Биотехническое адаптируемое устройство для бесклавишного ввода информации Советский патент 1990 года по МПК G09B21/00 G06F3/00 

динатно-моторных символов. Третий выход соединен также через элемент ИЛИ 23 с пятым входом 21 дешифратора 8 и шестым входом 22 узла 7 свертки, второй выход которого соединен с вторым входом преобразователя 6 амплитуд и вторым входом дешифратора 8, первые и вторые выходы 16, 17 преобразователя амплитуд соединены с информационными и адресными входами узла 7 свертки. 5 э.п. ф-лы, 17 ил. 3 табл.

Изобретение относится к навигационным устройствам бесклавишного ввода информации, может быть использовано для бесклавишного предъявления и регистрации информации в виде обобщенных движений пальцами (координата Х т) и кисти рук (координата У т), сигналы координат отводятся с помощью датчиков биоактивности, устанавливаемых на проксимальные фаланги пальцев и тыльную сторону ладоней. Цель изобретения - упрощение устройства за счет сокращения длины оперативного координатно-моторного алфавита символов в виде отдельных движений. Для этого в дешифратор 1 координатно-моторных движений символов, содержащий каналы 2 отведения биоактивности от датчиков 3 с усилителями 4 и интеграторами 5, выходы которых соединены с входами преобразователя 6 амплитуд, соединенного с входами узла 7 свертки, установлено устройство 8 для классификации обобщенных символов М-рефлекса, причем вторые входы 9, 10 узла свертки соединены с выходами 10 генератора 11 импульсов, а его третий вход 12 соединен с первым выходом 13 устройства 8, второй и третий входы 14, 15 которого соединены с первыми и вторыми выходами 16, 17 преобразователя 6 амплитуд, четвертый вход 20 соединен с шиной сигнала "Начальная установка", при этом вторые и третий выходы 27, 24 устройства соединены с информационными и стробирующими выходами 26, 25 дешифратора координатно-моторных символов. Третий выход соединен также через элемент ИЛИ 23 с пятым входом 21 дешифратора 8 и шестым входом 22 узла 7 свертки, второй выход 18 которого соединен с вторым входом 19 преобразователя 6 амплитуд и вторым входом дешифратора 8, первые и вторые выходы 16, 17 преобразователя амплитуд соединены с информационными и адресными входами 27, 28 узла свертки. 1 с.п. и 5 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к навига- ционным устройствам бесклавишного ввода информации.

Цель изобретения - упрощение управления устройства за счет сокращения длины оперативного координатно- моторного алфавита символов в виде отдельных движений.

На фиг.1 представлена блок-схема биотехнического адаптируемого устройства для бесклавишного ввода информации; на фиг.2 - блок-схема узла свертки; на фиг.З - схема дешифратора обоб щенных К-М символов; на фиг.4 - блок выработки экстремума сигналов биоактивности; на фиг.З - блок памяти координат; на фиг.6 - блок формирования кода текущего символа;на фиг. 7 - временная диаграмма работы датчиков; на фиг.8 - А и В клавиши тренажера, вид сверху; на фиг.9 - датчик тактильной чувствительности, совмещенный с датчиком биоактивности сгибателя пальца руки; на фиг.10 - схема взаимного расположения его сердечников,якоря и обмоток; на фиг.11 и 12 - магнитная система вибратора и датчика биоактивности; на фиг.13 - датчик актив- ности левой руки; на фиг.14 - схема взаимного размещения его сердечников, обмоток и якоря; на фиг. 15 - опора экрана; на фиг.16 - схема магнитной цепи в момент активности;на фиг.17 - датчик активности правой кисти руки. Устройство имеет (фиг.1) координатор 1 биоактивности, который содержит датчика2 активности пальцев и датчики 3 активности кисти рук, в которых используют датчики биоактивности и тактильной чувствительности системы Мягкова, а также содержит усилители 4, интегратор 5, преобразователь 6 амплитуд биоактивности, узел 7 свертки, дешифратор 8 обобщен- ных координатно-моторных (КМ) символов. Первый 9 и второй 10 входы узла свертки соединены с выходами генератора 11 импульсов, третий вход 12 узла 7 свертки соединен с первым выходом 13 дешифратора 8 обобщенных К-М символов, первый 14 и второй 15 входы дешифратора 8 соединены с первым 16 и вторым 17 выходами преобразователя 6 амплитуд биоактивности. Первый выход 18 узла 7 свертки связан с третьим входом 19 блока 6 и третьим входом 20 блока 8, пятый вхол 21 блока 8 и шестой вход 22 блока 7 связаны через элемент ИЛИ 23 с шиной сигнала Начальная установка, второй вход которого соединен с вторым выходом 24 блока 8, который также является первым выходом устройства для ввода информации, третий информационный выход 25 блока 8 является вторым выходом устройства для ввода информации.

Узел 7 свертки (фиг.2) имеет ячейки 26 памяти, соединенные с информационными и адресными входами узла по коду текущих амплитуд - F7 и адресу датчика - А;, триггер 27, коммутатор 28, формирователь 29 импульсов, дешифратор 30 направления выборки, счетчик 31 адреса, элемент ИЛИ 32, формирователь 33 стробов и элемент 34 задержки, прямой выход 35 триггера 27,

Первый 9 и второй 10 входы узла соединены с входами коммутатора 28, которьй управляющим входом соединен с прямым выходом 35 триггера 27, с управляющим входом 36 формирователя 29 импульсов и входом реверса COD дешифратора 30 направления выборки. Выход коммутатора 28 подключен к формирователю 29, выход которого является первым выходом 18 узла свертки, а также соединен с информационным входом 37 дешифратора 30 направления выборки, который входом 38 разрешения соединен с кнопкой 39 установки сигнала Пуск. Выходы дешифратора Зр соединены с прямым и обратным входами счетчика 31 адреса строк, выход 40

которого подключен к входам АО-А5 ячейки 26 памяти.

