一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及的是通過(guò)一種能識(shí)別舌頭移動(dòng)動(dòng)作、牙齒咬合動(dòng)作、口腔呼吸動(dòng)作的人機(jī)交互設(shè)備，實(shí)現(xiàn)利用口腔動(dòng)作操作控制終端的【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的人機(jī)交互設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，控制精度和靈敏度高，誤差小，攜帶使用方便。本發(fā)明解決了肢體操控和語(yǔ)音智能識(shí)別操控技術(shù)的局限和缺點(diǎn)，對(duì)原有的操作控制終端的技術(shù)形成了替代和補(bǔ)充作用。本發(fā)明提高了缺陷人士對(duì)社會(huì)活動(dòng)的參與度，讓殘障人士可以更多更好的操控使用終端，獲得人類(lèi)發(fā)展所帶來(lái)的便利服務(wù)；也可以讓殘障人士通過(guò)操控使用終端，提高就業(yè)機(jī)會(huì)。本發(fā)明也有提效作用，本發(fā)明的使用時(shí)，可以解放雙手，讓雙手進(jìn)行其他的操作或者得到休息時(shí)間。進(jìn)而使雙手資源獲得更好的支配和利用，達(dá)到提效的作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種能利用口腔動(dòng)作操作控制終端的【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體來(lái)說(shuō)，涉及的是通過(guò)一種能夠識(shí)別舌頭移動(dòng)動(dòng)作、牙齒咬合動(dòng)作、口腔呼吸動(dòng)作的人機(jī)交互設(shè)備實(shí)現(xiàn)利用口腔動(dòng)作對(duì)終端進(jìn)行操作控制的【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的誕生，對(duì)原有操作控制終端的技術(shù)形成了替代和補(bǔ)充作用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了越來(lái)越多的電子終端設(shè)備，如臺(tái)式電腦、筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)、智能手表、導(dǎo)航儀、智能眼鏡、相機(jī)、導(dǎo)航儀、數(shù)控機(jī)床、游戲機(jī)、機(jī)器人等等終端設(shè)備，對(duì)工作和生活帶來(lái)了眾多的便利體驗(yàn)。當(dāng)前操作控制此類(lèi)終端設(shè)備的手段當(dāng)前有肢體控制技術(shù)(如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、軌跡球、觸摸屏、觸摸板、操縱桿等)及語(yǔ)音智能控制技術(shù)手段。
[0003]上述的技術(shù)手段或多或少地存在局限性和缺點(diǎn)，如下:
肢體殘障人士就無(wú)法使用肢體控制技術(shù)。
[0004]失語(yǔ)人士就無(wú)法進(jìn)行語(yǔ)音手段的操控。
[0005]肢體殘障并且失語(yǔ)的人士，就無(wú)法使用此類(lèi)設(shè)備進(jìn)行工作和生活。
[0006]語(yǔ)音識(shí)別控制技術(shù)存在著控制面狹窄的局限性，僅能夠?qū)K端內(nèi)個(gè)別功能進(jìn)行控制操作，局限性大。
[0007]語(yǔ)音識(shí)別控制技術(shù)存在著失誤率高的情況。
[0008]使用肢體操控技術(shù)手段操控終端時(shí)，無(wú)法解放雙手參加其他活動(dòng)或工作，存在低效情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述操作控制技術(shù)手段的局限性和缺點(diǎn)，本發(fā)明公開(kāi)了一種能夠置于口中使用的人機(jī)交互設(shè)備的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其使用方法，通過(guò)使用該設(shè)備達(dá)到利用口腔動(dòng)作與終端實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操控的目的。
[0010]本發(fā)明中所采用的技術(shù)方案是:將人機(jī)交互設(shè)備設(shè)計(jì)成可以置入口中的外形，在口含部設(shè)有舌頭動(dòng)作識(shí)別模塊(I)、牙齒動(dòng)作識(shí)別模塊(2)和呼吸動(dòng)作識(shí)別模塊(3)，通過(guò)上述三個(gè)識(shí)別模塊分別采集舌頭動(dòng)作軌跡、牙齒咬合動(dòng)作及口腔呼吸動(dòng)作，并將動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再由的中央處理模塊(4)將此類(lèi)信號(hào)處理轉(zhuǎn)換，與終端進(jìn)行信號(hào)通訊，從而達(dá)到并實(shí)現(xiàn)通過(guò)口腔動(dòng)作來(lái)操控終端的目的；
本發(fā)明中舌頭動(dòng)作識(shí)別模塊(I)功能為檢測(cè)識(shí)別舌頭的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度；有多種技術(shù)方案可供采用，現(xiàn)將其中兩種進(jìn)行說(shuō)明:
