulso que sume los golpeos de activación y desactivación del taxel y refuerce de esta forma la percepción táctil. Applying short pulses (around 1000us) to the taxels (varies depending on the mechanical response of the taxel) can enhance the feeling of hit that is perceived in the skin. Based on the mechanical response of the taxel, a pulse width can be chosen that adds up the activation and deactivation strokes of the taxel and thus reinforces tactile perception.
Como un aspecto adicional de la presente invención, se ha provisto de un aparato generador de voltajes para hacer trabajar la matriz de acuerdo con el método comentado. Se necesitan los voltajes de referencia y switches de conexión a esos voltajes. El aparato generado de voltaje consta de dos circuitos, el circuito de conmutación de alto voltaje y el generador de voltajes de referencia usado por el circuito de conmutación.  As a further aspect of the present invention, a voltage generating apparatus has been provided to make the matrix work according to the method discussed. Reference voltages and connection switches to those voltages are required. The voltage generated apparatus consists of two circuits, the high voltage switching circuit and the reference voltage generator used by the switching circuit.
Uno de los problemas de trabajar con voltajes altos es que aún con corrientes de activación de circuitos con muy baja polarización, las pérdidas son considerables. Para evitar esto, se usan optoacopladores, que mantienen de esta forma separados el circuito de conmutación de alto voltaje del circuito de activación de bajo voltaje.  One of the problems of working with high voltages is that even with circuit activation currents with very low polarization, the losses are considerable. To avoid this, optocouplers are used, which thus keep the high voltage switching circuit separate from the low voltage activation circuit.
Ei circuito de la Figura 14 representa el esquema básico de conmutación donde uno de los terminales de una carga (por ejemplo un taxel) puede conectarse eléctricamente tanto a VA como a VB (VA y VB pueden ser cualquiera de los voltajes V0, V1 , V2, V3), en base a las señales de control VCi y VC2- Los optoacopladores 70, pueden usarse en esta aplicación particular. Los resistores R1 y R2 descargan rápidamente la base del transistor de salida para permitir una conmutación rápida. A través de un circuito de conmutación de alta tensión 27 y de circuito de activación de tensión 26 se aplica las tensiones a los electrodos (22,22') de los elastómeros dieléctricos actuadores 23. The circuit of Figure 14 represents the basic switching scheme where one of the terminals of a load (for example a taxi) can be electrically connected to both V A and V B (V A and V B can be any of the voltages V0 , V1, V2, V3), based on the control signals V C i and V C 2- Optocouplers 70, can be used in this particular application. Resistors R1 and R2 quickly discharge the base of the output transistor to allow rapid switching. Through a high voltage switching circuit 27 and a voltage activation circuit 26, the voltages are applied to the electrodes (22,22 ') of the actuating dielectric elastomers 23.
Los optoacopladores 70 soportan unos voltajes máximos de salida en el rango de 400V, mientras que en nuestra aplicación se precisan voltajes del orden de 2000V (ver Figura 10). Pero las señales para activar los taxeles de la matriz de elastómeros son de baja intensidad, ya que sólo se necesita la corriente para cargar el condensador equivalente 71 del taxel, que es de alrededor de 1 pF.  The optocouplers 70 support maximum output voltages in the 400V range, while in our application voltages of the order of 2000V are required (see Figure 10). But the signals to activate the elastomer matrix taxa are low intensity, since only current is needed to charge the equivalent capacitor 71 of the taxel, which is about 1 pF.
Así pues, estas características permiten utilizar varios optoacopladores 70 en serie para conseguir el alto voltaje deseado de 2000V, con cada transistor a la salida de los optoacopladores 70 actuando como un dispositivo zener cuando los voltajes se aproximan a valores de ruptura, mientras que la corriente a través de ellos sea suficientemente pequeña como para permitir que el dispositivo se mantenga dentro de los valores de disipación de potencia aprobados.  Thus, these characteristics allow the use of several optocouplers 70 in series to achieve the desired high voltage of 2000V, with each transistor at the output of the optocouplers 70 acting as a zener device when the voltages approach break values, while the current through them it is small enough to allow the device to remain within the approved power dissipation values.
En el caso del dispositivo utilizado en esta aplicación, el MOC8204, la máxima potencia disipada es de 300mW lo que nos lleva a valores del orden de 600uA para la corriente media que el dispositivo soportará én condiciones de limitación en voltaje (aquí se considera 500V). In the case of the device used in this application, the MOC8204, the maximum power dissipated is 300mW which leads us to values of the order of 600uA for the average current that the device will withstand under voltage limiting conditions (500V is considered here).
En las Figuras 15A y 15B se representa el diagrama esquemático para la activación de un solo táxel (ambas figuras separadas en la línea I, por motivos de tamaño), donde los voltajes V3 y V1 se pueden aplicar al terminal A del elastómero y los voltajes V2 y V0 se pueden aplicar al terminal B del elastómero (los terminales A y B de la carga del táxel corresponden a los electrodos (22,22') del elastómero representado en la Figura 6A; los voltajes en las filas se aplican al correspondiente primer electrodo 22, y voltajes en las columnas se aplican al correspondiente segundo electrodo 22', o viceversa), representado por el condensador 71 en el esquemático. Las señales de control de borrado (VCi,VC2) están a cargo del borrado de los terminales A y B del elastómero, mientras que las señales de control de grabado ( co>Vc3) están a cargo del grabado de los terminales A y B. Figures 15A and 15B show the schematic diagram for the activation of a single pixel (both figures separated on line I, for reasons of size), where voltages V3 and V1 can be applied to terminal A of the elastomer and voltages V2 and V0 can be applied to terminal B of the elastomer (terminals A and B of the charge of the pixel correspond to the electrodes (22,22 ') of the elastomer represented in Figure 6A; the voltages in the rows are applied to the corresponding first electrode 22, and voltages in the columns are applied to the corresponding second electrode 22 ', or vice versa), represented by the capacitor 71 in the schematic. The erase control signals (V C i, V C 2) are in charge of deleting the terminals A and B of the elastomer, while the engraving control signals (co> Vc3) are in charge of the terminal engraving A and B.
En el terminal A, las resistencias de polarización R30 y R49 fijan el estado inactivo para los opto-acopladores 70 cuando no están activados. La resistencia R49 está ajustando por defecto el terminal A a V1. El diodo D19 mantiene el bloque de borrado del terminal A aislado del resto del circuito a no ser que sea activado. El diodo D20 evita que el voltaje del terminal A sea menor de V1. Las resistencias R50 y R51 limitan la corriente máxima a través de los opto-acopladores 70. De manera similar en el terminal B (la resistencia R36 ajusta por defecto el terminal B a V2, etc.).  In terminal A, the polarization resistors R30 and R49 set the inactive state for opto-couplers 70 when they are not activated. Resistor R49 is by default setting terminal A to V1. Diode D19 keeps the erase block of terminal A isolated from the rest of the circuit unless it is activated. Diode D20 prevents the voltage of terminal A from being less than V1. Resistors R50 and R51 limit the maximum current through opto-couplers 70. Similarly in terminal B (resistor R36 defaults terminal B to V2, etc.).
Las resistencias entre los terminales emisor y base de los transistores de salida de los opto-acopíadores aceleran el tiempo de descarga de la base, permitiendo un rápido apagado del transistor.  The resistors between the emitter and base terminals of the opto-collector output transistors accelerate the discharge time of the base, allowing a rapid shutdown of the transistor.
