[发明专利]一种实现人机交互的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及人机交互领域，特别涉及适用于截肢者的一种实现人机交互的方法及系统。

背景技术

现实生活中，由于各种原因出现了许多上肢不健全（如截肢、断掌等）的人，因此，研究上肢不健全者的无障碍信息交流技术具有较高的应用价值。传统的人机交互设备如鼠标键盘、触摸屏等，不适合上肢截肢者使用；新型人机交互技术如语音识别技术由于受环境噪声干扰明显，在公共场所使用效果并不理想，具有一定的局限性。针对上述问题，现有技术中公开了通过鼠标控制来实现人机交互的方法，其实现方式有以下几种：

（1）头控鼠标：是一种戴在头上通过红外线进行控制的电脑鼠标，它一方面通过转动头部来控制鼠标位置的移动，另一方面通过眨眼信号来控制鼠标的按键功能。头控鼠标比较适合四肢控制不灵活的人，让使用者能够方便地控制电脑。

（2）眼控鼠标：是一种通过转动眼球来控制电脑的鼠标，其原理是利用红外线检测器，检测眼球转动的位置信号，由红外线视动追踪系统将所获得的眼球位置信号，转换成传统的电脑鼠标的操控动作，从而使肢体和头部都不能灵活运动的障碍者可以方便的进行电脑输入。

（3）脚控鼠标：是一种通过对传统鼠标外观结构进行改进，利用脚替代手来控制鼠标的设备，脚控鼠标可以实现信息的输入和目标的选取。脚控鼠标比较适合手部不协调或手部残缺的功能障碍者。

目前所公开的几种通过鼠标控制来实现人机交互的方法都存在不足之处，使得它们在实际应用中都受到很大的限制；其中，

（1）头控鼠标的缺点包括：①由于头部的转动角度有限，使用头部的转动来控制鼠标位置的移动，存在鼠标活动范围和精度不够的局限，长时间使用也容易产生疲劳感；②利用眨眼信号来控制鼠标的按键功能会影响使用者眼睛的正常生理活动，过度眨眼也容易产生眼部疾病和养成不好的习惯，影响个人形象。

（2）眼控鼠标的缺点包括：①要使眼球根据使用者意图转动本身就存在一定难度，很难实现精确控制的鼠标效果，同时会给使用者造成较大的身体和精神负担；②长时间使用眼球转动容易造成眼部疾病，给使用者的健康带来隐患。

（3）脚控鼠标的缺点包括：①需要使用脚部控制鼠标，操作过程不雅观，也不方便，使用场所受限；②需要使用者有灵活的脚部控制能力，可操作性差。

发明内容

为了解决现有技术中上肢截肢者与终端设备进行交互所存在的身体隐患和可操作性差的问题，本发明实施例提供了一种实现人机交互的方法及系统。

所述技术方案如下：

一种实现人机交互的系统，包括鼠标交互应用装置、鼠标主体和鼠标佩戴装置；

所述鼠标主体通过所述鼠标佩戴装置将安装于使用者的手臂上；所述鼠标主体包括运动信号采集模块、肌电信号采集模块、主控制模块、无线数据通信模块；

所述运动信号采集模块与所述主控制模块连接，用于当使用者挥动手臂时获取加速度信号，对所述加速度信号进行处理得到第一处理结果，将所述第一处理结果传输给所述主控制模块；

所述肌电信号采集模块与所述主控制模块连接，用于采集使用者肢体表面的肌电信号，对所述肌电信号进行处理得到第二处理结果，所述第二处理结果经模数转换后得到数字信号，并将所述数字信号传输给所述主控制模块；

所述主控制模块用于根据所述运动信号采集模块发送来的第一处理结果通过预设算法进行计算得到鼠标的位置信息和姿态信息，还用于根据所述肌电信号采集模块发送来的数字信号检测鼠标按键类型；所述按键类型为左键或右键；

所述无线数据通信模块，用于与所述主控芯片连接，用于将所述鼠标的位置信息和姿态信息、所述按键类型传输给所述鼠标交互应用装置；

所述鼠标交互应用装置设置在终端设备上，用于根据所述鼠标的位置信息和姿态信息、所述按键类型分析用户的操作。

进一步地，所述运动信号采集模块对所述加速度信号进行处理得到第一处理结果，具体为：所述运动信号采集模块对所述加速度信号进行缓冲、滤波、去除噪声后得到第一处理结果。

进一步地，所述肌电信号采集模块对所述肌电信号进行处理得到第二处理结果，具体为：所述肌电信号采集模块对所述肌电信号进行缓冲、前置放大、滤波、陷波、后级放大后去除噪声得到第二处理结果。

进一步地，所述主控制模块包括一块主控芯片和电源单元，所述电源单元为所述主控芯片供电；所述主控芯片包括鼠标定位和姿态检测单元和按键信号检测单元；