一是通過(guò)光電反射技術(shù)方案來(lái)判斷舌頭移動(dòng)動(dòng)作(類(lèi)似光電鼠標(biāo)技術(shù))。它的工作原理是在舌頭動(dòng)作識(shí)別模塊中包含發(fā)光二極管、感光芯片、定位芯片。當(dāng)發(fā)光二極管工作照射到舌頭時(shí)，因舌面的凹凸情況，產(chǎn)生不同反射光信號(hào)，而感光芯片可以對(duì)這些反射光信號(hào)進(jìn)行處理后便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，模塊中的定位芯片能對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析運(yùn)算，從而獲得位移數(shù)據(jù)；
二是采用視頻識(shí)別技術(shù)方案來(lái)判斷舌頭移動(dòng)動(dòng)作。它的工作原理是在舌頭動(dòng)作識(shí)別模塊中包含核心部件發(fā)光二極管、微型攝像頭、光學(xué)引擎和控制芯片。工作時(shí)發(fā)光二極管發(fā)射光線照亮舌尖表面，同時(shí)微型攝像頭以一定的時(shí)間間隔不斷對(duì)舌尖表面進(jìn)行圖像拍攝。舌頭在移動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的不同圖像傳送給光學(xué)引擎進(jìn)行數(shù)字化處理，最后再由光學(xué)引擎中的定位DSP芯片對(duì)所產(chǎn)生的圖像數(shù)字矩陣進(jìn)行分析。由于相鄰的兩幅圖像總會(huì)存在相同的特征，通過(guò)對(duì)比這些特征點(diǎn)的位置變化信息，便可以判斷出舌頭的移動(dòng)方向與距離，這個(gè)分析結(jié)果最終被轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)偏移量實(shí)現(xiàn)位移的數(shù)據(jù)。
[0011]另外還有其他多種能夠檢測(cè)位移動(dòng)作的技術(shù)可供選擇，如操縱桿、軌跡球、觸摸板、觸摸屏、紅外線反射識(shí)別、激光識(shí)別、視頻識(shí)別等其中一種檢測(cè)技術(shù)均可實(shí)現(xiàn)該模塊功能；本說(shuō)明僅對(duì)利用光電反射技術(shù)方案和視頻識(shí)別技術(shù)方案進(jìn)行描述，但采用其他類(lèi)似可檢測(cè)位移技術(shù)檢測(cè)舌頭動(dòng)作的方案也應(yīng)落入本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0012]本發(fā)明中牙齒咬合識(shí)別模塊(2)的功能是通過(guò)檢測(cè)牙齒咬合識(shí)別開(kāi)關(guān)(7)的狀態(tài)識(shí)別牙齒咬合和沒(méi)有咬合的狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)該功能所采用的技術(shù)方法為在設(shè)備口含部設(shè)置用于牙齒咬合開(kāi)關(guān)(7)及連接牙齒咬合開(kāi)關(guān)(7)的電路裝置，可以選擇使用機(jī)械按鈕開(kāi)關(guān)或光電開(kāi)關(guān)或其他已應(yīng)用的開(kāi)關(guān)技術(shù)；
本發(fā)明中口腔呼吸動(dòng)作識(shí)別模塊(3)的功能是通過(guò)檢測(cè)模塊中瓣膜開(kāi)關(guān)(10)或壓力傳感器(11)的狀態(tài)來(lái)識(shí)別口腔呼氣、吸氣、沒(méi)有呼吸氣流的三種狀態(tài)；所采用的技術(shù)為在設(shè)備口含部設(shè)置呼吸氣道，在氣道(8)內(nèi)設(shè)置瓣膜開(kāi)關(guān)(10)及其電路或在氣道(8)中設(shè)置壓力傳感器(11)及其電路。在不同呼吸方向下，瓣膜開(kāi)關(guān)或壓力傳感器的狀態(tài)將發(fā)生變化，通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，從而識(shí)別出口腔呼吸狀態(tài)；
本發(fā)明中設(shè)備的呼吸檢測(cè)模塊中的氣道、瓣膜開(kāi)關(guān)及氣倉(cāng)、壓力傳感器組合存在多種方案可以實(shí)現(xiàn)模塊功能，現(xiàn)對(duì)其中三種方案進(jìn)行說(shuō)明；
一、如圖4中一號(hào)方案所示:使用瓣膜開(kāi)關(guān)組合；
吸氣時(shí)，AC點(diǎn)導(dǎo)通，AB點(diǎn)斷開(kāi)；
呼氣時(shí)，AB點(diǎn)導(dǎo)通，AC點(diǎn)斷開(kāi)；
沒(méi)有氣流時(shí)，AB點(diǎn)導(dǎo)通，AC點(diǎn)導(dǎo)通。
[0013]二、如圖4中二號(hào)方案所示:使用一個(gè)瓣膜開(kāi)關(guān)；
吸氣時(shí)，AC點(diǎn)導(dǎo)通，AB點(diǎn)斷開(kāi)；
呼氣時(shí)，AB點(diǎn)導(dǎo)通，AC點(diǎn)斷開(kāi)；
沒(méi)有氣流時(shí)，AB點(diǎn)斷開(kāi)，AC點(diǎn)斷開(kāi)。
[0014]三、如圖4中三號(hào)方案所不:使用壓力傳感器；
吸氣時(shí)，氣壓開(kāi)關(guān)處于負(fù)壓狀態(tài)；
