Пристрій керування за допомогою жестів

Реферат: UA 78398 U UA 78398 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області безконтактної взаємодії користувача з комп'ютеризованими пристроями та може бути використана для захвату рухів та розпізнавання жестів з метою керування та взаємодії людини з електронними пристроями (комп'ютерами, смартфонами, планшетними ПК тощо). Відомий 3D-сенсор для виконання способу управління пристроєм за допомогою жестів (Патент РФ № 2455676, МПК G06F 3/00, опубл. 10.07.2012 p.), який включає в себе обчислювальний блок, ІЧ-проектор та ІЧ-камеру, в якому ІЧ-проектор і ІЧ-камера з'єднані з локальною шиною обчислювального блока, а обчислювальний блок налаштований для створення ІЧ-проектором модульованого підсвічування, аналізу зображення, отриманого з ІЧкамери, обчислення умовної лінії погляду користувача, обчислення сенсорної області, на яку спрямована умовна лінія погляду користувача, розпізнавання жесту користувача і видачі команди для керованого пристрою. Даний пристрій має вузьку сферу використання, що пояснюється досить малим вибором команд для управління пристроями за допомогою жестів. Відомий пристрій введення та виведення інформації (Патент України № 46906, МПК G06F 3/00, G09G 5/00, опубл. 11.01.2010, Бюл. № 1, 2010 p.), що містить корпус, виконаний у формі двох еластичних рукавичок з багатошарового тонкого еластичного матеріалу для надягання на руки, та електронний блок, що містить в єдиному корпусі блок обробки та передачі введеної інформації на комп'ютер, контролер дисплея, а також джерела електроживлення. На частини зовнішніх поверхонь рукавичок, що відповідають відносно рівним ділянкам поверхні кисті руки, нанесено шар гнучкого органічного світлодіодного матеріалу для відображення графічної інформації. У тіло рукавичок вмонтовані численні контактні датчики, що реагують на дотик, які виконані у вигляді сенсорних мембран тиску та розташовані під тими самими поверхнями, на які нанесено шар гнучкого органічного світлодіодного матеріалу, утворюючи в цілому сенсорний екран на поверхні рукавичок із ділянками для натискання або ковзання, що є імітованими клавішами або іншими елементами маніпуляторів, наприклад колеса миші. Пристрій має додаткові мікродатчики - акселерометри - або датчики відстані. Даний пристрій є досить складним у виготовленні. Крім того, суміщення на ньому функцій введення та виведення інформації у різній формі створює складності у використанні. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення пристрою керування за допомогою жестів, в якому за рахунок виконання пристрою в вигляді браслетів для одягання на зап'ястки рук, у корпус яких із виведенням чутливих частин на поверхню внутрішнього обода кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один датчик електроміографії і/або щонайменше один рефлекторний інфрачервоний датчик, забезпечується управління комп'ютеризованим пристроєм за допомогою жестів рук, на які надітий даний пристрій. Поставлена задача вирішується тим, що запропоновано пристрій керування за допомогою жестів, що містить корпус, в який вмонтовано датчики, блок обробки та передачі інформації на комп'ютеризований пристрій, джерело живлення, щонайменше один акселерометр, причому пристрій виконаний з можливістю підключення до комп'ютеризованого пристрою з використанням бездротових засобів, в якому, згідно з корисною моделлю, пристрій виконано в вигляді браслетів для одягання на зап'ястки рук, у корпус із виведенням чутливих частин на поверхню внутрішнього обода кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один датчик електроміографії і/або щонайменше один рефлекторний інфрачервоний датчик, блок обробки та прийому/передачі інформації з/на комп'ютеризований пристрій виконаний у вигляді процесора, який з'єднаний з згаданими датчиками, причому в корпусі кожного браслета знаходиться модуль безпровідних прийому/передачі даних на комп'ютеризований пристрій. Крім того, в корпус кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один датчикгіроскоп, який з'єднаний з процесором. Крім того, в корпус кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один датчик магнітного поля, який з'єднаний з процесором. Крім того, в корпус кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один барометричний датчик, який з'єднаний з процесором. Крім того, в корпус кожного браслета із виведенням чутливих частин на поверхню обода кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один інфрачервоний датчик температури, який з'єднаний з процесором. Крім того, в корпус кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один радіо/ультразвуковий далекомір, який з'єднаний з процесором. Крім того, на корпус кожного браслета додатково вмонтовано засоби введення/виведення інформації для управління пристроєм. 