[發(fā)明專利]基于加速度傳感器的人機(jī)接口設(shè)備及人機(jī)交互方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310468753.0
• 申請(qǐng)日: 2013-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN103543843A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慧奇;呂陽;趙國如;王國杰;李劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G06F3/0346
• 分類號(hào): G06F3/0346
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 沈祖鋒;郝明琴

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于加速度傳感器的人機(jī)接口設(shè)備及人機(jī)交互方法。

【背景技術(shù)】

隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)在生活和工作中越來越普及，手機(jī)和我們的生活也越來越密切，目前，計(jì)算機(jī)和手機(jī)都采用手來控制，通過手點(diǎn)擊、滑動(dòng)、晃動(dòng)等方式，進(jìn)行方向控制等操作，很大程度上需要依賴人的四肢。然而，對(duì)于一些殘疾人士，尤其是四肢均殘疾的人士，難以用手操作計(jì)算機(jī)和手機(jī)，給他們的生活和工作帶來不便，因此，研發(fā)出一種不依賴于四肢就能對(duì)計(jì)算機(jī)或手機(jī)進(jìn)行控制的輸入設(shè)備成為亟待解決的問題。

現(xiàn)有技術(shù)中不依賴于四肢就能對(duì)計(jì)算機(jī)或手機(jī)進(jìn)行控制的輸入設(shè)備主要采用以下幾種方式：第一，腳控鼠標(biāo)：現(xiàn)有技術(shù)201020145064.8為一種鞋式光電鼠標(biāo)，包括光電傳感器、控制芯片、接口電路和兩個(gè)輕觸式按鍵，上述均為鼠標(biāo)的通用部件，該鞋式光電鼠標(biāo)還包括一鞋式外殼，上述的光電傳感器、控制芯片和接口電路均安裝于鞋底，鞋底還開有一透光孔用以給光電傳感器透光，鞋底上表面上安裝兩個(gè)輕觸式按鍵。此方案將鼠標(biāo)制造成鞋式，放置于地面供使用者用腳操作，可供手部殘疾的人士操作使用電腦；現(xiàn)有技術(shù)201020532008.X為一種電拖鞋鼠標(biāo)，其由拖鞋本體和鼠標(biāo)構(gòu)件組成，鼠標(biāo)構(gòu)件配合設(shè)置在拖鞋鞋底內(nèi)，鼠標(biāo)構(gòu)件主要由鼠標(biāo)左鍵、鼠標(biāo)右鍵、USB插線、滾輪、光電感應(yīng)器和其他電路控制元件組成，其中，鼠標(biāo)左鍵設(shè)置在鞋尖的左端，鼠標(biāo)右鍵設(shè)置在鞋尖的右端，鞋尖是向上翹起的，腳的大腳趾和二腳趾分別對(duì)應(yīng)控制，此方案將光電鼠標(biāo)的部件移植到輕巧方便的拖鞋內(nèi)部，操作起來方便靈活，特別適用于手殘疾的殘障人士?，F(xiàn)有技術(shù)201220132839.7屬于一種計(jì)算機(jī)控制裝置，其結(jié)構(gòu)由鞋底形基座、支架、按鍵和連線構(gòu)成，基座上部設(shè)置有固定帶，在基座前端一側(cè)設(shè)置有一支架，支架的上下內(nèi)側(cè)面分別設(shè)置有一按鍵，基座前部連接有連線，此方案的鼠標(biāo)具有方便使用者用腳趾去控制按鍵的特點(diǎn)，可以更加方便存在上肢體殘疾的人使用電腦進(jìn)行工作和學(xué)習(xí)，結(jié)構(gòu)簡單；以上現(xiàn)有技術(shù)均需要腳進(jìn)行配合操作，采用機(jī)械式按壓或摩擦進(jìn)行信號(hào)采集，對(duì)于四肢均殘疾的人士不適用，且機(jī)械按鍵是一個(gè)易損部件，影響了鼠標(biāo)的使用壽命。第二，聲控鼠標(biāo)：現(xiàn)有技術(shù)CN201120072483.8的聲控鼠標(biāo)由語音識(shí)別模塊對(duì)語音輸入進(jìn)行識(shí)別進(jìn)而控制電腦，操作復(fù)雜，使用不便。第三，頭控鼠標(biāo)：現(xiàn)有技術(shù)CN201220616382.7將頭部運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為鼠標(biāo)光標(biāo)控制運(yùn)動(dòng)，通過腳部前端的輕觸按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)鼠標(biāo)的點(diǎn)擊，鼠標(biāo)光標(biāo)的移動(dòng)可以頭控，但是實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)點(diǎn)擊的方式仍然是物理按鍵或觸摸控制，需要腳與頭的配合操作，鼠標(biāo)光標(biāo)的點(diǎn)擊信號(hào)還是使用機(jī)械式按壓方式實(shí)現(xiàn)的，不僅靈敏度較低、使用不便，且還是無法滿足四肢均不健全的殘障人士。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種基于加速度傳感器的人機(jī)接口設(shè)備及人機(jī)交互方法，僅用頭部動(dòng)作實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)功能。