Se consiguen unos tiempos de conmutación de 15us para voltajes de -1 kV a +3kV (una variación de 4kV). La pérdida de potencia se reduce a las pérdidas en las resistencias de polarización sólo cuando los opto-acopladores están activos.  Switching times of 15us are achieved for voltages from -1 kV to + 3kV (a variation of 4kV). The loss of power is reduced to losses in polarization resistors only when opto-couplers are active.
V0, V1 , V2 y V3 son los voltajes de referencia, donde (V1 -V0) = (V2-V1 ) = (V3- V2) e igual a Ί/3 del total del voltaje V3 (cuando V0=0). Para conseguir estos voltajes de referencia de una fuente de alimentación Vcc, un circuito divisor de bajas pérdidas se ha introducido como parte de la invención.  V0, V1, V2 and V3 are the reference voltages, where (V1 -V0) = (V2-V1) = (V3-V2) and equal to Ί / 3 of the total voltage V3 (when V0 = 0). To achieve these reference voltages from a Vcc power supply, a low loss divider circuit has been introduced as part of the invention.
El generador de voltaje de referencia 28 está formado por un divisor de voltaje resistivo 93 de poca intensidad y un gran valor resistivo para proporcionar un voltaje de referencia a una cadena de transistores de baja impedancia de etapa de salida, como se muestra en la Figura 16. El divisor de voltaje resistivo 94, compuesto de distintas resistencias 93 (de 10ΜΩ en el ejemplo), fijan ia referencia a dos transistores, un transistor PNP 90 y un transistor NPN 91 , en una configuración de emisor seguidor, con ambos emisores juntos como voltaje saliente. Como se están usando transistores con un voltaje Vceo máximo en el rango de 400V, una serie de este bloque básico se repite para conseguir éi alto voltaje deseado. La resistencia R4 en paralelo con el condensador C17 se utiliza para muestrear y filtrar paso bajo el voltaje total. The reference voltage generator 28 is formed by a resistor voltage divider 93 of low intensity and a high resistive value to provide a reference voltage to a chain of low-impedance output stage transistors, as shown in Figure 16 . The resistive voltage divider 94, composed of different resistors 93 (of 10ΜΩ in the example), sets the reference to two transistors, a PNP transistor 90 and an NPN transistor 91, in a follower emitter configuration, with both emitters together as voltage outgoing. Since transistors with a maximum V ceo voltage in the 400V range are being used, a series of this basic block is repeated to achieve the desired high voltage. The resistor R4 in parallel with the capacitor C17 is used to sample and filter passage under the total voltage.
Si el voltaje de salida del emisor tiende a ir por encima dei voltaje de referencia de entrada, el transistor PNP 90 se polariza y una corriente a través del colector mantendrá el voltaje de salida siguiendo la referencia de entrada. De manera similar, si el voltaje de salida del emisor tiende a distanciarse por debajo del voltaje de referencia de entrada, el transistor NPN se polariza y una corriente a través del colector mantendrá el voltaje de salida siguiendo la referencia de entrada.  If the emitter output voltage tends to go above the input reference voltage, the PNP transistor 90 is polarized and a current through the collector will maintain the output voltage following the input reference. Similarly, if the emitter output voltage tends to distance below the input reference voltage, the NPN transistor is polarized and a current through the collector will maintain the output voltage following the input reference.
Esta corriente de colector producirá una reacción en cadena con respuesta similar en el resto de los bloques. Los condensadores 92 a la salida se utilizan para almacenar energía entre los pulsos de activación de taxeles, absorbiendo la demanda de picos de corriente de los pulsos de voltaje en los taxeles. Los voltajes de salida V0, V1 , V2 y V3 son los voltajes de referencia mostrados desde la Figuras 9 a 15.  This collector current will produce a chain reaction with similar response in the rest of the blocks. The capacitors 92 at the output are used to store energy between the activation pulses of taxales, absorbing the demand for current peaks of the voltage pulses in the taxa. The output voltages V0, V1, V2 and V3 are the reference voltages shown from Figures 9 to 15.
Como el circuito se escala para activar una matriz más grande, el bloque de borrado puede ser común a todos los bloques grabadores por terminal, reduciendo el tamaño del circuito completo. Un circuito de control de nueve taxeles para una matriz 3x3 se representa en las Figuras 17A y 17B (ambas figuras separadas en las líneas I, II y III, por motivos de tamaño). Aquí el bloque de borrado en cada terminal se comparte con todos los bloques de grabado, como el bloque de borrado esta aislado del circuito por un diodo, y todos los bloques grabadores estarán activos al mismo tiempo, este bloque borrador común llevará la señal del terminal X al valor inicial a través dei diodo una vez que los bloques grabadores están desactivados.  As the circuit is scaled to activate a larger matrix, the erase block can be common to all recorder blocks per terminal, reducing the size of the entire circuit. A control circuit of nine taxales for a 3x3 matrix is shown in Figures 17A and 17B (both figures separated on lines I, II and III, for reasons of size). Here the erase block in each terminal is shared with all the engraving blocks, as the erase block is isolated from the circuit by a diode, and all the recorder blocks will be active at the same time, this common draft block will carry the terminal signal X to the initial value through the diode once the recorder blocks are deactivated.
Para poder activar o grabar determinadas columnas, se proporcionan varias señales de control grabadoras por columna (VSci ,Vsc2.Vsc3)> tantas como el número de columnas. De manera similar, para activar las filas, hay varias señales de control grabadoras por filas (VSRI ,VSR2,VSR3), tantas como el número de filas. In order to activate or record certain columns, several recorder control signals are provided per column (V S ci, Vsc2.Vsc3) > as many as the number of columns. Similarly, to activate the rows, there are several control signals recorders per rows (VSRI, VSR2, VSR 3 ), as many as the number of rows.
Por lo tanto, para activar la fila i, R¡ y la columna j, Cj, las señales de control grabadoras VSR¡ y VSCj deben activarse. Además, y como se ha descrito en la Figura 13, varias filas pueden ser activadas a un tiempo mientras se activa una determinada columna. Se proporciona una señal de control de borrado para cada terminal: Una seña! de control de borrado de columnas (VRC) para el borrado de las columnas (aplicando el voltaje de columna común V2) y una señal de control de borrado de las filas (VRR) para el borrado de ias filas (aplicando el voltaje de fila común V1 ). Las señales borradoras y grabadoras no pueden ocurrir al tiempo, además, para reducir el consumo de potencia se debe introducir un pequeño tiempo de descarga para los transistores de salida en el opto-acoplador entre la desactivación de la señal grabadora y la activación de la señal de borrado. Therefore, to activate the row i, and column j Rj, C j, the control signals SR recorders V and V SCj must be activated. In addition, and as described in Figure 13, several rows can be activated at the same time while activating a particular column. An erase control signal is provided for each terminal: One sign! of column deletion control (V RC ) for the deletion of the columns (applying the common column voltage V2) and a control signal of deletion of the rows (V RR ) for the deletion of the rows (applying the voltage of common row V1). The eraser and recorder signals cannot occur at the same time, in addition, to reduce the power consumption a small discharge time must be introduced for the output transistors in the opto-coupler between the deactivation of the recorder signal and the activation of the signal of erase
En una realización deseable, una matriz de 100x100 taxeles podrá ser activada de manera que el tiempo para activar columnas consecutivas estará comprendido entre 200 /s-1000 vs, por lo que el tiempo necesario para activar la matriz completa estaría entorno a 20ms-100ms (una frecuencia de 10Hz-50Hz).  In a desirable embodiment, a matrix of 100x100 taxales may be activated so that the time to activate consecutive columns will be between 200 / s-1000 vs, so the time needed to activate the complete matrix would be around 20ms-100ms ( a frequency of 10Hz-50Hz).