1 UA 78398 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 зображено пристрій, який знаходиться на зап'ястках рук, на Фіг. 2 - зовнішній вид пристрою (один браслет), а на Фіг. 3 блок-схему пристрою (для одного браслета). Запропонований пристрій керування за допомогою жестів (див. Фіг. 1-3) виконаний у вигляді браслетів для одягання на зап'ястки рук. Кожний браслет містить корпус 1, в який вмонтовано процесор (мікроконтролер) 2, джерело живлення 3 з акумулятором 4 та модуль безпровідних прийому/передачі даних 5 на комп'ютеризований пристрій (не показаний), акселерометри 6, датчики-гіроскопи 7, датчики магнітного поля 8, барометричні датчики 9, радіо/ультразвукові далекоміри 10. Також, у корпус 1 із виведенням чутливих частин на поверхню ободу браслетів вмонтовано інфрачервоні датчики температури 11, а рефлекторні інфрачервоні датчики 12 та датчики електроміографії 13 вмонтовано в корпус 1 із виведенням чутливих частин на внутрішню поверхню ободу кожного з браслетів. На корпус 1 кожного браслета додатково вмонтовано засоби введення/виведення інформації 14 для управління запропонованим пристроєм. Дані засоби можуть бути виконані у вигляді дисплею з підтримкою сенсорного вводу. Процесор 2, який є в корпусі 1, зв'язаний з акселерометрами 6, датчиками-гіроскопами 7, датчиками магнітного поля 8, барометричними датчиками 9, радіо-/ультразвуковими далекомірами 10, інфрачервоними датчиками температури 11, рефлекторними інфрачервоними датчиками 12, датчиками електроміографії 13 та з модулем безпровідних прийому/передачі даних 5 і засобами введення/виведення інформації 14. Запропонований пристрій використовують наступним чином Користувач надіває пристрій на зап'ястки (по браслету на кожну руку) та вмикає пристрій. Після подачі живлення від джерела живлення 3, пристрій стає доступним для додавання в мережах передачі даних, наприклад, в мережі Інтернет, для з'єднання з комп'ютеризованим пристроєм приймачем (наприклад, з комп'ютером, з планшетним ПК, з смартфоном, з телевізором та іншими). Як правило, дана операція відбувається шляхом додавання запропонованого пристрою в список підключених до комп'ютеризованого пристрою за допомогою можливостей його операційної системи. При цьому, підключений пристрій керування може сприйматися пристроєм приймачем (комп'ютеризованим пристроєм) по-різному, залежно від настройки пристрою керування, наприклад, як бездротовий маніпулятор - комп'ютерна миша, бездротовий джойстик або будьякий інший прилад з ряду стандартних для операційної системи, або ж як такий, що вимагає установки власних драйверів. Далі пристрій керування може використовуватися як стандартний пристрій введення/виведення, або ж як пристрій керування для певного програмного забезпечення. Сам процес роботи пристрою керування з пристроєм приймачем (комп'ютеризованим пристроєм) полягає в обміні пакетами даних по бездротовому зв'язку. При роботі пристрою керування відбувається обробка даних датчиків 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 та 13 за допомогою процесора 2 пристрою керування і відправлення їх в пристрій приймач в необхідному нормалізованому вигляді, тобто або у вигляді протоколу роботи комп'ютерної миші, якщо запропонований пристрій використовується замість миші, або у вигляді координат вершин і ребер сіткової моделі, що повторює положення рук, або в іншому вигляді, необхідному для пристрою приймача. Обробка даних датчиків 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 та 13 відбувається наступним чином. Процесор 2 пристрою керування опитує датчики 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 та 13, зв'язок з якими здійснюється реалізацією спільного для процесора 2 і конкретного типу датчика цифрового протоколу або ж обробкою аналогових сигналів з датчиків 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 та 13, якщо датчики 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 та 13 надають саме аналогові сигнали, і подальшим переведенням аналогових сигналів у цифрові за допомогою аналого-цифрових перетворювачів, вбудованих в процесор 2, або ж є окремими пристроями, підключеними до процесора 2 з використанням загальних цифрових протоколів. Також в зв'язці між датчиками і аналого-цифровим перетворювачем може бути встановлений операційний підсилювач (не показаний) при необхідності первинного посилення сигналу. Датчики, такі як, акселерометри 6, датчики-гіроскопи 7, датчики магнітного поля (компаси) 8, барометричні датчики 9, радіо-/ультразвукові далекоміри 10, які розташовані усередині корпусу 1 пристрою керування, використовуються для визначення положення зап'ясть в просторі. При цьому використовуються як абсолютні величини, тобто кути повороту кожного браслета щодо магнітного поля і центра земного тяжіння, так і відносні, тобто різниця висот між браслетами, виходячи з показань атмосферних тисків на кожному з браслетів, відстані між браслетами (у разі застосування двох браслетів). Вимірювані величини отримують спільним аналізом показань вище перерахованих датчиків за допомогою алгоритмів, які виконуються процесором 2. 