[發明專利]用于識別頭部動作的設備及方法

在審

• 申請號: 202010225970.7
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111374677A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 龔天逸
• 申請（專利權）人: 龔天逸
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61F2/68;A61G5/10;A61H1/02
• 代理公司: 上海劍秋知識產權代理有限公司 31382
• 代理人: 劉萬磊

本發明提供了一種用于識別頭部動作的設備，所述設備包括用于識別眼部動作的攝像裝置、用于識別頭部動作的姿態傳感器、用于接受和處理所述攝像裝置的電信號和所述姿態傳感器的電信號的控制裝置、用于佩戴于頭部的佩戴裝置，所述姿態傳感器安裝于所述佩戴裝置上。本發明所提供的用于識別頭部動作的設備能夠實現將使用者的頭部動作作為指令信息。

技術領域

本發明涉及一種用于識別頭部動作的設備。本發明還涉及一種用于識別頭部動作的方法。

背景技術

康復輔助機器人近年來已經成為獨立的機器人大類，包括穿戴式外骨骼、智能假肢、智能輪椅等。在這些康復輔助機器人中，穿戴式外骨骼機器人可穿戴于患者身上，對人體運動能力有一定的補償，但存在體積大，重量大，佩戴不舒服等缺陷。具有代表性的穿戴式外骨骼機器人是BLLEEX助力型外骨骼機器人。智能假肢主要是通過安裝假肢完成喪失的功能，但大都是基于殘余肢體肌電信號進行控制。智能假肢包括德國Reiter研制的假手以及德國OttoBock公司和Viennatone合作研發的肌電假肢系統等。智能假肢要求使用者肌肉功能良好，而老年人一般肌肉功能下降，因此不適合老年人使用。智能輪椅目前已有大量研究，但其自由度少，功能有限。智能輪椅包括匹茲堡大學Cooper等人制作的手動激活助力輪椅以及日本Keigo Shiral等人開發的Glimmer全方位輪椅等。將輪椅和機械臂結合起來使用可增加其通用性。

現有輪椅機械臂大致分為以下兩種，一種需要人對外部設備進行手動操作，不適用于手部不能行動的殘疾人。如荷蘭Exact Dynamics公司生產的輪椅機械臂系統iRAM，但是這一系統的機械臂控制方式為16鍵的軟鍵盤配合一個2D操作桿，用戶需要切換各關節的控制來實現機械臂的運動。加拿大Kinova公司發布的產品JACO控制方式以操作桿操作為主。另一種則是由機器去料理人的生活，鮮有人機交互，不能照顧到使用者的感受，如定時電動輪椅機械臂。由于腦控系統有很好的自動化程度以及人機交互性，故近年來腦控系統成為研究熱點。但是，傳統的腦控系統需采集腦電信號來控制外部設備。由于腦電信號在實際運動過程中會隨時間發生變化，目前對大腦進行運動控制的原理尚未完全破解，以及感覺反饋通路的缺失，所以單靠大腦一個控制器是遠遠不夠的。

為了適用于手部不能行動的殘疾人，需要開發新的識別殘疾人指令信息的方法，用于控制包括各種康復輔助機器人在內的智能設備。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明提供了一種用于識別頭部動作的設備，要解決的技術問題是實現將使用者的頭部動作作為指令信息。

為解決上述技術問題，本發明所提供的用于識別頭部動作的設備包括用于識別眼部動作的攝像裝置、用于識別頭部動作的姿態傳感器、用于接受和處理所述攝像裝置的電信號和所述姿態傳感器的電信號的控制裝置、用于佩戴于頭部的佩戴裝置，所述姿態度傳感器安裝于所述佩戴裝置上。

優選地，所述控制裝置包括眼部動作識別模塊和頭部動作識別模塊，所述眼部動作識別模塊和所述頭部動作識別模塊被配置成：當所述眼部動作識別模塊識別到預定眼部動作信息后，所述頭部動作識別模塊開始識別頭部動作信息。

優選地，所述預定眼部動作信息為：單眼眨眼或者雙眼在預定眨眼間隔時間內眨眼兩次以上。

優選地，所述預定眨眼間隔時間為0.2～2秒。

優選地，所述頭部動作識別模塊被配置成：當頭部動作為以下其中之一時，所述頭部動作識別模塊判定為使用者的指令信息：

1)頭部向前轉動并到達向前預定角度，或者，頭部向后轉動并到達向后預定角度；

2)頭部向左轉動并到達向左預定角度，或者，頭部向右轉動并到達向右預定角度；

3)從頭頂方向看，頭部順時針轉動并到達順時針預定角度，或者，頭部逆時針轉動并到達逆時針預定角度；

4)以上三種頭部動作中任意兩種的組合；