Выходы дешифратора 30 через элемент ИЛИ 32 соединены с входом формирователя 33 стробов, выход которого соединен с СЕ-входом ячейки 26 памяти, RW-вход разрешения записи/считыва вания которой соединен с инверсным выходом 41 триггера 27, установочный вход которого является третьим входом 12 по сигналу Первый строб кульминации узла свертки, а второй вход 42 триггера 27 соединен с шесты входом 22 узла свертки через элемент 34 задержки.

Дешифратор 8 координатно-моторных символов,(фиг.3) содержит блок 43 выработки экстремума, блок 44 четности матрицы, блок 45 памяти координат, первый 46 и второй 47 элементы И, блок 48 формирования кода, источник опорного напряжения с переключателем, причем первый блока выработки является первым входом 14 блока 8, второй вход А- блока выработки является вторым входом 15 блока 8, четвертый вход F дблока 43 выработки экстремума является четвертым

входом дешифратора 8. Второй вход бло- зд входом DQ - Dn первой ячейки 57 пака выработки экстремума соединен с первым входом блока 45 памяти, третий вход блока выработки экстремума соединен со стробирующим входом блока 44 четности матрицы, первыми входами первого 46 и второго 47 элементов И, вторым входом блока памяти координат, а также является третьим уходом 20 дешифратора, пятый вход блока выработки экстремума является пятым вхо- входом 21 дешифратора 8. Первый выход блока выработки экстремума соединен с третьим входом блока памяти координат , вторым входом первого элемента И 46, а также является первым выходом 13 дешифратора 8. Первый и второй выходы блока 45 памяти координат подключены к первому и второму входам блока формирования кодов, третий и четвертый входы которого связаны с выходами соответственно первого и второго элементов И, причем выход второго элемента И 47 является вторым выходом 24 (запись) дешифратора 8, второй вход второго элемента И 47 связан с вторым выходом блока 43 выработки экстремума, пятый вход блока 48 формирования кода связан с выходом блока 44 четности матрицы, а выход блока

35

40

45

50

55

мятн кодов текущих амплитуд, второй первой ячейки 57 памяти соединен с вторым входом второй ячейки 58 памяти и является вторым входом блока, третий вход второй ячейки 58 памяти является третьим входом блока, выход второй ячейки памяти через эле мент И-НЕ 54 связан с вторым входом

приемного регистра 50 и первым S-вхо дом первого триггера 59, второй вход элемента И-НЕ 54 соединен с третьим входом второй ячейки 58 памяти, третьим С-входом регистра 50 и входом формирователя 62 стробов,выход которого подключен к третьему СЕ-входу первой ячейки 57 памяти, второй R- вход первого триггера 59 соединен с выходом первого элемента ИЛИ 65; выход первого триггера 59 связан с четвертым RW-входом первой ячейки 57 памяти, ыходы первой ячейки 57 памяти связаны с В-входами схем 55 и 56 сравнения, первые выходы первой 55 и второй 56 схем сравнения подключены соответственно к первым входам второго 52 коммутатора,второй вход второго коммутатора 52 связан с вторым выходом второй схемы 56 сравнения, S-вход второго триггера

г

769016

S (ЬорМ1фс) 1Й.1ДЛ СВНчаН Г НТО РЫМ

входом блока 44 четности матрицы, я также является третьим выходом 25 дешифратора 8. Шестой вход блока 43 формирования кода соединен через переключатель с источником 49 опорного напряжения.

Блок 43 выработки экстремума (фиг. 4)

JQ содержит приемный регистр 50, первый 51, второй 52 и третий 53 коммутаторы, элемент И-НЕ 54, первую 55 и ято- рую 56 схемы сравнения, первую 57 и вторую 58 ячейки памяти кодов теку15 щих амплитуд, первый 59, второй 60 и третий 61 триггеры, формирователь 62 стробов, элементы И 63, первый элемент 64 задержки, первый 65 и второй 66 элементы ИЛИ, второй 67 и тре20 тий 68 элементы задержки. При этом первый и второй входы первого коммутатора 51 являются первым F и четвертым FT//) входами блока выработки, выход первого коммутатора 51 подклю25 чен к первому входу регистра 50 и

первому входу второй ячейки 58 памяти, выход приемного регистра 50 соединен с группой входов А первой 55 и второй 56 схем сравнения, первым

5

0

5

0

5

мятн кодов текущих амплитуд, второй первой ячейки 57 памяти соединен с вторым входом второй ячейки 58 памяти и является вторым входом блока, третий вход второй ячейки 58 памяти является третьим входом блока, выход второй ячейки памяти через элемент И-НЕ 54 связан с вторым входом

приемного регистра 50 и первым S-вхо- дом первого триггера 59, второй вход элемента И-НЕ 54 соединен с третьим входом второй ячейки 58 памяти, третьим С-входом регистра 50 и входом формирователя 62 стробов,выход которого подключен к третьему СЕ-входу первой ячейки 57 памяти, второй R- вход первого триггера 59 соединен с выходом первого элемента ИЛИ 65; выход первого триггера 59 связан с четвертым RW-входом первой ячейки 57 памяти, ыходы первой ячейки 57 памяти связаны с В-входами схем 55 и 56 сравнения, первые выходы первой 55 и второй 56 схем сравнения подключены соответственно к первым входам второго 52 коммутатора,второй вход второго коммутатора 52 связан с вторым выходом второй схемы 56 сравнения, S-вход второго триггера

715

60 сое/гинен с выходом второго коммутатора 52, с первым входом элемента И и через первый элемент 64 задержки подключен к первому входу первого элемента ИЛИ 65, второй вход которого соединен с выходом третьего коммутатора 53, второй вход которого соединен с вторым выходом первой схемы 55 сравнения, выход второго триггера 60 является первым выходом блока, а также соединен с третьими входами первого 51, второго 52 и третьего 53 коммутаторов, с вторым входом элемента И 63 и через второй эле- нент 67 задержки - с первым входом третьего триггера 61, выход элемента И 63 соединен с выходом третьего триггера 61, а также является вторым выходом блока, первый вход третьего триггера 61 через последовательно соединенные третий элемент 68 задержки, второй элемент ИЛИ 66 соединен с R-входом второго 60 и третьего 61 триггеров, второй вход второго элемента ИЛИ 66 является пятым входом блока выработки экстремума.