2 UA 78398 U 5 10 15 20 25 30 Щодо певного положення зап'ясть відбувається визначення нахилу кистей і пальців рук. Для цього використовуються датчики електроміографії 13 і/або рефлекторні інфрачервоні датчики 12, розташовані усередині корпусу пристрою керування з виводом назовні корпуса 1 з боку внутрішнього обода браслета (до руки) чутливих елементів датчиків. Дані датчики реагують на рухи пальців і кистей рук щодо зап'ясть, що полягає у зміні величин напруг або опорів в залежності від конструкції датчиків. Також для більш точного визначення нахилу долонь можуть використовуватися інфрачервоні датчики температури 11 і/або радіо-/ультразвукові далекоміри 10, розташовані по ободу браслета. Принцип використання даних датчиків виглядає наступним чином: при згинанні долоні вниз, як приклад, інфрачервоний датчик температури 11, розташований на нижній частині обода браслета буде детектувати відповідне збільшення температури від об'єкта (долоні), що наближається, в той час як інші датчики будуть показувати температуру навколишнього середовища. Однак існує вірогідність попадання в область видимості датчиків випадкових об'єктів, здатних призвести до помилкових спрацьовувань, через що слід використовувати дані датчики спільно з датчиками електроміографії 13 і/або рефлекторними інфрачервоними датчиками 12, аналізуючи загальні дані на процесорі 2 браслета. Прийняті, оброблені і нормалізовані показники датчиків процесором 2 даного пристрою надходять в модуль безпровідних прийому/передачі даних 5, а звідки надсилаються на пристрій приймач (комп'ютеризований пристрій). Пристрій приймач обробляє дані, що надійшли, і реалізує необхідні дії в залежності від настройки пристрою керування і виконаного на пристрої приймача програмного забезпечення: переміщує курсор миші, виконує навігацію всередині операційної системи, розпізнає символи на основі жестів для набору тексту, переміщує і повертає віртуальні об'єкти (тривимірні моделі) в просторі або виробляє будь-які інші дії передбачені програмним забезпеченням пристрою приймача. Також пристрій керування може бути оснащено пристроєм введення-виведення інформації 14 для управління режимами пристрою, отримання інформації про стан заряду, або іншої інформації. Як пристрій введення виведення може бути використаний дисплей з підтримкою сенсорного введення. Корисна модель, що заявляється, може бути виготовлена відомими в електронній промисловості способами з використанням відомих засобів, та може бути застосована для захвату та розпізнавання жестів з метою керування та взаємодії людини з комп'ютеризованими пристроями (комп'ютерами, смартфонами, планшетними ПК тощо). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 55 1. Пристрій керування за допомогою жестів, що містить корпус, в який вмонтовано датчики, блок обробки та передачі інформації на комп'ютеризований пристрій, джерело живлення, щонайменше один акселерометр, причому пристрій виконаний з можливістю підключення до комп'ютеризованого пристрою з використанням бездротових засобів, який відрізняється тим, що пристрій виконано у вигляді браслетів для одягання на зап'ястки рук, у корпус із виведенням чутливих частин на поверхню внутрішнього обода кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один датчик електроміографії і/або щонайменше один рефлекторний інфрачервоний датчик, блок обробки та прийому/передачі інформації з/на комп'ютеризований пристрій виконаний у вигляді процесора, який з'єднаний з згаданими датчиками, причому в корпусі кожного браслета знаходиться модуль безпровідних прийому/передачі даних на комп'ютеризований пристрій. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що в корпус кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один датчик-гіроскоп, який з'єднаний з процесором. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що в корпус кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один датчик магнітного поля, який з'єднаний з процесором. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що в корпус кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один барометричний датчик, який з'єднаний з процесором. 5. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що в корпус кожного браслета із виведенням чутливих частин на поверхню обода кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один інфрачервоний датчик температури, який з'єднаний з процесором. 6. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що в корпус кожного браслета додатково вмонтовано щонайменше один радіо-/ультразвуковий далекомір, який з'єднаний з процесором. 7. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що на корпус кожного браслета додатково вмонтовано засоби введення/виведення інформації для управління пристроєм. 3 UA 78398 U 4 UA 78398 U 5 UA 78398 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6