一種基于肌電流和多傳感器協(xié)同作用的人機(jī)交互設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及醫(yī)學(xué)康復(fù)工程和計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于肌電流和多傳感器協(xié)同作用的人機(jī)交互設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活水平的提高，生活中的電子設(shè)備越來(lái)越多，并已經(jīng)成為人們不可或缺的生活元素。為了進(jìn)一步提高生活質(zhì)量，很多新型的對(duì)電子設(shè)備的控制方式運(yùn)用而生。其中，非接觸的控制方式以其便捷、快速等優(yōu)點(diǎn)備受青睞。
[0003]如通過(guò)腦電控制電視機(jī)，如專(zhuān)利號(hào)為CN1949140A，申請(qǐng)日為2006.11.08的《一種腦-機(jī)接口鼠標(biāo)控制方法》；通過(guò)手勢(shì)控制遙控器，如專(zhuān)利號(hào)為CN202931503U，申請(qǐng)日為2012.10.31的《一種可手勢(shì)識(shí)別的遙控系統(tǒng)及電視機(jī)》)；通過(guò)肌電流控制鼠標(biāo)，如專(zhuān)利號(hào)為CN1818841A，申請(qǐng)日為2006.03.16的《肌電信號(hào)控制鼠標(biāo)》)等。這些新型的控制方式一般是通過(guò)采集原始信號(hào)(腦電、運(yùn)動(dòng)圖像、肌電)，然后通過(guò)建立原始信號(hào)特征量與目標(biāo)控制量之間的模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行控制的目的。其中，訓(xùn)練過(guò)程的復(fù)雜程度、訓(xùn)練結(jié)果的準(zhǔn)確程度都是制約著這些新型控制技術(shù)能否順利轉(zhuǎn)化生產(chǎn)，切實(shí)改善人民生活質(zhì)量的關(guān)鍵。
[0004]針對(duì)這三種常見(jiàn)的新型控制方式:腦電的訓(xùn)練難度最大，一般要求佩戴者的精神高度集中，并經(jīng)過(guò)多次訓(xùn)練才可通過(guò)腦電輸出少數(shù)幾個(gè)命令準(zhǔn)確命令；手勢(shì)控制一般是通過(guò)攝像頭采集信息，訓(xùn)練過(guò)程簡(jiǎn)單，但當(dāng)運(yùn)動(dòng)過(guò)快或攝像頭擺放位置不當(dāng)都會(huì)引起這種控制的失效，而且可編輯的動(dòng)作較少，限制了對(duì)多控制輸出情況下的應(yīng)用；肌電流一般指表面肌電信號(hào)，是肌肉收縮時(shí)伴隨產(chǎn)生的電信號(hào)，肌肉一般容易被人體所控制，因此肌電流信號(hào)也相對(duì)前兩者更容易被人體控制，從而訓(xùn)練過(guò)程的難度大大降低，同時(shí)，由于人體上的肌肉分布廣、種類(lèi)多，且不同肌肉運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的肌電信號(hào)各異，使得通過(guò)提取單獨(dú)肌肉上的肌電流和計(jì)算多塊肌肉上產(chǎn)生肌電流的分布，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大量命令的準(zhǔn)確控制。因此，通過(guò)肌電流進(jìn)行多設(shè)備、多功能控制，并轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)，改善民生，有著極大的可能性。
[0005]另外如，專(zhuān)利號(hào)為CN103315737A，申請(qǐng)日為2013.06.18的《佩戴式多通道表面肌電信號(hào)采集臂環(huán)》實(shí)現(xiàn)了一種通用性的肌電采集器，但由于臂環(huán)可采集到的肌肉種類(lèi)小、肌電流較小，因此可與控制命令建模的肌電特征量少。可控制的目標(biāo)量少和控制的精度低，是限制了本類(lèi)專(zhuān)利內(nèi)容實(shí)際使用的主要原因。如專(zhuān)利號(hào)為CN102349037A，申請(qǐng)日為2012.02.08的《用于人機(jī)接口的基于肌電圖的可佩戴控制器》發(fā)明了一種多肌電圖傳感器并用的人接交互設(shè)備并闡述了部分控制方法，理論上提高了肌電控制的準(zhǔn)確度，但由于傳感器防止位置不確定，各個(gè)部分肌肉發(fā)生的電信號(hào)特征多，其在建立模型過(guò)程中必定需要很大的計(jì)算量。