Блок памяти координат содержит (фиг.5) первый 69 и второй 70 регистры, первый 71 и второй 72 элементы И, инвертор 73, стробирующий элемент 74, одновибратор 75, причем первые входы регистров объединены и являются первыми входами блока, первые входы элементов И 71 и 72 объединены и являются вторым входом блока, второй вход первого элемента И 71 соединен с входом инвертора 73 и первыми входами регистров 69 и 70, выход инвертора 73 соединен с входом одновибратора 75 и вторым входом второго элемента И 72, выход одновибратора 75 соединен с вторыми R-входами регистров 69 и 70, третьи С-входы которых связаны со стробирующим элементом 74, вход которого является третьим входом блока.

Блок формирования кода (фиг.6) выполнен в виде построителя вектора обобщенного символа, который содержит первый 76 и второй 77 дешифраторы,первый 78 и второй 79 шифраторы, коммутатор 80, первый 81 и второй 82 элементы И, инвертор 83, причем

первые А и вторые

А ы входы де . ифраП

торов являются первыми Хт и вторыми YT входами блока по текущим координатам X и Y, стробирующие входы дешифраторов связаны с выходами элементов

0

901

8

И, первый вход второго элемента И 82 соединен с первым входом первого элемента И 81, который является третьим входом блока, второй вход первого элемента И 81 через инвертор 83 связан с вторым входом второго элемента И 82, который является пятым входом блока, первые выходы второго шифратора 79 соединены с первым выходом первого шифратора 78, который является выходом блока и третьим выходом дешифратора обобщенных координатно- моторных символов, вторые входы шифраторов 78 и 79 подключены к коммутатору 80, входы которого являются четвертым и шестым входами блока, выходы дешифраторов 76 и 77 соединены с адресными входами шифраторов.

Датчик 84 тактильной чувствительности, совмещенный с датчиком биоактивности сгибателя пальца руки (фиг.9-12), составлен из двух кольцевых сердечников 85 и 86 (фиг.10). На одном полувитке сердечника 85 раз мещены обмотки возбуждения 87 и сигнальная 88 датчика 89 биоактивности, а на другом полувитке сердечника 86 размещена обмотка 90 возбуждения электромагнитного вибратора (ЭВ) 91, якорь 92 которого (фиг.11) соединен со сферическим выступом 93 тактиль - ного воздействия. Якорь 94 датчика биоактивности (фиг.9-12) установлен в горизонтальной плоскости О (на фиг.Ю смещена на угол 45°).

Плоскость О (фиг.Ю) расположена по касательной кольца датчика 84 и перпендикулярно полюсам 95 и 96 сердечника 85. Входная кромка якоря 94 расположена под углом к оси Х-Х и параллельно линии Р-Р, соединяющей центры полюсов 95 и 96.

С одной стороны якорь 94 соединен с пружиной 97 возврата, которая укреплена на кронштейне 98, соединенном с кольцом датчика 84, а с другой посредством ленты 99 и шарниров 100 взаимодействует с дистальной стороной 101 основания 102 датчика 103 поворота кисти руки - датчика четности матрицы.

Первая пара полюсов 95 и 96 и якорь 94 образуют магнитную систему датчика 89 биоактивности (фиг.12), причем рабочий магнитный зазор rf1 между полюсами 95, 96 и якорем 94 ничтожно мал по сравнению с магнитным зазором

tЈ ОТСТОЯНИЯ ПОЛЮСОВ ПО ЛИНИИ Р-Р.

Кроме того, на поверхности якоря 94 имеется множество сферических выступов (не показаны) по толщине ленты 99, которые обеспечивают прочность сцепления между якорем 94 и лентой 99, а также позволяют снизить потери в ампервитках на сопротивление воздушного зазора J.

Пружина вибратора 91 выполнена с одной консолью 104, на которой укреплен якорь 92 и выступ 93. Узел 105 крепления пружины (фиг.9 и 10) соста лен из двух скоб (не показаны), охватывающих полувитки сердечников 85 86, которые с помощью винтового со- едине ния 106 фиксируют консоль 104 пружины и якорь 92 в плоскости Y-0-Z датчика 84 и величину воздушных зазоров сГ3 и cf между якорем 92 и полюсами 107 и 108 (фиг.10 и 11).

На верхней скобе узла 105 установлена монтажная плата (не показана) с контактами для пайки выводов I обмоток 87, 88 и 90. Якорь 92 ЭВ 9 смещен вниз по оси Y-0 на угол 120- 150° (фиг. 11),. а консоль (104) пружины изогнута по витку кольца датчика 84 и размещена между полувитками сердечников 85 и 86. Вторая пара полюсов 107, 108 и якорь 92 составляют магнитную цепь ЭВ 91 (фиг.11).

