DISPOSITIVO PASA-PÁGINAS AUTOMÁTICO QUE EMPLEA UN BRAZO ARTICULADO MECATRÓNICO.

La presente invención se refiere a un dispositivo pasa-páginas que implementa como elemento móvil un brazo (6) articulado mecatrónico,

capaz de pasar páginas (13) en ambos sentidos, de manera automática y permitiendo también el paso de páginas de manera manual. Comprende un sistema mecatrónico que incluye un conjunto de actuadores eléctricos, eslabones (3, 5, 8) y articulaciones (2, 4, 7), dispuestos a manera de brazo (6) mecánico articulado, capaz de pasar automáticamente hojas (13) de un libro (10) hacia delante y hacia atrás, donde el libro (10) puede ser uno adaptado o una carpeta especialmente construida para portar hojas sueltas. El dispositivo de la invención es apropiado para ser usado, por ejemplo, por músicos, personas con discapacidad física, o en cualquier otra situación donde se requiera pasar páginas de un material impreso de manera automática y manual.

Dispositivo pasa-páginas automático que emplea un brazo articulado mecatrónico.

SECTOR DE LA TÉCNICA

El dispositivo de la presente invención se refiere a sistemas mecatrónicos de servicios no industriales ni de investigación científica, y más específicamente se refiere a un dispositivo pasa-páginas que implementa como elemento móvil para el paso de las páginas un brazo articulado mecatrónico, capaz de pasar páginas en ambos sentidos de manera automática y permitiendo también el paso de manera manual.

ESTADO DE LA TÉCNICA

La necesidad de pasar automáticamente las páginas de un material escrito, como las partituras musicales, existe desde hace más de un siglo. Patentes como US151159A1 ("Music leaf-turner", Rinderknecht, 1874) y US425810A1 ("Leaf Turner", Leevey, 1890) presentan fechas que así lo demuestran. Los sistemas descritos en estos documentos desvelan mecanismos para pasar de forma automática páginas, como por ejemplo, de partituras musicales, sin ocupar las manos en ello. Desde entonces y de forma continua en el tiempo hasta la actualidad, se han propuesto soluciones al mismo problema. Algunas invenciones se basan en sistemas mecánicos que emplean varillas intercaladas entre las hojas de un libro, conectadas cada una a un brazo giratorio, con ejes concéntricos, que al girar arrastran la hoja consigo hasta el otro lado del libro, como en las patentes GB190825951A ("An Improved Apparatus for Turning the Leaves of Music and the like", Raymond, 1908) y US6215058B1 ("Remote controlled page turner utilizing a plurality of movable fingers", Molchak, 2001) , notablemente distanciadas en tiempos de publicación. También, desde hace más de un siglo, se propuso la versión donde en vez de varillas son empleadas planchas metálicas, como en la patente GB190626479A ("Music Page-turner", Bienbach, 1906) . Las fechas de estas patentes indican que este tipo de solución tiene por lo menos 100 años de antigüedad, y que actualmente se siguen considerando como soluciones al problema. Otras versiones más recientes mueven las varillas de manera lineal, en vez de circularmente, como en la patente US723887281 ("Music page score Turner'', Edwards, 2007) .

Otra solución distinta emplea una espiral donde la última espira es más bien alargada y las hojas del libro se insertan en las espiras, que al girar va liberando las hojas para finalmente ser pasadas al otro lado del libro por la espira alargada, como en US3277596A1 ("Mechanical page-turner'', Sachar, 1966) .

Una solución frecuentemente encontrada consiste en un mecanismo de transporte con correa y polea, que arrastra elementos que manipulan las paginas del libro, como en US2005120601A1 ("Automatic page Turner with Belt drive element", Sadegh, 2005) , o también el mecanismo de selección de anillos giratorios concéntricos con hoja acoplada, similar al de las varillas con eje concéntrico, como en US2006060064A1 ("Motorized page Turner", Berg, 2006) .

Otro mecanismo común emplea rodillos que al apoyarse sobre una hoja, la arrastra y dobla por encima del rodillo, para que luego un mecanismo desplace el rodillo, que a su vez desplaza a la hoja, como en US4160334A 1 ("Reversible page Turner'', Willis, 1979) y en GB2436832A ("Page turner for encased book", Sinclair, 2007) . Estos mecanismos suelen emplear implícitamente un brazo mecánico con capacidades simples que desplaza al rodillo de un lado al otro, aunque también existen sistemas que emplean explícitamente un brazo mecánico para la tarea de manipulación de las hojas, como en US1653634A1 ("Page turner for music notebooks", Koop, 1927) , que implementa un brazo que se mueve de un lado a otro, con 1 sola articulación, y mediante un imán permanente en el extremo atrae una chapa metálica instalada en cada hoja para moverla con el brazo, o como en US2005230592A 1 ("Automated page Turner", Tilinghast, 2005) donde un brazo articulado levanta la pagina empleando fricción y otro mecanismo aparte se encarga de pasar la página.

