СПОСОБ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕР Российский патент 1997 года по МПК G06F3/33 

Изобретение относится к области компьютерной техники и может быть использовано при необходимости в управлении компьютером без помощи рук (например, для лиц с физическими недостатками, при отсутствии или болезни рук).

Характеристика предшествующего уровня техники и его недостатки.

Известен способ ввода информации в компьютер путем анализа движения языка оператора, выработки управляющих сигналов и их реализации. Способ реализуется с помощью вставленного в рот оператора (инвалида) мундштука [1]
Данный способ позволяет осуществлять ввод информации в компьютер без помощи рук.

Однако данный способ крайне неудобен для пользователя при его реализации, не оперативен, не позволяет производить достаточно сложные, большие по объему и времени работы на компьютере.

Близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ ввода информации в компьютер, включающий формирование изображения клавиатуры и курсора на экране дисплея, выбор изображения необходимой клавиши курсором и подачу команды на ее срабатывание [2]
Ввод информации в компьютер осуществляется путем подачи команд голосом в микрофон головного устройства, соединенного со схемой интерфейса речевого управления.

Наиболее близким является решение, при котором ввод информации в компьютер осуществляют посредством закрепления на частях тела пользователя одного датчика [3] Связь между положением курсора и положением оптического излучателя осуществляют путем слежения за текущими пространственными координатами оптического излучателя и преобразования их значений в информационные коды положения курсора на изображении клавиатуры.

Известный способ не позволяет преобразовать координаты оптического излучателя в информационные коды положения курсора, поскольку при его реализации определяются не пространственные координаты оптического излучателя, а пространственное расположение сфокусированного оптического луча, которое может изменяться как в результате изменения пространственных координат оптического излучателя, так и в результате поворота оптического излучателя вокруг своих пространственных осей при неизменных пространственных координатах оптического излучателя.

Техническая задача, решаемая изобретением.

Использование изобретения направлено на решение задачи освобождения оператора при вводе информации в компьютер без помощи рук от необходимости использования частей тела, не предназначенных для длительных физических нагрузок, при обеспечении удобства в работе с компьютером.

Сущность изобретения.

Для решения поставленной задачи способ ввода информации в компьютер включает формирование изображения клавиатуры и курсора на экране дисплея, выбор изображения необходимой клавиши курсором и подачу команды на ее срабатывание.

В отличие от известного технического решения, перед началом работы тело оператора помечают закреплением на нем одного основного маркера или двух маркеров, основного и дополнительного, закрепляемых на различных частях тела оператора.

Маркер в данном случае это закрепляемое на той или иной части тела оператора приспособление, сигналы от которого позволяют определить его координаты в пространстве и, поскольку оно закреплено на той или иной части тела оператора, идентифицировать эти координаты с пространственными координатами маркированной части тела оператора. В качестве маркера в случае технической реализации изобретения в оптическом диапазоне волн могут быть использованы либо активные элементы, например светоизлучающие в инфракрасном диапазоне диоды, либо пассивные элементы отражающие контррефлекторы.

Изображение клавиатуры формируется программно на части экрана дисплея, при этом другая часть экрана используется в обычном режиме для вывода воспроизводимой информации. Выбор изображений необходимых клавиш осуществляют подвижным, не выходящим за пределы изображения клавиатуры курсором, перемещение которого определяется пространственным перемещением части тела оператора, маркированной основным маркером. Связь между положением курсора и положением основного маркера осуществляют путем слежения за текущими пространственными координатами основного маркера и преобразования их значений в информационные коды положения курсора на изображении клавиатуры. Перемещение основного и дополнительного маркеров в пространстве может быть отслежено различными существующими в настоящее время определителями координат оператора, в том числе и работающими на принципе оптической локации [3]
Подача команды на срабатывание определяется при использовании одного основного маркера временем задержки курсора на изображении выбранной клавиши или, при использовании двух маркеров, основного и дополнительного, скоростью изменения пространственных координат дополнительного маркера, функционально не связанного с курсором и конструктивно с основным маркером.