呼氣時(shí)，氣壓開(kāi)關(guān)處于加壓狀態(tài)；
沒(méi)有氣流時(shí)，氣壓開(kāi)關(guān)處于常壓狀態(tài)。
[0015]以上說(shuō)明的兩種實(shí)施例并不代表僅有的三種組合方案，其他由氣道、瓣膜開(kāi)關(guān)或壓力傳感器所組成的組合方案也應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]本發(fā)明的人機(jī)交互設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，控制精度和靈敏度高，誤差小，攜帶使用方便簡(jiǎn)單。通過(guò)本發(fā)明，解決了前述肢體操控和語(yǔ)音智能識(shí)別操控技術(shù)手段的局限和缺點(diǎn)，對(duì)原有操控終端的技術(shù)形成了替代和補(bǔ)充作用。本發(fā)明提高了缺陷人士對(duì)社會(huì)活動(dòng)的參與度，讓社會(huì)更公平更和諧。讓殘障人士可以更多更好的操控使用終端，更好地獲得人類(lèi)發(fā)展所帶來(lái)的便利服務(wù)；也可以讓殘障人士通過(guò)操控使用終端，提高就業(yè)機(jī)會(huì)。本發(fā)明也提高生活和工作效率的作用，通過(guò)本發(fā)明操作和控制終端時(shí)，可以解放雙手，讓雙手進(jìn)行其他的操作或者得到休息時(shí)間。進(jìn)而使雙手資源獲得更好的支配和利用，達(dá)到提效的作用。
[0017]本發(fā)明的特征及運(yùn)行機(jī)理將進(jìn)一步對(duì)照附圖闡明，附圖中相同的標(biāo)號(hào)代表相同或類(lèi)似的說(shuō)明。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]附圖及【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】包括在說(shuō)明書(shū)中，構(gòu)成其一部分的附圖表示本發(fā)明的實(shí)施例，連同說(shuō)明部分用于闡述本發(fā)明的運(yùn)行原理。
[0019]圖1表不實(shí)施例一的人機(jī)交互設(shè)備外觀結(jié)構(gòu)。
[0020]圖2表示人機(jī)交互設(shè)備實(shí)施例一的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0021]圖3表示人機(jī)交互設(shè)備的運(yùn)行流程。
[0022]圖4表示人機(jī)交互設(shè)備中口腔呼吸識(shí)別模塊的三種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行變化。
[0023]圖5表不人機(jī)交互設(shè)備實(shí)施例一的使用方法。
[0024]圖6表示人機(jī)交互設(shè)備的實(shí)施例二的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0025]具體實(shí)施方法
1、如圖2所示，在工作狀態(tài)下，使用者將設(shè)備置于口中，開(kāi)始使用本設(shè)備。
[0026]2、三大識(shí)別模塊分別開(kāi)始采集口腔動(dòng)作:舌頭動(dòng)作識(shí)別模塊(I)采集舌頭移動(dòng)動(dòng)作，并將移動(dòng)動(dòng)作轉(zhuǎn)換成位移數(shù)據(jù)信號(hào)(類(lèi)似于鼠標(biāo)移動(dòng)的數(shù)據(jù)信號(hào))輸出；牙齒咬合識(shí)別模塊(2)開(kāi)始識(shí)別牙齒咬合狀態(tài)，并將咬合動(dòng)作轉(zhuǎn)換成相應(yīng)信號(hào)輸出；口腔呼吸識(shí)別模塊
(3)開(kāi)始識(shí)別口腔呼吸狀態(tài)，并將口腔呼吸狀態(tài)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)信號(hào)輸出。
[0027]3、中央處理模塊(4)同步接收采集上述三大識(shí)別模塊所輸出的信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換(根據(jù)不同終端的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)要求，將收到的信號(hào)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換)，傳輸至相應(yīng)終端，形成人機(jī)交互設(shè)備與終端的信號(hào)通訊。
[0028]4、經(jīng)過(guò)上述利用“口腔動(dòng)作”通過(guò)“本發(fā)明系統(tǒng)”跟“終端”的人機(jī)交互過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)了通過(guò)口腔動(dòng)作操作控制終端的目的。