Se observa que en ocasiones se emplea algún tipo de dispositivo instalado en el libro o las páginas para facilitar la manipulación de éstas, o también se emplean hojas especialmente diseñadas para instalarle las hojas sueltas de papel que se desean leer, como en el caso de GR1005099B ("Page Turner for musical scripts set on a music-stand and related uses of the same", 2006) .

Existen soluciones donde se implementa un sistema de agarre de la página que no requiere nada especial instalado en ella, como el caso de US2005145097A1

("Automatic page turner with turnstile element", Wolberg, 2005) , donde se emplea un

elemento de succión para levantar la hoja, instalado en un brazo mecánico simple,

permitiendo introducir bajo ésta el mecanismo que permitirá pasarla, en éste caso

usando un disco seccionado, instalado en el centro del libro. Este mismo inventor,

5 posteriormente, modifica su invención para convertirla en un producto comercial con

patente US2007285742 ("Eiectronic Page Turner with lmproved Pickup Mechanism",

Wolberb, 2007) . Este producto mecatrónico se comercializa, a fecha de enero de

2008, por la empresa "Pageflip lnc.", siendo un producto de bajo costo, dimensiones

reducidas y que funciona correctamente con libros normales.

1O Existen otros sistemas pasa-páginas comerciales basados exclusivamente en

un soporte electrónico, como el producto comercial "MuseBook" de la empresa

"AMuseTec Co.", donde un monitor de ordenador muestra en su pantalla la

información digitalizada de las páginas que se desean ver y por medio de distintas

interfaces es posible pasar las páginas digitales en pantalla. A nivel comercial

15 existen otros sistemas pasa-páginas mecatrónicos como el "GEWA Page Turner

BLV-6" de la empresa "ZYGO Industries, lnc.", el "Touch Turner" de la empresa

"TouchTurner", o el "Fiip Automatic Page Turner" de la empresa "AbleNet".

La mayoría de Jos sistemas mecánicos y mecatrónicos conocidos presentan

el inconveniente de ser costosos, voluminosos, o de requerir un cierto nivel de

20 conocimiento técnico para su uso. En otros casos, como el PageFiip, el sistema

resulta de dimensiones reducidas, de manejo sencillo, y funcional, pero limitado su

empleo a material de lectura con hojas unidas a manera de libro. Visto desde el

punto de vista del fabricante, estos sistemas presentan un gran número de partes

móviles, ejes, pivotes y engranajes que deben fabricarse y ensamblarse con

25 precisión, con la asociada dificultad y coste de fabricación.

Por otra parte, los sistemas puramente electrónicos requieren de un

computador personal y de su monitor, y consecuentemente de las destrezas

mínimas del usuario para operar éstas tecnologías. Estos sistemas completamente

electrónicos, que los hay muy sofisticados y con altas prestaciones, presentan el

30 inconveniente de que al ofrecer el material de lectura por medio de un monitor

electrónico, generalmente es más incómodo de leer que el papel normal, con los

problemas asociados de legibilidad bajo ciertas condiciones comunes de iluminación

ambiente y fatiga de la vista.

Desde el punto de vista del músico usuario, es común que los músicos empleen con frecuencia copias de las partituras en vez del libro original, por razones tan diversas y válidas como: evitar transportar un libro entero cuando solo se necesitan pocas páginas de él, o porque se desea colocar en el atril solo las partituras que se van a ejecutar, en vez de colocar varios libros de partituras, o simplemente porque es más conveniente disponer de copias de partituras que puedan ser manipuladas, cortadas, empalmadas y dispuestas en el atril de la manera más cómoda posible para el ejecutante de la música, entre otras muchas razones.

Sigue existiendo, entonces, la necesidad de proveer un sistema pasa-paginas que ofrezca características especialmente adaptadas al usuario dentro de un sector de los músicos, así como la necesidad de reducir la complejidad de fabricación y ensamblaje del sistema, desde el punto de vista del fabricante, para reducir costos de fabricación. Este sistema pasa-páginas debe ofrecer la capacidad de pasar de forma automática las hojas, así como también debe permitir pasar las hojas a mano, en ambos sentidos, de manera natural y sin complicaciones. Debe ser capaz también de pasar hojas sueltas, y debe permitir que las hojas se instalen y remuevan con facilidad.

La idea básica de esta invención es la realización de un sistema pasa-páginas que implementa como elemento móvil un brazo articulado mecatrónico, de bajo coste de fabricación y fácil ensamblaje, de reducidas dimensiones y de uso sencillo, capaz de pasar páginas en ambos sentidos, de manera automática...