Программное формирование клавиатуры на том же экране, на котором осуществляют воспроизведение вводимой информации, снижает утомляемость зрительной системы оператора.

Условие невыхода изображения курсора за пределы изображения клавиатуры обеспечивает удобство возврата курсора в рабочее положение при отклонении положения основного маркера, функционально связанного с курсором за определенные пределы. Курсор будет находиться у того края изображения клавиатуры (вверху, внизу, слева или справа), в сторону которого отклонился основной маркер.

На фиг.1 изображен общий вид устройства, позволяющего осуществить предлагаемый способ ввода информации в компьютер;
на фиг 2 представлена блок-схема устройства, реализующего заявляемый способ;
на фиг.3 представлено машинное слово, передающее информацию о положении маркера;
на фиг. 4 представлена временная диаграмма последовательности сигналов при управлении компьютером.

Пример осуществления изобретения.

Изобретение иллюстрируется чертежом (фиг.1), на котором изображен дисплей 1 компьютера 2, определитель координат 3 наблюдателя, выполненный, например, в виде оптического локатора, установленного на дисплее 1. Экран дисплея 1 разделен по вертикали на две части, причем верхняя часть предназначена для вывода воспроизводимой информации, а на нижней части программно сформированы изображения курсора 4 и клавиатуры 5. Тело оператора помечено основным маркером 6, связанным функционально с курсором 4 и дополнительным маркером 7, функционально не связанным с курсором и конструктивно не связанным с основным маркером 6. Определитель координат 3 и компьютер 2 связаны между собой электрически с помощью интерфейса 9. Основной маркер 6 курсора 4 и дополнительный маркер 7 могут быть выполнены либо на ИК-светодиодах, либо на пассивных контррефлекторах. В дальнейшем, для определенности будем полагать, что оба маркера выполнены на ИК-светодиодах. Основной маркер 6 и дополнительный маркер 7 закреплены на различных частях тела оператора. Основной маркер 6 закреплен, например, на головке 8 оператора, дополнительный маркер 7 закреплен, например, на плече оператора.

Способ осуществляется следующим образом. Перед началом работы на теле оператора закрепляют основной маркер 6 и дополнительный маркер 7. Затем в нижнюю часть экрана дисплея 1 выводят программно сформированные изображения клавиатуры 5 и курсора 4. Включают оптический локатор 3 и электропитание основного маркера 6 и дополнительного маркера 7. Оптический локатор 3 начинает отслеживать текущие координаты маркеров 6 и 7 и выдавливать их на интерфейс связи 3. По запросам компьютера 2 данные о пространственном положении маркеров 6 и 7 в виде машинного слова, представленного на фиг.3, выводятся из оптического локатора 3 через интерфейс связи 9 в компьютер 2. Оператор перемещениями головы в двух измерениях изменяет пространственное положение основного маркера 6, данные о котором с некоторой тактовой частотой поступают в компьютер 2. Компьютер 2 преобразует координаты в информационные коды положения курсора 4 на изображении клавиатуры 5. Курсор 4 начинает перемещаться по изображению клавиатуры 5 в соответствии с положениями основного маркера 6. При установке курсора 4 на выбранной клавише оператор резким движением плеча (при этом скорость движения должна быть выше определенно заданной величины) изменяет положение дополнительного маркера 7 в пространстве. Оптический локатор 3 фиксирует это движение и подает команду на срабатывание клавиши.

Оптическая система может быть настроена на срабатывание клавиши также при задержке курсора 4 на ее изображении больше определенно заданного времени, как это изображено на фиг.4.

На фиг. 3 приведено машинное слово, вырабатываемое в координаторе 2 для передачи информации о мгновенном положении маркера 6 и дополнительного маркера 7 в компьютер 2; причем положение маркера 6 задается как по горизонтальной, так и по вертикальной координате (Азимут и Угол Места), а положение дополнительного маркера 7 только по вертикальной координате (углу места).