本發(fā)明的目的可通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：

一種基于加速度傳感器的人機(jī)接口設(shè)備，包括：

一用于將所述設(shè)備固定于頭部的頭戴部件；

設(shè)于頭戴部件頂端的控制電路，所述控制電路包括一加速度傳感器、一控制單元及一無線發(fā)送器，所述加速度傳感器、無線發(fā)送器均與所述控制單元連接；所述加速度傳感器用于感測用戶頭部移動(dòng)的速度大小及方向，采集用戶頭部移動(dòng)的加速度數(shù)據(jù)、并將采集的加速度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制單元；所述控制單元用于根據(jù)接收到的所述加速度數(shù)據(jù)來控制所述無線發(fā)送器發(fā)送信號(hào)給計(jì)算機(jī)，進(jìn)而控制所述計(jì)算機(jī)顯示器上鼠標(biāo)光標(biāo)隨著頭部的移動(dòng)而移動(dòng)或控制所述計(jì)算機(jī)顯示器上鼠標(biāo)光標(biāo)根據(jù)頭部的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊。

優(yōu)選地，所述控制單元包括：

緩存模塊，所述緩存模塊將加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存；

識(shí)別模塊，所述識(shí)別模塊內(nèi)設(shè)有一閾值，當(dāng)緩存模塊中的加速度數(shù)據(jù)最大值大于閾值時(shí)，用預(yù)先訓(xùn)練好的分類器對(duì)獲得的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)作識(shí)別；

執(zhí)行模塊，用于根據(jù)識(shí)別的動(dòng)作執(zhí)行相應(yīng)的指令，使所述無線發(fā)送器向計(jì)算機(jī)發(fā)送鼠標(biāo)光標(biāo)移動(dòng)信號(hào)或鼠標(biāo)光標(biāo)點(diǎn)擊信號(hào)。

優(yōu)選地，所述控制單元還包括一預(yù)處理模塊，用于對(duì)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以去除噪聲和重力加速度的影響，再將加速度數(shù)據(jù)發(fā)送至緩存模塊。

優(yōu)選地，所述設(shè)備還包括一信號(hào)接收模塊，用于接收無線發(fā)送器發(fā)送的信號(hào)、并將信號(hào)發(fā)送給計(jì)算機(jī)，所述信號(hào)接收模塊與所述計(jì)算機(jī)連接。

優(yōu)選地，所述無線發(fā)送器為無線藍(lán)牙發(fā)送模塊或wifi發(fā)送模塊。

本發(fā)明還提供了一種基于加速度傳感器的人機(jī)交互方法，利用上述的設(shè)備進(jìn)行人機(jī)交互，包括如下步驟：