Датчик активности кисти руки (фиг.13-17) составлен из индукционны датчиков 109 уровня кисти руки и ее поворота - датчиков 103 четности матрицы, каждый из которых имеет два вписанных в окружность поворотного экрана ЮО трапециевидных вит ых сердечника 111 и 112 с отсеченной боковой стороной и расположенных относительно перекрещивающихся осей Х-Х и Y-Y симметрично в плоскости экрана 110, причем на внутренних стержнях 113 установлена общая обмотка 114 возбуждения, а сигнальные обмотки 115 и 116 размещены на наружных стержнях 117 и 118 каждого, сердечника 111 и 112.и соединены между собой встречно. Пакет пластин 119 общего якоря 120 расположен симметрично воздушных зазоров J и сРгмежду полюсами стержней 113, 117 и 118, преимущественно в первом и вторых квадран--, тах обода 121 экрана 110 и зафиксирован в нем. ,

Между экраном 110 и внешним кольцом 122, взаимодействующим у датчи0

5

0

5

О

5

0

5

0

5

ка 103 четности с тросиками 123 и 124, зафиксирован фланец 125 оси

126поворогного ткрана, которую цен-, трирует втулка 127 с опорами 128 скольжения. v датчика 103 четности сердечники 111, 112 и втулка 127 укреплены на основании 102, которое устанавливают на тыльную сторону ладони и фиксируют с дистальной стороны 101 основания 102 (фиг.9) с помощью захватов 129, ось которых является шарниром, а по бокам с помощью кронштейнов 130 и 131, соединенных между собой вогнутой планкой 132, снабженной с одной стороны шарнирной опорой 133, ас другой - фиксатором 134. У датчика 109 уровня кисти руки сердечники 111, 112 и втулку

127крепят на пластине 135, соединенной с браслетом 136, причем кольцо 137 датчика 109 уровня кисти руки подпружинено и взаимодействует посредством тросика 138 с основанием 102. Тросики 123 и 124 перекрещиваются между собой и укреплены на пластине 135, а на ведомом, кольце 122

по оси Х-Х в дистальной точке.

Подготовка оператора на тренажере заключается в выработке устойчивого навыка на уровне квазиречевого рефлекса, в умении формировать символы параллельно тексту, произносимому про себя, в виде последовательных координатно-моторных движений пальцами, дополняемых при необходимости установкой кисти руки на соответствующий уровень в соответствии со схемой обслуживания.

Символы, эквивалентные знакам алфавита, размещенным на втором горизонтальном ряду матриц А, В и С,представляют собой активацию сгибателя того или иного пальца рук и перемещение вниз дистальной фаланги на 20 - 30 мм. При этом кисть руки, пальцы которой формируют текущий символ, располагается горизонтально относительно продольной оси предплечья с допуском от +5 до -10-15°. При координате Y2 сигнал ка выходе датчика кисти рук низкого уровня - Лог.О,

Символы, эквивалентные знакам, расположенным в первом (верхнем) ряду матриц,Й-Ц-У-К-Е-Н-Г-11ЫЦ-3 русского алфавита и латинского I-C-U- K-E-N-G-Ј- -Z, дополняются подъемом KHQTH руки на угол от 20-25 до 40 45 . Выход сигнала датчика по координате Y1 - Лог.1.

Таким образом, конечной целью отработки рефлекторных движений пальцев рук является не воздействие н клавиши в момент завершения развернутого движения кисти руки, а умение четко и последовательно выполнять безопорные движения пальцами рук. Клавиатура тренажеров обслуживается по установленной методике всеми десятью пальцами рук. В обслуживании клавиш пятого и шестого вертикальных рядов с буквенными знаками Е-П-И Н-Р-Т участвуют большие пальцы рук, на которые также устанавливаются датчики биоактивности.

За каждым из десяти пальцев рук закреплен соответствующий вертикальный ряд клавиш. Движения при вводе буквенных символов русского и латинского алфавитов идентичны.

Состав знаков клавиатуры, составленной в виде матриц ЮхЗ, и характеристика координаты по вертикали и горизонтали приведены в табл.1 и 2 (матрицы А и С обобщены).

Четная матрица В, в которую сформированы цифры, цифровые знаки, знаки синтаксиса и служебные символы, показана в табл.3.

В матрицах А и С координата Х2 формируется сокращением сгибателя мизинца левой руки, ХЗ - четвертого пальца, Х4 - среднего, Х5 - указательного, Хб - большим пальцем левой руки и Х7 - большим пальцем правой руки Х8 - указательным, Х9 - средним, Х10 - четвертым, Х11 - мизинцем правой руки, Х12 - мизинцем,,

Устройство работает следующим образом.

При формировании текущих К-И символов, которые выполняются движениями пальцев рук оператора, параллельно мысленно произносимому тексту или служебному символу, по вертикальной координате Хт обобщенного символа в матрице, и дополнительными движениям кисти руки с изменением ее уровня или поворота,подъем кисти руки оператор выполняет в случае необходимости формирования дополнительной первой горизонтальной координаты (Y1) символа в матрице, т.е. когда символ эквивалентен буквенному знаку русского или

латинского алфавита, цифрам, расположенным в первом верхнем ряду клавиатуры тренажера. От исходного положения, когда угол кисти руки с осью предплечья лежит в интервале от 5 до 10-15°, кисть поднимается до 30-40°.

В этот момент натяжение тросика 138 (фиг.13) ослабевает и под воздействием пружины (не показана) ролик 137 с поворотным экраном 110 поворачивается против часовой стрелки.При повороте обода 121 с якорем 120 (фиг.15) перекрывается воздушный зазор между стержнями 113 и 118 сердечника 112. За счет того, что суммарная величина воздушного зазора между торцами стержней и якорем 5, Д составляет всего 4-5 мкм от первона0 чального cfU а пределах 4-6 мм, проводимость магнитного потока в сердечнике 112 возрастает скачком. В результате тысячекратного увеличения потокосцепления между первичной об5 моткой 114 возбуждения и сигнальной обмоткой 116 на ее выводах 139 и 140 появляется сигнал, амплитуда которого по координате Y1 составляет несколько мипливольт.

Q При вводе К-М символа, эквивалентного знакам второго горизонтального ряда клавиш указанных матриц А, С и В, кисть руки возвращается в исходное состояние и сигнал на выходе датчика первого уровня снижается к пороговой величине - от 0,5 до 1 - 2 мВ (фиг.7).