A continuación se presenta una técnica para !a fabricación de una matriz táctil optimizada para la transferencia táctil de información sin interferencias entre taxeles (taxel es un píxel táctil, un elemento táctil), de pequeño tamaño, fácilmente escaiable en resolución (número de filas y columnas), flexible y baja complejidad de producción.Below is a technique for the manufacture of a tactile matrix optimized for the tactile transfer of information without interference between taxales (taxel is a touch pixel, a touch element), of small size, easily scalable in resolution (number of rows and columns), flexible and low production complexity.
Dicha matriz táctil optimizada resuelve el problema de las interferencias tanto mecánicas como eléctricas entre taxeles. This optimized tactile matrix solves the problem of both mechanical and electrical interferences between taxales.
Para aplicaciones de transmisión táctil el esquema de la Figura 6A presenta varios problemas, como acoplamiento entre taxeles a través de la misma piel, transmisión débil de energía. Estos problemas-se resuelven con al presente invención, al tiempo que se potencia la transmisión mecánica de las deformaciones ejecutadas en el elastómero.  For tactile transmission applications the scheme of Figure 6A presents several problems, such as coupling between taxales through the same skin, weak transmission of energy. These problems are solved with the present invention, while enhancing the mechanical transmission of the deformations executed in the elastomer.
La Figura 18A muestra la disposición de los electrodos (22,22') en el elastómero dieléctrico 21 , en una disposición de la matriz (matriz de elastómero). La Figura 18B representa un detalle de la matriz de elastómero, en el cual se aprecian cómo los electrodos superiores 22 están conectados eléctricamente por filas 40 y los electrodos inferiores 2' están conectados eléctricamente por columnas 41. En la figura se aprecia que las filas 40 y las columnas 41 son perpendiculares; sin embargo, esto no es esencial, ya que podrían estar dispuestas formando cualquier ángulo (incluso paralelas), aunque para una mayor facilidad para la excitación de los electrodos es recomendable que sean perpendiculares. Los electrodos son preferentemente circulares, tal como se muestra en la Figura 18B, pero podrían adoptar otras formas (por ejemplo, cuadrada, romboidal, rectangular, etc.) La estructura de la matriz de actuadores de elastómeros está, representada en (as Figuras 19A y 19B, donde se aprecian los distintos componentes en varias capas. La Figura 19A muestra una sección lateral en 2D, mientras que la Figura Ί9Β representa una sección lateral en 3D. Cada uno de los elementos aquí descritos contribuye a una mejor actuación del taxel. Básicamente los elementos incorporados son: ' Figure 18A shows the arrangement of the electrodes (22,22 ') in the dielectric elastomer 21, in an array arrangement (elastomer matrix). Figure 18B represents a detail of the elastomer matrix, in which it is appreciated how the upper electrodes 22 are electrically connected by rows 40 and the lower electrodes 2 'are electrically connected by columns 41. In the figure it is appreciated that rows 40 and columns 41 are perpendicular; However, this is not essential, since they could be arranged at any angle (even parallel), although for greater ease of excitation of the electrodes it is recommended that they be perpendicular. The electrodes are preferably circular, as shown in Figure 18B, but could take other forms (for example, square, rhomboidal, rectangular, etc.) The structure of the elastomer actuator matrix is, represented in ( as Figures 19A and 19B, where the various components are seen in several layers. Figure 19A shows a 2D side section, while Figure Β9Β represents a side section in .. 3D Each of the elements described here contributes to better performance Taxel incorporated elements are basically '
Soporte inferior 44 con funciones de concentrador de actuación y elemento de pre-tensado de las capas pasivas superior 48 e inferior 48'. El soporte inferior 44 es preferentemente semiesférico para que la tensión se reparta - de forma uniforme y no produzca rupturas del material  Lower support 44 with functions of acting concentrator and prestressing element of the upper 48 and lower 48 'passive layers. The lower support 44 is preferably hemispherical so that the tension is distributed uniformly and does not cause material ruptures
Pines actuadores 45 embebidos en una capa de soporte de pines 46 para captura directa de la energía generada en el taxe! por la base del pin 45a, la cual está en contacto con la capa pasiva superior 48, y para concentración de la presión ejercida en el extremo opuesto del pin (cabeza del pin 45b) con un diámetro mucho menor que la base, por lo que la presión es aumentada en relación cuadrática respecto al ratio de diámetro base/cabeza pin. En una realización preferente se emplea una relación 1.8/0.6, siendo 0.6 mm el diámetro del pin en contacto con la piel y 1.8 mm el tamaño de la base del pin, menor que el diámetro del actuador que es de 2.5 mm. Todos estos parámetros se pueden modificar y optimizar, basado' en resultados experimentales y simulaciones.  Actuator pins 45 embedded in a pin support layer 46 for direct capture of the energy generated in the taxe! by the base of pin 45a, which is in contact with the upper passive layer 48, and for concentration of the pressure exerted on the opposite end of the pin (pin head 45b) with a diameter much smaller than the base, so The pressure is increased in quadratic relation to the ratio of base diameter / pin head. In a preferred embodiment a ratio of 1.8 / 0.6 is used, 0.6 mm being the diameter of the pin in contact with the skin and 1.8 mm the size of the pin base, smaller than the diameter of the actuator which is 2.5 mm. All these parameters can be modified and optimized, based on experimental results and simulations.
- Placa de circuito impreso 47 con funciones de soporte y de conexionado eléctrico.  - Printed circuit board 47 with support and electrical connection functions.
- Pre-tensado de las capas pasivas del elastómero dieléctrico en modo grueso. Se puede conseguir por varias técnicas, como realización a escala inferior o tensado por presión del soporte inferior 44 en la placa.  - Pre-tensioning of the passive layers of the dielectric elastomer in thick mode. It can be achieved by various techniques, such as lower-scale or pressure-tensioning of the lower support 44 on the plate.
Empezando por la parte inferior tenemos una PCB, placa de circuito impreso 47, que sirve de soporte y sujeción del resto elementos, así como soporte para las conexiones eléctricas (terminales eléctricos 49) necesarias para la actuación de la matriz. Este PCB 47 puede ser muy fino, ofreciendo así flexibilidad al dispositivo final, lo cual es conveniente para una mejor adaptación a la parte del cuerpo con la que estará en contacto. Como se aprecia en la Figura 19B en los extremos de las filas y columnas de electrodos existe un pequeño volumen de pasta conductora (terminación de conexión 50), la misma usada para los electrodos, que sirve para conexionar la matriz de elastomero con el terminal eléctrico 49 en el PCB 47, mediante unos elementos de conexión 52. De esta manera las conexiones se pueden realizar una vez terminado el proceso de fabricación de la matriz, lo cual es muy conveniente para simplificar dicho proceso. Starting at the bottom we have a PCB, printed circuit board 47, which serves as support and support for the rest of the elements, as well as support for the electrical connections (electrical terminals 49) necessary for the operation of the matrix. This PCB 47 can be very thin, thus offering flexibility to the final device, which is convenient for a better adaptation to the body part with which it will be in contact. As shown in Figure 19B at the ends of the rows and columns of electrodes there is a small volume of conductive paste (termination of connection 50), the same one used for the electrodes, which serves to connect the elastomer matrix with the electrical terminal 49 on the PCB 47, by means of connection elements 52. In this way the connections can be made once the process is finished of manufacturing the matrix, which is very convenient to simplify this process.