На временной диаграмме фиг.4 показано:
в части a последовательность тактовых импульсов с регулируемым периодом следования импульсов в зависимости от физического состояния и подготовки оператора (пациента) 5;
в части b временные интервалы, затраченные на прохождение курсором 8 соответствующих клавиш изображения клавиатуры 3;
в части c обозначения этих клавиш в полученной последовательности;
в части d результирующая задержка курсора на изображении клавиатуры 3;
в части e получаемая последовательность латинских букв при печати. Если временная задержка курсора на некотором месте изображения клавиатуры 3 превышает некоторую пороговую величину (на фиг.4 она равна 4 тактам), то это будет восприниматься компьютером как нажатие соответствующей клавиши клавиатуры компьютера 2. На экране дисплея 1 будут отражены соответствующие изменения. Все параметры приведенной временной диаграммы в заявляемом способе могут быть реализованы программными средствами. Можно для ввода информации в компьютер использовать комбинацию обоих этих принципов срабатывания. Конкретно, выбор того или иного варианта в значительной степени зависит от физического состояния и возможностей оператора (инвалида).

Управление компьютером напоминает работу с устройством типа "мышь" за счет программно создаваемых меню, окон и т.д. Поскольку изображение клавиатуры 5 формируется программно, то оно может быть размещено в любой части экрана, а также может изменять свое положение и форму в процессе работы. Кроме того, одна из клавиш может предусматривать паузу для оператора, что повысит комфортность в работе.

Если указанные программные средства будут выполнены резидентными, то реализация предлагаемого способа позволяет оператору работать без помощи рук практически со всеми существующими программами.

Предлагаемый способ управления компьютером, кроме использования его в сфере реабилитации инвалидов, может быть использован также в других случаях, например, если руки оператора заняты управлением каким-либо устройством, либо управлением каким-либо объектом, например, исполнительным механизмом, который должен повторять движения рук человека.

Следует иметь ввиду, что форма выполнения изобретения, описанная выше и показанная на чертеже, представляет собой только возможный предпочтительный вариант его осуществления. Могут быть использованы различные вариации выполнения изобретения в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, отдельные элементы могут быть заменены эквивалентными.

Изобретение относится к области использования компьютерной техники и может быть применено при необходимости в управлении компьютером без помощи рук (например, для инвалидов). Изобретение решает задачу повышения удобства в работе с компьютером для инвалидов. Предлагаемый способ включает формирование изображения клавиатуры и курсора на экране дисплея, выбор изображения необходимой клавиши курсором и подачу команды на ее срабатывание. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ ввода информации в компьютер, при котором перед началом ввода информации одну из частей тела оператора помечают закреплением на нем оптического излучателя, а перемещение курсора определяют пространственным перемещением части тела оператора, на которой оптический излучатель закреплен, отличающийся тем, что в качестве клавиатуры используют ее изображение, программно сформированное на части экрана дисплея, при этом другую часть экрана используют для вывода воспроизводимой информации, выбор изображений необходимых клавиш осуществляют не выходящим за пределы изображения клавиатуры курсором, при этом связь между положением курсора и положением оптического излучателя осуществляют путем слежения за текущими пространственными координатами оптического излучателя и преобразования их значений в информационные коды положения курсора на изображении клавиатуры, при этом подачу команды на срабатывание определяют временем задержки курсора на изображении выбранной клавиши. 2. Способ ввода информации в компьютер, при котором перед началом ввода информации части тела оператора помечают закреплением на них основного и дополнительного оптических излучателей, а перемещение курсора определяют пространственным перемещением части тела оператора, на которой закреплен основной оптический излучатель, отличающийся тем, что в качестве клавиатуры используют ее изображение, программно сформированное на части экрана дисплея, при этом другую часть экрана используют для вывода воспроизводимой информации, выбор изображений необходимых клавиш осуществляют не выходящим за пределы изображения клавиатуры курсором, при этом связь между положением курсора и положением основного оптического излучателя осуществляют путем слежения за текущими пространственными координатами основного оптического излучателя и преобразования их значений в информационные коды положения курсора на изображении клавиатуры, осуществляют слежение за текущими пространственными координатами дополнительного оптического излучателя, причем подачу команды на срабатывание определяют скоростью изменения пространственных координат дополнительного оптического излучателя, функционально не связанного с курсором и конструктивно с основным оптическим излучателем.