При формировании К-М символа, эквивалентного знакам алфавита и служебным символам, размещенным на клавишах нижнего (третьего) ряда клавиатуры тренажера, кисть руки синхронно опускается на угол 15-20 °. В этом случае тросик 138 натягивается и, преодолевая усилие пружины, разворачивает экран 110 с ободом 121 по часовой стрелке. В момент экстремума якорь 120 перекрывает воздушный зазор между стержнями 117 и 113 сердечника 111 (фиг.16), скачком увеличивая ггроводимость магнитного потока. Соответственно на выводах 140 и 141 сигнальной обмотки И5 появляется сигнал активности, соответствующий дополнительной координате Y3,

В момент формирования символов матрицы В (четной) оператор рефлекторно поворачивает кисть активной руки на угол 10-35 с активизацией прона5

0

5

0

5

Н157И

тора, i.e. правая рука поворачиваеч- ся против часовой стрелки, а левая (фиг.13) - по часовой стрелке. В первом случае расстояние между точкой А и точкой В, касательной к кольцу 122 (фиг.17) соответственно линии тросика 123, увеличивается на величину Л в соответствии с выражением

о 1

Д 2 1 sin --- ,

где 1 - первоначальное расстояние от точки крепления А тросика 123 до точки В касательной кольца 122, имеющего радиус

г;

d - угол поворота кисти актив- нон руки.

Так как тросик 123 не может удлиняться, то кольцо 122 развернется против часовой стрелки на угол, пропорциональный

Ј d/2/fr - 57,3t

где г - радиус кольца 122.

При экстремальном значении угла поворота А обода 121 (фиг.15) якорь 120 перекроет воздушный зазор , в соответствии с рассмотренным выше ходом выработки сигнала биоактивности, на выходах 139 и 140 датчика 103 появится четный сигнал, который может поступать по каналам отведения на соответствующий вход координатора биоактивности (не показан).

Если оператор формирует следующий символ, эквивалентный знаку нечетной матрицы А или С, то он рефлек- торно активизирует контролатеральный вращатель кисти руки - супинатор, который разворачивает кисть руки на указанный выше угол, но уже по часо- - вой стрелке (для правой руки).

За счет увеличения расстояния между точкой С фиксации тросика 124 на пластине и точкой D , касательной к окружности кольца 122, последнее разворачивается по часовой стрелке и увлекает обод 121 с якорем 120 в сторону сердечника 111 (фиг.14). В этот момент воздушный зазор с первого сердечника 111 перекрывается. В результате датчик 103 поворота кисти руки вырабатывет дополнительный сигнал преднастройки Сброс четности, который отводится с выводов 140и141.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Pioorv длгшюн активности пальцев руки проследим пп указательному, при активизации сгибателя которого палец сместится на 20-30 мм (фиг.9) от исходного уровня.Сердечники 85 и 86 датчика 84, установленного на проксимальной фаланге, сместятся на 3 - 4 мм в сторону якоря 94, так как тот удерживается лентой 99, закрепленной в шарнире 100 основания 102. В виду того, что усилие, развиваемое сгибателем, значительно превышает усилие пружины 97, сердечники с полюсами 95 и 96 по оси Х-Х (фиг.10) сместятся и магнитная цепь по линии Р-Р замкнется якорем 94.

В результате проводимость магнитной системы в этот момент тысячекратно возрастает, так как устанавливается минимальная величина воздушного зазора d между полюсами 95 и 96 и якорем 94 (фиг.12). За счет увеличения магнитного потока, создаваемого в сердечнике 85 обмоткой 87 возбуждения, и увеличения потокосцепления ее с сигнальной обмоткой 88, на выводах последней возрастает амплитуда напряжения на участке переднего фронта от момента времени 1Ъ до t (фиг.7), причем в момент экстремума величина сигнала составляет несколько милливольт.

С целью сокращения наводок от промышленной сети сигнальные обмотки 88 двух смежных датчиков 84 соединяются встречно и экранируются.

Подготовленный оператор сможет осуществить бесклавишный ввод информации обобщенными К-М символами со скоростью 200-300 символов в 1 мин или в среднем ввод одного символа займет 200 мс. Дальнейшему повышению скорости работы оператора будет способствовать: существенное сокращение амплитуды движений пальцами и кистью руки, например, по сравнению с машинописью; отсутствие необходимости в резких толчковых ударах кончиками пальцев, в переносе кисти руки и резких взмахах; съем напряжения с мышц корпуса оператора, так как нет необходимости строго фиксировать тело относительно пульта или клавиатуры; устранение шума и вызываемого им утомления. Кроме того, существенно упрощено управление внешним устройством за счет многократного сокра15

щсния длины алфавита К-М движений и обобщена работа пальцев и кисти рук.

Вариантность движения тем или иным пальцем руки оператор четко распознает без привлечения зрения за счет организации разветвленной обратной связи, которая включает в себя: афферентную импульсацию от проприоре- цепторов; возбуждение связей, проторенных в период выработки и закрепления квазиречевого К-М рефлекса на тренажерах и в ходе работы; подкрепление текущего символа с помощью вибростимуляции, осуществляемой вибратором 91 (фиг.11), якорь 92 которого с помощью сферического выступа 93 осуществляет тактильное воздействие.

Так как существенно снижена нагрузка на зрительный анализатор, то бесклавишный ввод информации не прерывает мыслительный процесс.

К-М движения, которыми дополняют обобщенную координату Хт, выбраны естественные, освоенные при работе на клавиатуре и симметричные: подъем - опускание кисти руки, поворот с активизацией пронатора и в обратную сторону - с активизацией супинатора.