[0006]為了提高檢測(cè)和判斷的準(zhǔn)確度，各個(gè)領(lǐng)域都引入了多模式檢測(cè)概念和方法，即通過(guò)多種傳感器，多個(gè)維度對(duì)同一事件進(jìn)行檢測(cè)和判斷，以提高檢測(cè)結(jié)果，降低檢測(cè)難度。多肌電傳感器并用已成為基于肌電流控制設(shè)備的必然趨勢(shì)，然而多路肌電信號(hào)仍不能稱為多模式檢測(cè)。本發(fā)明，從多模式檢測(cè)方法出發(fā)，將多點(diǎn)的肌電流信號(hào)與其他相關(guān)傳感器有機(jī)融合，共同判斷出佩戴者的真實(shí)意圖，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口和對(duì)其他設(shè)備的控制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種一種多傳感器協(xié)助提供多維參考信息，使得系統(tǒng)能夠，辨別多肌電流傳感器反映的真實(shí)信息，高效且準(zhǔn)確的基于肌電流和多傳感器協(xié)同作用的人機(jī)交互設(shè)備。
[0008]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種基于肌電流和多傳感器協(xié)同作用的人機(jī)交互設(shè)備，包括肌電流EMG傳感器、輔助傳感器與主控單元，所述肌電流EMG傳感器用于提取人體EMG信號(hào)，所述輔助傳感器用于提取相應(yīng)類(lèi)型的信號(hào)，所述主控單元分別與肌電流EMG傳感器和輔助傳感器相聯(lián)通，該主控單元用于分析處理肌電流EMG傳感器和輔助傳感器提供的信息，且識(shí)別指令將指令發(fā)送。
[0009]進(jìn)一步地，所述肌電流EMG傳感器采集一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的人體表面EMG信號(hào)，該EMG信號(hào)的提取位置分布于佩戴者的手臂，腿部，頸部，頭部或軀干其他部位。
[0010]進(jìn)一步地，所述輔助傳感器包括陀螺儀、加速度傳感器、近距離傳感器、光學(xué)傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器與攝像頭，該輔助傳感器分別用于提取線性或轉(zhuǎn)動(dòng)加速度信號(hào)、地磁信號(hào)、與目標(biāo)的距離、體表壓力信號(hào)、環(huán)境光強(qiáng)度、皮膚及環(huán)境溫度、皮膚及環(huán)境濕度及分布與周邊物體的圖像的信息。
[0011]進(jìn)一步地，所述主控單元包括微處理器、FPGA、CPLD與無(wú)線通信設(shè)備，該主控單元通過(guò)微處理器、FPGA、CPLD將理肌電流EMG傳感器和輔助傳感器提供的信息進(jìn)行指令的識(shí)另IJ，并通過(guò)無(wú)線通信設(shè)備將指令傳遞。
[0012]進(jìn)一步地，所述主控單元包括反饋系統(tǒng)，該反饋系統(tǒng)用于顯示主控單元識(shí)別指令的結(jié)果，便于主控單元校準(zhǔn)。
[0013]進(jìn)一步地，所述主控單元還包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，供電模塊，以及顯示模塊，增加本發(fā)明的使用功能性。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明將肌電流EMG傳感器和加速度傳感器、陀螺儀、壓力傳感器、聲音傳感器等相結(jié)合，由輔助傳感器提供多維參考信息，幫助系統(tǒng)辨別多肌電流傳感器反映的真實(shí)信息，比單純的多點(diǎn)肌電流人機(jī)交互設(shè)備提高了速率和正確率，實(shí)現(xiàn)模型建立過(guò)程簡(jiǎn)潔、信號(hào)識(shí)別準(zhǔn)確度高的人機(jī)交互設(shè)備，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)佩戴者僅通過(guò)肢體的小幅度運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)人控制意念的傳達(dá)，可運(yùn)用于新一代消費(fèi)電子、患者的康復(fù)訓(xùn)練等多個(gè)領(lǐng)域，適宜大規(guī)模推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，，一種基于肌電流和多傳感器協(xié)同作用的人機(jī)交互設(shè)備，包括一個(gè)或多個(gè)肌電流EMG傳感器、一個(gè)或多個(gè)輔助傳感器與主控單