Sobre este PCB y localizados justo debajo de cada taxel tenemos un soporte inferior semiesférico 44 cuya función es concentrar la actuación del taxel en el centro de éste. Este apoyo en forma semiesférica cumple una segunda función, la de pre- tensar las capas pasivas (48,48') de silicona del elastomero en modo grueso, consiguiendo con este pre-estiramiento una respuesta de actuación más intensa, ya que esta actuación no solo depende de la fuerza que sea capaz de generar el taxel en sí, sino de parte de esta fuerza que la capa pasiva es capaz de transmitir. Como se aprecia en la Figura 19A, si partimos de una elastomero con una capa pasiva inferior 48' uniforme, al colocarlo contra la placa base 47 con las semiesferás debajo de los taxeles, se produce una compresión de la capa pasiva en unos puntos o zonas de compresión 51 centrados debajo del taxel, lo que equivale a un estiramiento de la silicona sobre la semiesfera produciendo una tensión en estado de reposo que ayuda a mejorar la intensidad y rapidez de la respuesta mecánica del taxel. Otros métodos de pre-estiramiento pueden ser la elaboración de la matriz a una escala inferior para mediante un estirado adherirla a la placa base en escala original. Las semiesferás inferiores 4 ayudan a canalizar y concentrar la energía en el punto central del pin.  On this PCB and located just below each taxel we have a lower hemispherical support 44 whose function is to concentrate the performance of the taxel in the center of it. This semi-spherical support fulfills a second function, that of pressing the passive layers (48.48 ') of silicone of the elastomer in thick mode, achieving with this pre-stretching a more intense response of action, since this action does not it only depends on the force that is capable of generating the taxel itself, but on part of this force that the passive layer is capable of transmitting. As can be seen in Figure 19A, if we start from an elastomer with a uniform lower passive layer 48 ', when placed against the base plate 47 with the half-spheres under the taxales, compression of the passive layer occurs at points or areas of compression 51 centered below the taxel, which is equivalent to a stretching of the silicone over the hemisphere producing a tension in the resting state that helps to improve the intensity and speed of the mechanical response of the taxel. Other methods of pre-stretching can be the elaboration of the matrix at a lower scale so as to stretch it to adhere it to the original scale base plate. The lower half-spheres 4 help to channel and concentrate the energy at the center point of the pin.
En la parte superior del elastomero se encuentran la otra parte de! dispositivo potenciador, formado por un pin embebido 45. La cabeza del pin debe estar lo suficientemente cerca del foco de actuación para que capture la mayor parte de la energía generada. Este pin 45 captura y canaliza ia energía del actuador para llevarla al extremo exterior en contacto con la piel. Con la idea de minimizar los componentes mecánicos y simplificar el proceso de fabricación de lá matriz, estos pines quedan sujetos por una capa adicional de' silicona, capa de soporte de pines 46, que los mantiene en contacto con la capa pasiva superior 48 del elastómero en todo momento. Las proporciones entre el diámetro de los electrodos (22,22') del actuador, el grosor de las capas pasivas superior 48 (distancia del pin 45 al actuador) e inferior 48' y la altura del soporte inferior semiesférico 44 determinarán los parámetros del comportamiento' de la respuesta dei taxel, habiendo de buscar un compromiso en función del parámetro a optimizar, como desplazamiento vertical, fuerza de actuación, tiempo de respuesta, etc. At the top of the elastomer are the other part of! enhancer device, formed by an embedded pin 45. The head of the pin must be close enough to the focus of the action to capture most of the energy generated. This pin 45 captures and channels the energy of the actuator to bring it to the outer end in contact with the skin. With the idea of minimizing the mechanical components and simplifying the process of manufacturing the matrix, these pins are held by an additional layer of silicone, pin support layer 46, which keeps them in contact with the upper passive layer 48 of the elastomer at all times. The proportions between the diameter of the electrodes (22,22 ') of the actuator, the thickness of the upper passive layers 48 (distance from pin 45 to the actuator) and lower 48' and the height of the lower hemispherical support 44 will determine the behavioral parameters 'of the taxel response, having to look for a compromise based on the parameter to optimize, such as vertical displacement, actuation force, response time, etc.
Si bien en un actuador en modo grueso la deformación en la capa pasiva de silicona es mayor a mayor grosor de esta capa para aproximaciones donde el diámetro del actuador es mucho mayor que el grosor de la capa, también es cierto que la energía se expande en forma esférica dentro del núcleo de silicona (conjunto de elastómero en modo grueso) de modo que la energía por" unidad de superficie es menor a medida que nos alejamos del foco de actuación (en proporción cubica), de aquí el compromiso entre grosor de la capa pasiva sobre la que descansa la cabeza del pin para obtener resultado óptimos de actuación en el pin por la energía captada por éste.  Although in a thick mode actuator the deformation in the passive silicone layer is greater than the thickness of this layer for approximations where the diameter of the actuator is much greater than the thickness of the layer, it is also true that the energy expands in spherical shape inside the silicone core (elastomer assembly in thick mode) so that the energy per "unit area is smaller as we move away from the focus of action (in cubic proportion), hence the compromise between the thickness of the passive layer on which the head of the pin rests to obtain optimum results of performance in the pin by the energy captured by it.
Al quedar ei actuador taxel comprendido entre el soporte inferior 44, sujeto a la placa 47 de soporte común y el propio pin 45, toda la actuación mecánica queda trasladada al pin actuador 45. When the taxel actuator is included between the lower support 44, attached to the common support plate 47 and the pin 45 itself, all the mechanical action is transferred to the actuator pin 45.
La relación entre los grosores de las capas pasivas (48,48') repercute en las propiedades de actuación del pin y del aislamiento entre pines 45 adyacentes. Por un lado a mayor grosor mayor desplazamiento vertical en un modelo donde el diámetro del pin 45 es mucho mayor que el grosor de la capa pasiva 48. A medida que el diámetro es comparable al grosor de la capa pasiva este desplazamiento vertical disminuye debido a la deformación del volumen total de la capa pasiva.  The relationship between the thicknesses of the passive layers (48.48 ') has an impact on the actuation properties of the pin and the insulation between adjacent pins. On the one hand the greater the thickness, the greater the vertical displacement in a model where the diameter of the pin 45 is much greater than the thickness of the passive layer 48. As the diameter is comparable to the thickness of the passive layer, this vertical displacement decreases due to the deformation of the total volume of the passive layer.
En una realización preferida se emplean diámetros de actuadores de unos 2,5mm para permitir una distancia de 3mm entre actuadores, la capa pasiva inferior 48' es de 1mm de grosor, la capa pasiva superior 8 sobre la que descansa el pin 45 es de 0,5mm de grosor y la capa de soporte de pines 46 es de otros 0,5 a 0,7mm de grosor. El diámetro de la cabeza del pin es de 1 ,8mm y la punta de 0,6mm. Sin embargo, distintas medidas se podrían emplear, así como otras formas, por ejemplo pequeños elementos actuadores esféricos 45' (según se muestra en la Figura 21 ).  In a preferred embodiment, actuator diameters of about 2.5mm are used to allow a distance of 3mm between actuators, the lower passive layer 48 'is 1mm thick, the upper passive layer 8 on which the pin 45 rests is 0 , 5mm thick and the pin support layer 46 is another 0.5 to 0.7mm thick. The diameter of the pin head is 1.8mm and the tip 0.6mm. However, different measures could be used, as well as other shapes, for example small spherical actuator elements 45 '(as shown in Figure 21).