Формирование переднего фронта (ПФ) сигнала преднастройки (ПР) осуществляется с помощью датчика 103 четности матрицы в момент смены матрицы А на матрицу В. На это отведено примерно 30 мс от момента времени t до ta. Формирование сигналов по второй координате YT осуществляется только для эквивалентов знаков первого и третьего рядов матриц на клавиатуре тренажера с помощью датчика 109 уровня кисти руки примерно за 40 мс от момента t до tj. Этот сигнал как и первый, запоминается устройством дешифрации К-М символов в блоке 45 памяти координат и в блоке 44 четности матрицы на период времени от t до t , (примерно 25 мс), в течение которого осуществляется выработка ПФ-сигнала по координате активности сгибателя пальца руки - X , соответственно вертикальной координате символа в матрице тренажера.

От момента экстремума t сигнала биоактивности пальца руки, который отводится от сигнальной обмотки 88 (фиг.10) датчика 84, до момента ts начала вибростимуляции (подачи импульсов на обмотку 90 возбуждения

157690116

вибратора 91), осуществляется автоматическая дешифрация координат YT и Xг с учетом сигнала преднастройки за период времени 3-5 мс, а также выработка кода адреса датчика 84 тактильной чувствительности, точнее координаты обмотки 90 возбуждения и кода, соответствующего длительности

Ю стимуляции - Fr. Период стимуляции по обратной связи составляет 50 - 100 мс, с момента t возвратного движения пальца руки, поэтому имеется резерв для роста мастерства

15 оператора, который с течением времени учится увязывать контроль точности с формированием последующего К-М символа.

Работа узла 7 свертки (фиг.2)

20 осуществляется после запуска переключателем 39. Импульсы с выхода формирователя 29 поступают на вход дешифратора 30. В первом режиме работы узел 7 свертки осуществляет коль25 цевую запись поступающих на входы текущих амплитуд FT по адресу датчика, устанавливаемого на входах А6-Д9 ячеек 26 памяти, верхние адресные входы АО-АЗ которых формирует счетчик

30 31 своими старшими разрядами. Далее по RW-входу разрешения записи/считывания ячеек 26 памяти устанавливается Лог.1 с инверсного выхода триггера 27. Выборка данных осуществляет„ ся стробами с выхода формирователя 33 по входам СЕ.

В режиме Ожидание строба К триггер 27 находится в исходном состоянии, на входе коммутатора 28, входе

4Q формирователя 29 и на управляющем входе дешифратора 30 направления записи/считывания присутствует сигнал низкого уровня - Лог.О. Передний фронт сигнала (ПФ) биоактивности

д5 сканируется в 32-64 точках через каждую 0,5-1 мс и считывается после преобразований в виде восьмиразрядного кода FT. Для кольцевой записи данных по 13-14 каналам емкости яче5Q ек памяти достаточно в 1 Кбайт, причем период опроса активности каждого датчика (с учетом парного запоминания координат Y1, Y3 и Y4 (четности матрицы) будет уменьшен соответственно в 13-14 раз и составит примерно 40-80 мкс.

Кольцевая запись данных ведется до прихода строба К на вход 12, который переключает режим работы узла 7

1715

на ускоренное считывание. В момент времени t устанавливается триггер 27, на инверсном выходе которого устанавливается Лог.О, а на прямом - Лог.1. Разрешающим потенциалом реверсируются дешифратор 30 и счетчик 31 на считывание данных, переключается коммутатором 28 формирователь 29, на выход которого доступа- ют с выхода коммутатора 28 стробы- синхроимпульсы (СИ) повышенной на два порядка относительно тактирующих импульсов частотой.

В этом режиме осуществляется мгно- венное считывание данных, но в обратной последовательности, причем скорость выработки адресов датчиков повышается одновременно. режиме стробы-сихнроимпульсы (СИ) посту- пают с выхода 18 узла 7 свертки на вход 19 преобразователя 6 амплитуд биоактивности, который обеспечивает увеличение частоты выборки ячеек 26 памяти. Переключение режима ра- боты узла 7 на запись кода осуществляется в момент прихода второго строба К на его вход 22. С это.го момента t элемент 34 задержки формирует интервал времени, необходимый для выра- ботки и выдачи стандартного кода символа во внешнее устройство (например, на дисплей, магнитную запись,

ОЗУ ЭВМ).

Работа дешифратора 8 обобщенных координатно-моторных символов заключается в выработке сигнала экстремума биоактивности, поступающей от датчиков, с помощью блока 43 (фиг.З и 4) циклического запоминания пары коор- цинат Хт и YT в блоке 45 памяти, переключения скорости выборки ячеек 26 памяти узла 7 свертки и выработки адреса датчиков по приходу сигнала Первый строб кульминации, вторич- него дифференцирования кодов, эквивалентных биоактивности на минимум, с помощью блока 43 по данным узла 7 свертки в моменты t, t э, t (фиг.7).

При уменьшении амплитуды кодов,

считываемых из ячеек 26 памяти, ниже порога, установленного в ячейки 58 при записи, ими же формируется запрещающий потенциал (Лог.О), который обеспечивает выработку строба спада биоактивности, по которому дешифратор преобразует обобщенные координаты биоактивности в код знака, эквива-

18

Q

0 5 Q

о 5

0

5

5

лентного текущему координатно-мотор- ному символу, с учетом алфавита, установленного по сигналу преднастрой- ки (ГО1), поступающего от блока 44, т.е. по сигналу четкости матрицы или сброса четности, его запоминания, и затем дешифратор с помощью блока 48 формирует код символа и выдает его во внешнее устройство.

Блок 43 работает следующим образом (фиг.4).

При подаче сигнала Начальная установка он поступает на пятый вход 21 (фиг.З) блока 43 и через второй элемент ИЛИ 66 поступает далее на вторые входы триггеров 60 и 61 , устанавливая их передним фронтом сигнала в нуль. В первом режиме - поиске активного датчика на первые и третьи входы блока 43 (фиг.4) поступают текущие амплитуды в эквивалентном коде, а также- соответствующий адрес датчика А.

