[發(fā)明專(zhuān)利]多重自由度系統(tǒng)的思維使能免提控制

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210595729.9
• 申請(qǐng)日: 2012-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103294188A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·馬桑;K·J·康納;D·埃爾多穆斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 霍尼韋爾國(guó)際公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F3/01
• 分類(lèi)號(hào): G06F3/01
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔣駿;李浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及控制系統(tǒng)，更具體地涉及一種對(duì)相對(duì)復(fù)雜的多重自由度系統(tǒng)進(jìn)行思維使能的免提控制的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

人機(jī)交互，尤其是人與計(jì)算機(jī)的交互，已變成由圖形用戶接口(GUI)所主導(dǎo)。典型的圖形用戶接口實(shí)現(xiàn)了所謂的“WIMP”(窗口，圖標(biāo)，菜單，定位設(shè)備)范式或更近期的觸摸屏范式。然而，變得越來(lái)越明顯的是，這些傳統(tǒng)的人機(jī)接口范式在一些操作環(huán)境中顯示出重大缺陷。例如，在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，在軍事人員也可能需要手動(dòng)操作比如武器的一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的情況下，通過(guò)這些范式是難以進(jìn)行交互的。這些人機(jī)接口范式在無(wú)人駕駛交通工具操作的環(huán)境下也可能是繁瑣而復(fù)雜的。對(duì)可能同時(shí)包括車(chē)輛和飛行器的這些交通工具的控制，其中可以依托于分布于大面積上的顯示器和控制裝置。

近年來(lái)，各種各樣的免提人-計(jì)算機(jī)接口范式已被開(kāi)發(fā)出來(lái)。其中一個(gè)這樣的范式實(shí)現(xiàn)了眼-腦電波通信系統(tǒng)。通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)，腦電圖(EEG)傳感器被布置在人身上并且視覺(jué)刺激被呈現(xiàn)給此人。EEG傳感器是用來(lái)識(shí)別特定的視覺(jué)刺激，人無(wú)需必須指引眼睛凝視就會(huì)即刻凝視該刺激或視覺(jué)關(guān)注該刺激。被凝視或被關(guān)注的視覺(jué)刺激可能例如對(duì)應(yīng)于特定的指令。該指令可用于移動(dòng)機(jī)器人代理的組件。雖然這種范式對(duì)現(xiàn)有的圖形用戶接口范式呈現(xiàn)出潛在的改善，但迄今為止所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)控制仍是相當(dāng)簡(jiǎn)單的單一自由度系統(tǒng)和設(shè)備，而不是更復(fù)雜的多重自由度系統(tǒng)和設(shè)備。

語(yǔ)音接口已被視為免提控制的解決方案，但它們不適用于嘈雜的環(huán)境或口頭交流是作業(yè)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分的環(huán)境。手勢(shì)需要使用手，而凝視追蹤需要具有有限視場(chǎng)的相機(jī)，并且該相機(jī)在明亮的陽(yáng)光下表現(xiàn)不佳。

鑒于上述情況，清楚的是，應(yīng)用了計(jì)算技術(shù)的任務(wù)環(huán)境的多樣性提出了對(duì)靈活地跨系統(tǒng)和任務(wù)環(huán)境應(yīng)用的人機(jī)接口范式的需要。還需要有一種免提范式，該范式可以用相對(duì)于復(fù)雜的多重自由度系統(tǒng)和設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明致力于這些需求中的一個(gè)或多個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于控制多重自由度系統(tǒng)的裝置包括用戶接口、多個(gè)生物電傳感器、處理器和系統(tǒng)控制器。用戶接口被配置為生成多個(gè)刺激給用戶。每個(gè)生物電傳感器被配置為在用戶正接收刺激時(shí)獲得和施加來(lái)自用戶的多個(gè)穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位(SSVEP)信號(hào)。該處理器被耦合以從EEG傳感器接收多個(gè)SSVEP信號(hào)，并被配置為在接收到多個(gè)SSVEP信號(hào)時(shí)確定系統(tǒng)命令以及施加代表其的系統(tǒng)命令信號(hào)。系統(tǒng)控制器被耦合用以接收該命令信號(hào)并被配置為在接收該命令信號(hào)時(shí)生成使多重自由度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)命令的多個(gè)組件命令。

在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于控制多重自由度系統(tǒng)的方法，其中包括在視覺(jué)接口上向用戶顯示多個(gè)視覺(jué)刺激。當(dāng)用戶正觀看該視覺(jué)接口時(shí)，會(huì)從該用戶獲得穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位(SSVEP)信號(hào)。該SSVEP信號(hào)被處理以生成系統(tǒng)命令。基于系統(tǒng)命令來(lái)生成組件命令，該多個(gè)組件命令使多重自由度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)命令。

在又一個(gè)實(shí)施例中，一種用于控制多重自由度系統(tǒng)的裝置包括視覺(jué)用戶接口、多個(gè)生物電傳感器和處理器。該視覺(jué)用戶接口被配置為依照閃爍模式向用戶顯示多個(gè)視覺(jué)刺激。生物電傳感器被配置為當(dāng)用戶正觀看該視覺(jué)接口時(shí)獲得和施加來(lái)自用戶的多個(gè)穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位(SSVEP)信號(hào)。處理器被耦合以從生物電傳感器接收多個(gè)SSVEP信號(hào)，并被配置為在接收到該多個(gè)SSVEP信號(hào)時(shí)確定系統(tǒng)命令以及施加作為其代表的系統(tǒng)命令信號(hào)。該處理器實(shí)現(xiàn)了該用戶的物理視覺(jué)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型作為通信信道，和基于模型的分類(lèi)器。該動(dòng)態(tài)模型代表物理視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)刺激的反應(yīng)的動(dòng)態(tài)行為，并對(duì)視覺(jué)刺激生成基于模型的反應(yīng)。基于模型的分類(lèi)器被配置為響應(yīng)基于模型的反應(yīng)而確定系統(tǒng)命令。閃爍模式基于所述動(dòng)態(tài)模型。

此外，思維使能的免提控制系統(tǒng)和方法的其它被期待的特點(diǎn)和特征將從結(jié)合附圖和前述背景的后續(xù)的詳細(xì)描述和所附的權(quán)利要求中變得明顯。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明將在下文中結(jié)合下列附圖來(lái)描述，其中相同數(shù)字指代相同元素，并且其中：

圖1描繪了用于控制多重自由度系統(tǒng)的思維使能的免提控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的功能框圖；

圖2描繪了視覺(jué)刺激如何在視覺(jué)用戶接口上被呈現(xiàn)給用戶的例子；

圖3描繪了作為通信信道的人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)模型的簡(jiǎn)化表示；

圖4描繪了圖1中被配置為控制飛行器的系統(tǒng)的功能框圖；以及

圖5和圖6描繪了可用于實(shí)現(xiàn)圖1的系統(tǒng)以控制機(jī)器人系統(tǒng)的視覺(jué)用戶接口的變化。

具體實(shí)施方式