El proceso de fabricación del dispositivo empieza con el estiramiento del elastómero hasta dejarlo en 20um de grosor, aplicación de los electrodos (22,22') mediante máscara y deposición de pasta conductora. Posteriormente se deposita la silicona para formar las dos capas pasivas, la inferior 48' de 1mm de grosor y la superior 48 de 0,5mm de grosor. En este punto se realiza la conexión del PCB a cada una de las terminaciones en el elastómero mediante la inserción de un hilo conductor fino, el elemento de conexión 52, (del orden de 0,1 mm de diámetro) (que atraviesa en perpendicular las capas pasivas y el elastómero en el punto de conexión preparado para ello (terminación de conexión 50), atravesando también el orificio en el PCB que existe en cada terminal eléctrico 49. El hilo será soldado en la parte posterior del PCB y cortado justo por encima de la capa pasiva 48 de modo que al añadir la capa de soporte de pinés 46 las conexiones quedan cubiertas y eléctricamente aisladas. The manufacturing process of the device begins with the stretching of the elastomer until it is left in 20um thickness, application of the electrodes (22,22 ') by means of a mask and deposition of conductive paste. Subsequently, the silicone is deposited to form the two passive layers, the lower 48 '1mm thick and the upper 48' 0.5mm thick. At this point the connection of the PCB to each of the endings in the elastomer is made by inserting a thin conductive wire, the connecting element 52, (of the order of 0.1 mm in diameter) (which runs perpendicular to the passive layers and the elastomer at the connection point prepared for it (connection termination 50), also passing through the hole in the PCB that exists in each electrical terminal 49. The wire will be welded on the back of the PCB and cut just above of the passive layer 48 so that by adding the pin support layer 46 the connections are covered and electrically insulated.
A continuación de colocan los pines 45 sobre cada uno de los electrodos superiores 22 y se cubren con la última capa de silicona de 0,5 a 0,7mm de espesor, la capa de soporte de pines 46.  Next, the pins 45 are placed on each of the upper electrodes 22 and covered with the last 0.5 to 0.7mm thick silicone layer, the pin support layer 46.
Este último paso también se puede realizar por separado, fabricando una alfombrilla de 0,5 a 0,7mm de espesor con los pines embebidos, para posterior adhesión de esta alfombrilla sobre el resto de la matriz-actuador, simplificando el proceso de fabricación.  This last step can also be carried out separately, manufacturing a mat from 0.5 to 0.7mm thick with the embedded pins, for subsequent adhesion of this mat on the rest of the actuator matrix, simplifying the manufacturing process.
Aunque están descritas como dos capas en el proceso de fabricación, la capa de soporte de pines 46 y la capa pasiva superior 48 una vez terminadas están fundidas y forman una sola con ios pines 45 embebidos.  Although described as two layers in the manufacturing process, the pin support layer 46 and the upper passive layer 48 once finished are fused and form a single one with the embedded pins 45.
En el proceso de fabricación la capa de elastómero dieléctrico 21 siempre esta estirada. Además, y de manera opcional, se pueden estirar las capas pasivas (48,48') para mejorar la transmisión de ia presión.  In the manufacturing process the dielectric elastomer layer 21 is always stretched. In addition, and optionally, passive layers (48.48 ') can be stretched to improve pressure transmission.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Sistema de visión táctil portable, que comprende: 1. Portable touch vision system, comprising:
- medios de captura de imágenes (1 );  - means for capturing images (1);
- medios de procesamiento de datos encargados de efectuar un procesamiento de las imágenes captadas por los medios de captura de imágenes (1 ) para obtener unas señales procesadas; y  - data processing means responsible for processing the images captured by the image capture means (1) to obtain processed signals; Y
- medios de estimulación táctil (3) fijables al cuerpo de un. usuario (5) y que comprenden al menos un estimulador, cada estimulador comprendiendo a su vez una matriz de estimulación táctil con nxm puntos de estimulación (12), estando configurados dichos medios de estimulación táctil (3) para recibir dichas señales procesadas y convertirlas en sensaciones táctiles perceptibles por el usuario (5) y aplicarlas sobre su piel en los puntos de estimulación (12) seleccionados para obtener un reconocimiento táctil de las imágenes captadas, caracterizado porque los medios de estimulación táctil (3) están configurados para proporcionar en los puntos de estimulación (12) una estimulación táctil mecánica, y porque la resolución de cada matriz de estimulación táctil es tal que se cumple que n≥20 y m≥20.  - tactile stimulation means (3) fixed to the body of a. user (5) and comprising at least one stimulator, each stimulator comprising in turn a tactile stimulation matrix with nxm stimulation points (12), said tactile stimulation means (3) being configured to receive said processed signals and convert them into tactile sensations perceptible by the user (5) and apply them on their skin at the selected stimulation points (12) to obtain a tactile recognition of the captured images, characterized in that the tactile stimulation means (3) are configured to provide at the points of stimulation (12) a mechanical tactile stimulation, and because the resolution of each tactile stimulation matrix is such that it is met that n≥20 and m≥20.
2. Sistema de visión táctil portable según reivindicación 1 , caracterizado porque los medios de captura de imágenes (1 ) comprenden una cámara de vídeo soportada en unas gafas (4) portables por el usuario (5). 2. Portable touch vision system according to claim 1, characterized in that the image capture means (1) comprise a video camera supported on user-portable glasses (4) (5).
3. Sistema de visión táctil portable según reivindicación 1 , caracterizado porque 3. Portable touch vision system according to claim 1, characterized in that
- los medios de captura de imágenes (1) comprenden dos cámaras de vídeo soportadas cada una en un lado diferente de unas gafas (4) portables por el usuario (5); .  - the image capture means (1) comprise two video cameras each supported on a different side of a pair of glasses (4) that are portable by the user (5); .
- los medios de procesamiento de datos están configurados para efectuar el procesamiento de las imágenes de cada cámara de vídeo de manera independiente, obteniendo dos señales procesadas diferentes;  - the data processing means are configured to process the images of each video camera independently, obtaining two different processed signals;
- los medios de estimulación táctil (3) comprenden dos estimuladores fijables en lados diferentes del cuerpo del usuario (5) y configurados para recibir cada uno las señales procesadas provenientes de una cámara de vídeo diferente. - the tactile stimulation means (3) comprise two stimulators adjustable on different sides of the user's body (5) and configured to each receive the processed signals from a different video camera.
4. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 2-3, caracterizado porque los medios de estimulación táctil (3) están encargados de aplicar !a estimulación táctil en al menos una mano o un brazo del usuario. 4. Portable touch vision system according to any of claims 2-3, characterized in that the touch stimulation means (3) are responsible for applying touch stimulation on at least one hand or one arm of the user.
5. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un dispositivo móvil (2) que dispone de una aplicación de tratamiento de imágenes encargada de efectuar el procesamiento de las imágenes captadas por los medios de captura de imágenes (1) para obtener las señales procesadas. 5. Portable touch vision system according to any of the preceding claims, characterized in that it comprises a mobile device (2) that has an image processing application responsible for processing the images captured by the image capture means (1 ) to obtain the processed signals.
6. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de estimulación táctil (3) están configurados para efectuar un refresco de la aplicación de las sensaciones táctiles sobre la piel del usuario (5) según un período de refresco entre 100ms y 300ms. 6. Portable touch vision system according to any of the preceding claims, characterized in that the tactile stimulation means (3) are configured to effect a refresh of the application of the tactile sensations on the user's skin (5) according to a refresh period between 100ms and 300ms.
7. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de captura de imágenes (1) disponen de autoenfoque y medios de medición de distancia a! punto de autoenfoque, estando configurados dichos medios de captura de imágenes {1 ) para enviar a los medios de procesamiento de datos, junto con las imágenes captadas, la correspondiente distancia al punto de autoenfoque de dichas imágenes; y porque los medios de estimulación táctil (3) están adicionalmente configurados para recibir, junto con las señales procesadas, la correspondiente distancia al punto de autoenfoque y convertir dicha distancia en sensaciones táctiles interpretables por el usuario (5) para obtener la correspondiente distancia al punto de autoenfoque. 7. Portable touch vision system according to any of the preceding claims, characterized in that the image capture means (1) have autofocus and distance measurement means a! autofocus point, said image capture means {1) being configured to send to the data processing means, together with the captured images, the corresponding distance to the autofocus point of said images; and because the tactile stimulation means (3) are additionally configured to receive, together with the processed signals, the corresponding distance to the autofocus point and convert said distance into tactile sensations interpretable by the user (5) to obtain the corresponding distance to the point of autofocus.
8. Sistema de visión táctil portable según la reivindicación 7, caracterizado porque el menos un estimulador está configurado para aplicar las sensaciones táctiles correspondientes a la distancia al punto de autoenfoque en una hilera de puntos de estimulación (12) de la matriz de estimulación táctil. 8. Portable touch vision system according to claim 7, characterized in that the least one stimulator is configured to apply the tactile sensations corresponding to the distance to the autofocus point in a row of stimulation points (12) of the tactile stimulation matrix.
9. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de estimulación táctil (3) están configurados para efectuar una estimulación vibrotáctil. 9. Portable touch vision system according to any one of the preceding claims, characterized in that the tactile stimulation means (3) are configured to perform a vibratile stimulation.
10. Sistema de visión táctil portable según la reivindicación anterior, caracterizado porque comprende en cada punto de estimulación (12) un elastómero dieléctrico o iónico para efectuar la estimulación táctil mecánica por presión. 10. Portable touch vision system according to the preceding claim, characterized in that it comprises at each point of stimulation (12) a dielectric or ionic elastomer to effect mechanical tactile stimulation by pressure.
11. Sistema de visión táctil portable según lá reivindicación 9, caracterizado porque comprende medios de inyección de aire a presión configurados para efectuar la estimulación táctil mecánica por presión. 11. Portable touch vision system according to claim 9, characterized in that it comprises pressurized air injection means configured to perform mechanical tactile pressure stimulation.
12. Sistema de visión táctil portable según la reivindicación 1, caracterizado porque el al menos un estimulador comprende, para efectuar la estimulación táctil por12. Portable touch vision system according to claim 1, characterized in that the at least one stimulator comprises, for performing tactile stimulation by
inyección de aire a presión: pressurized air injection:
- una pluralidad de conductos (30), en número n ó m en función de si están asociados a las n filas ó a las m columnas de la matriz de estimulación táctil;  - a plurality of ducts (30), in number n or m depending on whether they are associated with the n rows or m columns of the touch stimulation matrix;
- una pluralidad de placas (33), en número m en caso de que haya n conductos (30) o en número n en caso de que haya m conductos (30), asociados en cada caso a las m columnas o a las n filas de la matriz de estimulación táctil; ·  - a plurality of plates (33), in number m in case there are n ducts (30) or in number n in case there are m ducts (30), associated in each case with the m columns or n rows of the touch stimulation matrix; ·
- una pluralidad de orificios (31 ), tantos como placas (33), en cada conducto - a plurality of holes (31), as many as plates (33), in each duct
. (30); . (30);
- una pluralidad de aberturas (34), tantas como conductos (30), en cada placa (33);  - a plurality of openings (34), as many as ducts (30), in each plate (33);
- una nanoválvula (32) acoplada a cada conducto (30) y configurada para inyectar aire cuando se produce su activación; y  - a nanovalve (32) coupled to each duct (30) and configured to inject air when activation occurs; Y
, - un nanomotor (35) por cada placa (33), cada nanomotor (35) configurado para, cuando se produce su activación, accionar la correspondiente placa (33) para hacer coincidir las aberturas (34) de dicha placa (33) con los orificios (31 ) de los diferentes conductos (30); : , - a nanomotor (35) for each plate (33), each nanomotor (35) configured to, when activated, actuate the corresponding plate (33) to match the openings (34) of said plate (33) with the holes (31) of the different ducts (30); :
estando el al menos un estimulador configurado para, en caso de tener que efectuar una estimulación táctil mecánica en un punto de estimulación (i,j), correspondiente a la fila i y la columna j, activar la correspondiente microválvula (32) y el correspondiente micromotor (35)vpara inyectar aire sobre la piel del usuario (5) en dicho punto de estimulación (i,j). the at least one stimulator being configured to, in case of having to perform a mechanical tactile stimulation at a stimulation point (i, j), corresponding to row i and column j, activate the corresponding microvalve (32) and the corresponding micromotor (35) v to inject air into the user's skin (5) at said stimulation point (i, j).
13. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el al menos un estimulador dispone, para cada punto de estimulación (12), de más de dos niveles de estimulación táctil mecánica diferente, cada nivel asociado a una tonalidad de color diferente. 13. Portable touch vision system according to any of the preceding claims, characterized in that the at least one stimulator has, for each stimulation point (12), of more than two levels of different mechanical tactile stimulation, each level associated with a different color hue.
14. Sistema de visión táctil portable según la reivindicación anterior, caracterizado porque cada nivel de estimulación se obtiene según al menos una cualquiera de las siguientes formas: 14. Portable touch vision system according to the preceding claim, characterized in that each level of stimulation is obtained in at least one of the following ways:
- en función de la amplitud de la presión ejercida en el punto de estimulación - depending on the amplitude of the pressure exerted at the point of stimulation
■ (12); ■ (12);
- en función de la frecuencia de vibración ejercida por un actuador en el punto de estimulación (12);  - depending on the frequency of vibration exerted by an actuator at the point of stimulation (12);
- en función de la duración de los pulsos de la señal de excitación de un actuador en el punto de estimulación (12).  - depending on the duration of the pulses of the excitation signal of an actuator at the stimulation point (12).
15. Dispositivo de estimulación táctil portable para sistemas de visión táctil,. siendo dicho dispositivo de estimulación táctil (3) fijable al cuerpo de un usuario (5) y comprendiendo al menos un estimulador, cada estimulador comprendiendo a su vez una matriz de estimulación táctil con nxm puntos de estimulación (12), estando configurados dicho dispositivo de estimulación táctil (3) para recibir unas señales procesadas a partir de unas imágenes captadas por unos medios de captura de imágenes (1) y convertirlas en sensaciones táctiles perceptibles por el usuario (5) y aplicarlas sobre su piel en los puntos de estimulación (12) seleccionados para obtener ün reconocimiento táctil de las imágenes captadas, caracterizado porque dicho dispositivo de estimulación táctil (3) está configurado para proporcionar en los puntos de estimulación (12) una estimulación táctil mecánica, y porque la resolución de la matriz de estimulación táctil es tal que se cumple que n>20 y m 2Q. 15. Portable touch stimulation device for touch vision systems ,. said tactile stimulation device (3) being fixed to the body of a user (5) and comprising at least one stimulator, each stimulator also comprising a tactile stimulation matrix with nxm stimulation points (12), said device being configured tactile stimulation (3) to receive signals processed from images captured by means of image capture (1) and convert them into tactile sensations perceptible by the user (5) and apply them on his skin at the stimulation points (12 ) selected to obtain a tactile recognition of the captured images, characterized in that said tactile stimulation device (3) is configured to provide a mechanical tactile stimulation at the stimulation points (12), and because the resolution of the tactile stimulation matrix is such that it is true that n> 20 and m 2Q.