1. Dispositivo pasa-páginas que implementa como elemento móvil un brazo articulado (6, 24) mecatrónico capaz de pasar páginas (13, 28) en ambos sentidos, que comprende:

a. Un soporte (16, 26) en el que se instala un libro o carpeta (10) Y la base (1, 17) del brazo articulado (6, 24) ,

b. Un sistema mecatrónico articulado con forma de brazo articulado (6, 24) ,

c. Un mecanismo ajustable de fijación de la base (1, 17) del brazo articulado (6, 24) al soporte (16, 26) ,

d. Un sistema de activación (11, 39, 40, 41) del dispositivo pasa-páginas,

e. Un sistema electrónico de control (12, 36) ,

y está caracterizado porque:

a. El usuario tiene la opción de:

1. Realizar el pase de página (13, 28) de manera automática

empleando el sistema de activación (11, 39, 40, 41) ,

11. Realizar el pase de página (13, 28) de manera manual (como si se

tratase de un libro normal) sin necesidad de reajustar o modificar el

sistema,

b. El brazo articulado (6, 24) :

1. Puede operar con su base (1, 17) instalada sobre la estructura (16)

del sistema pasa-páginas, como por ejemplo y sin limitar las

posibilidades, en la zona central superior con relación a la carpeta

(10) ,

11. Porta un elemento de agarre (9, 25) de página (13, 28) ,

c. El sistema electrónico de control (12, 36) :

1. Controla el movimiento del brazo articulado (6, 24) Y del elemento

de agarre (9, 25) .

11. Analiza e interpreta las señales internas del sistema (como por

ejemplo, y sin limitar las posibilidades, voltajes, corrientes eléctricas

de los motores (37, 38) Y posiciones de las articulaciones (2, 4, 7,

18, 20».

111. Analiza e interpreta las señales del sistema de activación (11, 39,

40, 41) ,

2 Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de agarre

(9, 25) al moverse pasa por los siguientes puntos, determinados

automáticamente por el sistema electrónico de control (12, 36) interpretando las

señales internas medidas durante el movimiento del brazo articulado (6, 24)

cuando éste y/o el elemento de agarre (9, 25) hace (n) contacto con el libro o

carpeta (10) :

a. Un punto inicial que se encuentra sobre la pila de hojas (14, 32) a un lado

del libro o carpeta (10) , donde el elemento de agarre (9, 25) puede coger

una página (13, 28) ,

b. Un punto final que se encuentra sobre la pila de hojas (14, 32) del otro

lado del libro o carpeta (10) , aproximadamente simétrico al punto anterior

con respecto al eje central del libro o carpeta (10) , donde el elemento de

agarre (9, 25) puede soltar la página (13, 28) después de pasarla de un

lado al otro del libro o carpeta (10) .

3 Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado

porque el movimiento del elemento de agarre (9, 25) se puede realizar en

ambos sentidos.

4 Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado

porque el brazo articulado (6, 24) y/o el elemento de agarre (9, 25) se

posiciona (n) para no interferir el movimiento manual de pase de páginas (13, 28)

del libro o carpeta (10) después de un movimiento automático de pase de página

(13, 28) .

5 Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado

porque el sistema para coger las páginas (28) comprende:

a. Un (os) elemento (s) separador (es) (29) de página (28) instalado (s) en el

borde de cada página (28) del libro o carpeta (10) , cerca de la zona donde

el elemento de agarre (25) la coge,

b. Un eslabón (23) en el extremo del brazo articulado (24) , que presenta una

forma aplanada, que se conecta al eslabón precedente (21) mediante una

articulación (22) con rotación libre (pasiva) limitada mecánicamente a

unos +45 grados de la posición central permitiéndole orientarse

automáticamente de forma paralela a la superficie de la página (28) al hacer contacto con ella, en el que se instala el elemento de agarre (25) ,

c. Un elemento de agarre (25) pasivo que:

1. Presenta dos varillas (33) fijadas una a cada lado del eslabón (23)

en el que están instaladas, de longitud menor que la de dicho eslabón (23) y paralelas a éste y al eje de la articulación (22) .

11. Presenta una articulación (22) cuyo eje de giro es paralelo al eje de inserción de las varillas (33) bajo las páginas (28) ,

111. Para coger una página (28) se acciona el brazo articulado (24)

hasta insertar una de las varillas (33) en el borde inferior de la página (28) del tope de la pila (32) de páginas en la zona donde se encuentra el separador (29) , quedando el lado aplanado del eslabón (23) en contacto con el borde superior de dicha página (28) .

IV. Para liberar la página (28) cogida se acciona el brazo articulado (24) hasta dejar de hacer contacto con ésta.

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Figura 2

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Figura 3

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Figura 5

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MáquinaI de estados

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Módulos de control, de interfaces de señal

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Monitor de Motor 1

Monitor de