Через первый коммутатор 51 код FT устанавливается по входам регистра 50, а код адреса датчика устанавливается по входам АО-АЗ ячеек 57 и 58 памяти. В момент превышения порога биоактивности, который в цифровом двоичном коде записан по верхним адресным входам B1-BN ячеек 58, на их выходе устанавливается разрешающий потенциал, который открывает элемент И-НЕ 54, и тактовые импульсы СИ с третьего входа блока осуществляют запись кода амплитуды в регистр 50 и переключают первый триггер 59.

На инверсном выходе первого триггера 59 устанавливается Лог.О, по которому ячейки 57 памяти переключаются в первый режим - считывания данных. Затем код F по адресу AJ датчика считывается из оперативной ячей- ки 57 памяти с приходом соответствующего строба выборки с выхода формирователя 62.

Так как при окончании предыдущего цикла в ячейки 57 памяти записаны нули, то с второго выхода А больше В первой схемы 55 сравнения поступает сигнал высокого уровня - Лог.1, который через третий коммутатор 53 и элемент ИЛИ 65 устанавливает по второму входу первый триггер в исходное состояние. На инверсном выходе триггера 59 появляется Лог.1, которой ячейки памяти по третьему входу устанавливаются в режим записи. С приходом последующей пачки стробов гю входам СЕ (показана только одна ячейка) текущие амплитуды биоактивности с выхода датчика в виде цифрового кода будут записаны в оперативную память 57 по адресу опрашиваемого датчика. На этом первый цикл дифференцирования биоактивности 1-го датчика завершается.

Одновременно со сменой адреса по верхним адресным входам B1-BN устанавливается амплитуда с выхода следующего датчика. При надпороговой активности сигнала цикл опроса повторяется и с приходом последующих тактовых импульсов (СИ) последователно сравниваются коды F текущих амплитуд по каждому адресу датчика с данными,которые оперативно обновляются в ячейках памяти.

Момент наступления экстремальной биоактивности какого-либо датчика определяется блоком 43 по превышению кода предшествующей записи в ячейки 57 памяти над кодом текущей амплитуды, т.е. при условии

F F т т

где п - общее количество выборок

до момента экстремума сигнала.

В момент времени t г на первом выходе первой схемы 55 сравнения устанавливается потенциальный сигнал высокого уровня - Лог.1, который по переднему фронту является сигналом Первый строб кульминации. Упомянутый сигнал проходит на выход второго коммутатора 52, через первый элемент 64 задержки и элемент ИЛИ 65 устанавливает в нуль первый триггер 59, второй триггер 60 - по первому входу и открывает элемент И 63.

Второй триггер 60 запоминает Первый строб кульминации и разрешающий потенциал с его выхода поступает на первый выход блока 43, переключает коммутаторы 51-53, запускает второй элемент 67 задержки и открывает элемент И 63.

С этого момента времени переключается узел 7 свертки в режим ускоренного зеркального считывания данных. С выхода (18) узла 7 свертки на выход 19 блока 6 и вход 20 устройства 8 (фиг.З) будут поступать

5

0

5

0

5

стробы, поэтому блок 6 устанавливается в режим ускоренной выработки адреса датчика. При переключении первого коммутатора 51 его выходы соединяются с вторым входом 10, что позволяет выполнить дифференцирование считываемых кодов минимум в ускоренном темпе, причем сравнение кодов на минимум осуществляется второй схемой 56 сравнения, выходы которой подключаются в обратную связь вторым 52 и третьим 53 коммутаторами.

В рассматриваемом режиме работы блока 43 стробы выборки ячеек 57 памяти поступают также с ускоренной частотой, так как запуск формирователя 62 осуществляется стробами СИ, поступающими ка третий вход блока 43. Так как определение минимума биоактивности начинается с предельных амплитуд, то в блоке 43 повторное дифференцирование по каждому циклу начинается с надпороговой активности в рассмотренной выше последовательности. Так как на выходе ячеек 58 памяти имеется разрешающий потенциал по адресу активного датчика, то элемент И-НЕ 54 открыт .для прохождения стробов, разрешающих запись данных (FT.) в регистр 50 и устанавливающих триггер 59 в режим считывания.

Так как последняя запись амплитуд в активном кан-але выполнена по экстремальному значению кода FT, то первая запись в регистр 50 амплитуды

0

5

0

5

, n-f ТА

будет уже меньше экстремального значения, а с выходов блока 57 на входы второй схемы сравнения 56 установится экстремальное значение биоактивности.

В результате сравнения кодов А и В на выходе А меньше В второй схемы 56 сравнения установится Лог.1, которая передним фронтом через третий коммутатор 53 и первый элемент ИЛИ 65 по R-входу установит в нуль первый триггер 59, разрешая запись данных.

Последующей пачкой стробов по СЕ-входам код F r д будет вписан в ячейки 57 памяти, причем циклическая перезапись кодов в ячейки памяти и их сравнение с данными, поступающими из узла 7 свертки, осуществляется до уменьшения кода ниже порога. В этот момент времени tj на выходе ячеек 58 памяти порога биоактивности устанавливается запрещающий потенциал, поэтому блокируется перезапись кодов в регистр 50, а ячейки 57 памяти ус танавливаются после очередного сбро- са триггера в режим записи. Следовательно, на входах А и В схемы 56 сранения коды выравниваются и зацикливаются. В момент равенства на выходе А равно В во второй схеме 56 сравнения появляется Лог.1, передний фронт разрешающего потенциала через элемент И 63 проходит на второй выход блока 43 в виде второго строба кульминации.

Одновременно запускается первый 64 и второй 67 элементы задержки. С выхода первого сигнал через элемент ИЛИ 65 сбрасывает в нуль первый триггер 59, а сигнал с выхода второго элемента 67 задержки устанавливает третий триггер 61, чем резервирует и запоминает второй строб кульминации, а также запускает третий элемент 68 задержки, с выхода которого импульс в виде сигнала Начальная установка (НУ) поступает через второй элемент ИЛИ 66 на R-входы второго 60 и третьего 61 триггеров,подготавливая схему для последующего цикла дифференцирования.