[0029]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)其中一種能識(shí)別口腔動(dòng)作的人機(jī)交互設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，并非對(duì)發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明方案的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種外型變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明一種能識(shí)別口腔動(dòng)作的人機(jī)交互設(shè)備的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)，其特征是通過(guò)一個(gè)能夠置于口中使用，能夠識(shí)別舌頭移動(dòng)動(dòng)作、牙齒咬合動(dòng)作和口腔呼吸動(dòng)作并將上述動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電信號(hào)，與終端進(jìn)行通訊的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)利用口腔中舌頭的動(dòng)作、牙齒的咬合動(dòng)作和口腔呼吸動(dòng)作行為對(duì)終端進(jìn)行操作和控制的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)，其特征是使用口腔中呼吸、牙齒咬合及舌頭移動(dòng)動(dòng)作作為本系統(tǒng)的關(guān)鍵操控手段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)其特征是包括一個(gè)位于人機(jī)交互設(shè)備口含部用于采集舌頭移動(dòng)動(dòng)作并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的舌頭動(dòng)作識(shí)別模塊(I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)其特征是包括一個(gè)位于人機(jī)交互設(shè)備口含部用于采集牙齒咬合動(dòng)作并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的牙齒動(dòng)作識(shí)別模塊(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)其特征是包括一個(gè)位于人機(jī)交互設(shè)備口含部用于采集口腔呼吸動(dòng)作并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的口腔呼吸動(dòng)作識(shí)別模塊(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)其特征是包括一個(gè)用于信號(hào)處理、信號(hào)通訊、電源管理的中央處理模塊(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)，其特征是舌頭動(dòng)作識(shí)別模塊(I)能識(shí)別出舌頭的位移動(dòng)作，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，其所運(yùn)用的基礎(chǔ)技術(shù)為能夠?qū)崿F(xiàn)識(shí)別位移信號(hào)的其中一項(xiàng)技術(shù)，如操縱桿、軌跡球、觸摸板、觸摸屏、光電反射識(shí)別、激光反射識(shí)別、視頻識(shí)別等位移識(shí)別技術(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)，其特征是牙齒咬合動(dòng)作識(shí)別模塊(2)是由若干開(kāi)關(guān)(7)及連接開(kāi)關(guān)的電路組合而成，通過(guò)獲得模塊中牙齒咬合動(dòng)作識(shí)別開(kāi)關(guān)(7)的狀態(tài)，識(shí)別牙齒咬合動(dòng)作，牙齒咬合動(dòng)作識(shí)別模塊中所采用的技術(shù)為使用普通按鈕開(kāi)關(guān)或光電開(kāi)關(guān)或其他已應(yīng)用的開(kāi)關(guān)電路技術(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)其特征是口腔呼吸動(dòng)作識(shí)別模塊(3)是由氣道(8)和瓣膜開(kāi)關(guān)(10)或壓力傳感器(11)及其電路組合而成，通過(guò)獲得模塊中瓣膜開(kāi)關(guān)(10)或壓力傳感器(11)的狀態(tài)來(lái)識(shí)別口腔呼吸動(dòng)作。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)其特征是中央處理模塊(4)將上述舌頭動(dòng)作識(shí)別模塊(I)、牙齒咬合動(dòng)作識(shí)別模塊(2)、口腔呼吸動(dòng)作識(shí)別模塊(3)的信號(hào)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換，并與終端進(jìn)行通訊傳輸。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)其特征是中央處理模塊(4)與終端進(jìn)行信號(hào)通訊的方式包括有線通訊和無(wú)線通訊方式。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK103699227SQ201310725456
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】邵劍鋒 申請(qǐng)人:邵劍鋒