16. Dispositivo de estimulación táctil portable según la reivindicación 15, caracterizado porque los medios de estimulación táctil (3) comprenden dos estimuladores, fijables en lados diferentes del cuerpo del usuario (5) y configurados para recibir cada uno las señales procesadas provenientes de una cámara de vídeo diferente. . 16. Portable touch stimulation device according to claim 15, characterized in that the touch stimulation means (3) comprise two stimulators, fixed on different sides of the user's body (5) and configured to each receive the processed signals from a camera of different video. .
17. Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de ías reivindicaciones 15 a 16, caracterizado porque los medios de estimulación táctil (3) están encargados de aplicar la estimulación táctil en al menos una mano o un brazo del usuario. 17. Portable touch stimulation device according to any one of claims 15 to 16, characterized in that the touch stimulation means (3) are responsible for applying touch stimulation on at least one hand or one arm of the user.
18. Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 15-17, caracterizado porque está configurado para efectuar un refresco de la aplicación de las sensaciones táctiles sobre la piel del usuario (5) según un período de refresco entre 100ms y 300ms. 18. Portable touch stimulation device according to any of claims 15-17, characterized in that it is configured to effect a refresh of the application of tactile sensations on the user's skin (5) according to a refresh period between 100ms and 300ms.
19. Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de . las reivindicaciones 15-18, caracterizado porque el al menos un estimulador dispone, para cada punto de estimulación (12), de más de dos niveles de estimulación táctil mecánica, cada. nivel asociado a una tonalidad de color diferente. 19. Portable touch stimulation device according to any of. claims 15-18, characterized in that the at least one stimulator has, for each stimulation point (12), more than two levels of mechanical tactile stimulation, each. level associated with a different color hue.
20. Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 15-19, caracterizado por que dispone, en cada punto de estimulación (12), de un elastomero dieléctrico actuador (23) con un primer (22) y segundo (22') electrodo en los que aplicar un voltaje de activación para provocar la estimulación táctil mecánica, y por que el dispositivo adicionalmente comprende: 20. Portable touch stimulation device according to any of claims 15-19, characterized in that it has, at each stimulation point (12), a dielectric actuator elastomer (23) with a first (22) and a second (22 ') electrode in which to apply an activation voltage to cause mechanical tactile stimulation, and why the device additionally comprises:
- un circuito de conmutación de alta tensión (27) para la aplicación de las tensiones a los electrodos (22,22 ') de los elastómeros dieléctricos actuadores (23);  - a high voltage switching circuit (27) for the application of the voltages to the electrodes (22,22 ') of the dielectric actuator elastomers (23);
- un circuito de activación de tensión (26) conectado al circuito de conmutación de alta tensión (27) y configurado, cuando se selecciona para excitar al menos un elastomero dieléctrico actuador (E3c,E6C,Eac) de la matriz de estimulación táctil (24) situado en la columna de activación común (Cc) y en al menos una fila de activación (!¾,¾, ¾), para: - a voltage activation circuit (26) connected to the high voltage switching circuit (27) and configured, when selected to drive at least one dielectric elastomer actuator (E 3 c, E 6C , Eac) of the stimulation matrix touch (24) located in the common activation column (C c ) and in at least one activation row (! ¾, ¾, ¾), for:
· aplicar, por medio del circuito de conmutación de alto voltaje (27), una tensión de activación de la fila (V3) al primer electrodo (22) de todos los elastómeros dieléctricos actuadores (23) situados en la al menos una fila de activación (R3,R6,R8);· Apply, by means of the high voltage switching circuit (27), an activation voltage of the row (V3) to the first electrode (22) of all the actuating dielectric elastomers (23) located in the at least one activation row (R 3 , R 6 , R 8 );
• aplicar, por medio del circuito de conmutación de alto voltaje (27), una tensión de activación de la columna (V0) en el segundo electrodo (22') de todos ios elastómeros dieléctricos actuadores (23) situados en la columna de activación común (Cc); • apply, by means of the high-voltage switching circuit (27), a column activation voltage (V0) on the second electrode (22 ') of all the actuating dielectric elastomers (23) located on the common activation column (DC);
• aplicar, por medio del circuito de conmutación de alto voltaje (27), un voltaje común de fila (V1 ) en el primer electrodo (22) de los elastómeros dieléctricos actuadores (23) situados en todas las filas de la matriz de estimulación táctil (24) excepto en la a! menos, un fila de activación (R3,R6,Rñ); • aplicar, por medio del circuito de conmutación de alto voltaje (27), una tensión de columna común (V2) para el segundo electrodo (22') de los elastómeros dieléctricos actuadores (23) situados en todas las columnas de la matriz de estimulación táctil (24) excepto en la columna de activación (Cc). • apply, by means of the high voltage switching circuit (27), a common row voltage (V1) on the first electrode (22) of the dielectric actuator elastomers (23) located in all rows of the touch stimulation matrix (24) except in the a! less , one activation row (R 3 , R 6 , R ñ ); • apply, by means of the high voltage switching circuit (27), a common column voltage (V2) for the second electrode (22 ') of the actuating dielectric elastomers (23) located in all the columns of the stimulation matrix touch (24) except in the activation column (C c ).
21. Dispositivo de estimulación táctil portable según la reivindicación 20, en donde la columna de voltaje de activación (V0) es de 0 voltios y el voltaje de la activación de la fila (V3), tensión de línea común (V1 ) y la tensión de la columna 21. Portable touch stimulation device according to claim 20, wherein the column of activation voltage (V0) is 0 volts and the activation voltage of the row (V3), common line voltage (V1) and voltage of the column
V 2V  V 2V
común (V2) son tales que Vx = -† · (1 + x) , V2 =—^- (1 - x) con V3> V2> V1 > V0 y |x| menor que 0,5. common (V2) are such that V x = - † · (1 + x), V 2 = - ^ - (1 - x) with V3>V2>V1> V0 y | x | less than 0.5.
22. Dispositivo dé estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 20-21 , donde el voltaje de la activación de la fila (V3), tensión de la activación de la columna (V0), tensión de línea común (V1 ) y la tensión de la columna común (V2) son tales que |V3-V2| es sustancialmenté igual a jV2-V1 | y sustancialmepte igual a |V1-V0|. 22. Portable touch stimulation device according to any of claims 20-21, wherein the voltage of the row activation (V3), column activation voltage (V0), common line voltage (V1) and the voltage of the common column (V2) are such that | V3-V2 | is substantially equal to jV2-V1 | and substantially equal to | V1-V0 |.
23. Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 20-22, que comprende además un generador de tensiones de referencia (28) para generar la tensión de la activación de la fila (V3), tensión de la activación de la columna (V0), tensión de línea común (V1 ) y la tensión de la columna común (V2). 23. Portable touch stimulation device according to any of claims 20-22, further comprising a reference voltage generator (28) for generating the voltage of the activation of the row (V3), voltage of the activation of the column ( V0), common line voltage (V1) and common column tension (V2).
24. Dispositivo de estimulación táctil portable según la reivindicación 23, donde el generador de tensiones de referencia (28) comprende una fuente de tensión de alimentación principal (Vcc) y un divisor de tensión (94), que a su vez comprende una pluralidad de resistencias (93), cada una encargada de establecer la referencia a un transistor PNP (90) y un transistor NPN (91 ), en una configuración de seguidor de emisor, con sus emisores juntos como voltaje de salida. 24. Portable touch stimulation device according to claim 23, wherein the reference voltage generator (28) comprises a main supply voltage source (Vcc) and a voltage divider (94), which in turn comprises a plurality of resistors (93), each in charge of establishing the reference to a PNP transistor (90) and an NPN transistor (91), in a transmitter follower configuration, with their emitters together as output voltage.
25. Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 20-24, que comprende además: - para cada fila de la matriz de estimulación táctil (24), un conjunto de terminales fila bloque controlado por un conjunto de filas de la, señal de control (VSRI ,VSR2,VSR3) para la aplicación de la tensión de la activación de la fila (V3); 25. Portable touch stimulation device according to any of claims 20-24, further comprising: - for each row of the touch stimulation matrix (24), a set of row block terminals controlled by a set of rows of the control signal (VSRI, V SR 2, VSR3) for the application of the activation voltage of the row (V3);
- para cada columna de la matriz de estimulación táctil (24), un conjunto de terminales de columna bloque controlado por un conjunto de filas de la señal de control (VSci,VSc2.Vsc3) para la aplicación de la tensión de la activación de la columna (V0); - for each column of the touch stimulation matrix (24), a set of block column terminals controlled by a set of rows of the control signal (V S ci, V S c2.Vsc3) for the application of the voltage of column activation (V0);
- un bloque de reseteo de filas de terminal controlada por una señal de control de reset de filas (VRR) para la aplicación de la tensión de línea común (V1 ); - a terminal row reset block controlled by a row reset control signal (V RR ) for the application of the common line voltage (V1);
- un bloque de reseteo de columnas de terminal controlado por una señal de control de reset. de columnas (VRC) para la aplicación de la tensión de ta columna común (V2). - - a terminal column reset block controlled by a reset control signal. of columns (V RC ) for the application of the tension of the common column (V2). -
26. - Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 15-25, que comprende: 26. - Portable touch stimulation device according to any of claims 15-25, comprising:
- una matriz de elastómeros dieléctricos actüadores (23) formada por:  - a matrix of dielectric elastomers actuators (23) formed by:
• una matriz de electrodos superiores (22) conectados en filas (40); • an array of upper electrodes (22) connected in rows (40);
• una matriz de electrodos inferiores (22') enfrentados a ios electrodos superiores (22) y conectados en columnas (41 ); y • a matrix of lower electrodes (22 ') facing the upper electrodes (22) and connected in columns (41); Y
· una capa de elastómero dieléctrico (21) situado entre la matriz de electrodos superiores (22) y la matriz de electrodos inferiores (22');  · A layer of dielectric elastomer (21) located between the upper electrode array (22) and the lower electrode array (22 ');
- una capa pasiva superior (48) e inferior (48') que respectivamente recubren superior e inferiormente la matriz de elastómeros dieléctricos actüadores (23);  - an upper (48) and lower (48 ') passive layer that respectively cover the dielectric actuator elastomers (23) upper and lower;
- una placa de circuito impreso (47) que dispone de una pluralidad de terminales eléctricos (49) conectados eléctricamente con las filas (40) y columnas (41 ) de electrodos (22,22') de la matriz de elastómeros dieléctricos actüadores (23);  - a printed circuit board (47) having a plurality of electrical terminals (49) electrically connected with the rows (40) and columns (41) of electrodes (22,22 ') of the dielectric dielectric elastomer matrix (23 );
- una matriz de elementos actüadores (45,45') parcialmente embebidos en una capa de soporte (46) situada sobre la capa pasiva superior (48), estando una parte de dichos elementos actüadores enfrentados a los eléctrodos superiores (22) y sobresaliendo la parte opuesta de la capa de soporte (46).  - a matrix of actuator elements (45,45 ') partially embedded in a support layer (46) located on the upper passive layer (48), a part of said actuator elements being facing the upper electrodes (22) and the protruding opposite part of the support layer (46).
27. - Dispositivo de estimulación táctil portable según la reivindicación 26, donde los elementos actüadores son unos pines (45), estando la base de dichos pines actuadores (45a) enfrentados a los electrodos superiores (22) y sobresaliendo la cabeza de dichos pines actuadores (45b) de la capa de soporte (46). 27. - Portable touch stimulation device according to claim 26, wherein the actuator elements are pins (45), the base of said pins being actuators (45a) facing the upper electrodes (22) and the head of said actuator pins (45b) protruding from the support layer (46).
. .
28.- Dispositivo de estimulación táctil portable según la reivindicación 27, donde la base (45a) y la cabeza (45b) de los pines actuadores son circulares, siendo el diámetro de la base (45a) mayor que el diámetro de la cabeza (45b). 28.- Portable tactile stimulation device according to claim 27, wherein the base (45a) and the head (45b) of the actuator pins are circular, the diameter of the base (45a) being greater than the diameter of the head (45b ).
29. - Dispositivo de estimulación táctil portable según la reivindicación 26, donde los elementos actuadores son esféricos (45').29. - Portable touch stimulation device according to claim 26, wherein the actuator elements are spherical (45 ').
/ /
30. - Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 29, que comprende una matriz de soportes inferiores (44) dispuestos sobre la placa de circuito impreso (47) y enfrentados a los electrodos inferiores (22'), y encargados de generar una compresión de la capa pasiva inferior (48') en una zona de compresión (51) sustancial mente centrada con respecto al electrodo inferior (22').  30. - Portable touch stimulation device according to any one of claims 26 to 29, comprising a matrix of lower supports (44) arranged on the printed circuit board (47) and facing the lower electrodes (22 '), and charged of generating a compression of the lower passive layer (48 ') in a compression zone (51) substantially centered with respect to the lower electrode (22').
31. - Dispositivo de estimulación táctil portable según la reivindicación 30, donde los soportes inferiores (44) son semiesféricos. 31. - Portable touch stimulation device according to claim 30, wherein the lower supports (44) are hemispherical.
- -
32. - Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 31, donde la conexión eléctrica de cada terminal eléctrico (49) de la placa de circuito impreso (47) con la fila (40) o columna (41 ) de electrodos (22,22') se realiza. a través de una terminación de conexión (50) situada en un extremo de la fila (40) o columna (41) correspondiente. 32. - Portable touch stimulation device according to any of claims 26 to 31, wherein the electrical connection of each electrical terminal (49) of the printed circuit board (47) with the row (40) or column (41) of electrodes (22,22 ') is performed . through a connection termination (50) located at one end of the corresponding row (40) or column (41).
33. - Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 32, donde las capas pasivas (48,48') están dispuestas estiradas sobre la placa de circuito impreso (47). 33. - Portable touch stimulation device according to any one of claims 26 to 32, wherein the passive layers (48,48 ') are arranged stretched over the printed circuit board (47).
34. - Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 33, donde los electrodos (22,22') son circulares. 34. - Portable touch stimulation device according to any one of claims 26 to 33, wherein the electrodes (22,22 ') are circular.
35. - Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 34, donde la capa de soporte (46) es de silicona. 35. - Portable touch stimulation device according to any of claims 26 to 34, wherein the support layer (46) is made of silicone.
36. - Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 26-35, donde las capas pasivas (48,48') son de silicona. 36. - Portable touch stimulation device according to any one of claims 26-35, wherein the passive layers (48.48 ') are made of silicone.
37. - Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones .26-36, donde las filas (40) de electrodos superiores (22) y las columnas (41 ) de electrodos inferiores (22') están dispuestas perpendicularmente. 37. - Portable touch stimulation device according to any one of claims .26-36, wherein the rows (40) of upper electrodes (22) and the columns (41) of lower electrodes (22 ') are arranged perpendicularly.
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