Блок 43 одновременно выполняет роль фильтра, так как сигналы биоактивности с выхода других датчиков,урвень амплитуд которых не достиг порога, в ячейки 57 памяти не вписываются , что исключает помехи при классификации обобщенного символа. Время t задержки третьим элементом 68 равно времени формирования и выдачи стандартного кода символа.

Работа блока 45 памяти координат (фиг.5) заключается в том, что в регистры 70 и 69 последовательно записываются координаты YT и X , причем в первом такте на адресной шине А блока (точнее ее младшем разряде) присутствует Лог.О, который блокирует прохождение импульса разрешения записи данных на вход в первый ре- гистр 69 через первый элемент И 71. В этом цикле Лог.О инвертируется с помощью инвертора 73, и Лог.1 разрешает запись первой координаты X во второй регистр 70. Когда во второй цикл записи на шине младшего разряда адреса датчика устанавливается Лог.О, то с выхода инвертора 73 поступает запрещающий потен

5 0

п

с

5

циал на первый вход второго элемента И 72. Следовательно, во втором цикле, когда на шине адреса датчика устанавливается циклично координата X , то код Хт вписывается в первый регистр с приходом 1-го строба К по третьему входу блока 45 на вход одновибра- тора 75. Одновременно запускается одновибратор (формирователь) 75, импульс с выхода которого сбрасывает регистры 69 и 70 в нуль, чем завершается цикл записи координат пары датчиков. Циклическая запись координат стробами, поступающими на второй вход блока 45, позволяет формировать в блоке 48 первый сигнал обобщения с помощью дешифраторов 76 и 77 с приходом к третьему входу первого строба кульминации, переключаемого по стробиругащим входам дешифраторов (фиг.6) сигналом четности матрицы. Указанный сигнал вырабатывается блоком 44 и с его первого выхода устанавливается по пятому входу блока 48. В первом случае, когда осуществляется бесклавишный ввод символов, эквивалентных знакам русского алфавита, стробируется шифратор 78 по входу, и при соответствующем сигнале обобщения считывается код стандартно го символа по матрице А. Если на пятом входе блока 48 Лог.1, то считывается код символа матрицы В. Изобретение позволяет совершенствовать учебный процесс на принципе самообразования и позволяет создать бесшумные бытовые приборы.

Формула изобретения

адресами АО-А5 которых соединены выходы старших разрядов счетчика, RW-вход разрешения записи ячейки па- мяти соединен с инверсным выходом триггера, первый S-вход которого является третьим входом узла свертки, ячейки памяти является четвертым входом узла свертки, адресный вход А . ячейки памяти является пятым входом узла свертки, второй R-вход триггера связан с выходом элемента задержки, вход которого является шестым входом узла свертки, выход ячей- 5 ки памяти является вторым Гтл-выхо- дом узла свертки.

да связан с вторым входом блока чет- - ности матрицы и является третьим в.ы- , ходом дешифратора, дополнительный шестой вход блока формирования кода соединен с переключателем.

входу регистра и первому входу второй ячейки памяти, выход приемного регистра соединен с группой входов А

первой и второй схем сравнения и пер-

вым входом первой ячейки памяти ко-

дов текущих амплитуд, второй вход первой ячейки памяти соединен с вторым входом второй ячейки памяти кодов и является вторым входом блока, третий вход второй ячейки памяти яв- ляется третьим входом блока, выход второй ячейки памяти через элемент И-НЕ связан с вторым входом приемного регистра и первым S-входом первого триггера, второй вход элемента И-НЕ соединен с третьим входом второй ячейки памяти, с третьим входом приемного регистра и выходом формирователя стробов, выходы первой и второй схем сравнения подключены соот- ветственно к первым выходам второго и третьего коммутаторов, второй вход второго коммутатора связан с вторым выходом второй схемы сравнения, S-вход второго триггера соеди- нен с выходом второго коммутатора, с первым входом элемента И, через первый элемент задержки подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего коммутатора, второй вход которого соединен с вторым выходом первой схемы сравнения, выход второго триггера является первым выходом блока, а также соединен с третьими входами перво- го, второго, третьего коммутаторов, с вторым входом элемента И и через второй элемент задержки - с первым входом третьего триггера, выход эле26

мента И соединен с выходом третьего триггера, а также является вторым выходом блока выработки экстремума, f первый вход третьего триггера через последовательно соединенные третий элемент задержки и второй элемент ИЛИ соединен с R-входами второго и третьего триггеров, второй вход второго элемента ИЛИ является пятым входом блока выработки экстремума.

ру, входы которого являются четвертым шифраторов соединены с адресными вхо- и шестым входами блока, выходы де-дами шифраторов.

Матрица А

F2 ПС

5 6 7

F3 F4 F5 ESC TAB SP

2строй К

Фиг.2

Таблица 1

X

э

YO - горизонтальная координатасогласно известный данным

п

SI

41

28х

Звх

FrffrA) 8x .

01

125

Ш

28

54

RC

SO

Вых

4 126

Т 8ш

59

Sx1

В1

Вх

гв.

СЁ

А1

RAM

Вы

т

8х

Ш

(

58

А5

Г1

fc

AI

48

Фие. 3

18х

Вых

x1

к

VI Я

s

А1

RAM

51

Вых

55

56 / й

А-В

28х

дат

8ых

,Ш

28к

S3

3Sx

139

I

J

2 Строб К

28х

1SX

т

26

&51

70 О 69

IcmpoS К

99 100 101 ЮЗ 102

&

§

о

ITS

CSJ

4

I

I

tvl

f Г ««

% % Ц

w

f/7

,,, 05 «7

/ / Jnr, 100

Фиг /3

У/2

flte.74

w 1ltJ5 $%ш

119

///////f / // //// / ////

in т т

Фаг 16

Ш

Фиг. 15

o. A:i 1 /I Л

I / W/

/