Биотехническое адаптируемое устройство для бесклавишного ввода информации и датчик активности пальца и кисти руки Советский патент 1993 года по МПК G06F3/02 G09B21/00 

Изобретение относится к средствам квазиречевого ввода информации с помощью координатно-моторных (КМ) движений пальцами и кистью руки без привлечения зрения и может найти применение в беспанельных пультах управления, в тренажерах для выработки у оператора квазиречевого рефлекса и в других устройствах для ввода информации без привлечения зрения.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На фиг. 1 показана общая схема устройства; на фиг. 2 - схема дешифратора латеральной КМ активности (КМ символа); на фиг. 3 - схема блока сканирования; на фиг. 4- конструкция дешифратора, выполненного в виде разъемного кронштейна; на фиг. 5 - крышка кронштейна; на фиг. 6 - кронштейн в сечении T-N на фиг. 4; на фиг. 7 - корпус браслета в сечении по Н-Н на фиг. 5; на фиг. 8-схема усилителя; на фиг. 9 -схема регистра считывания; на фиг. 10 - схема блока кодирования; на фиг. 11 и 12 - матри00 О)

о о

о

со

цы тренажера; на фиг. 13 - временные диаграммы дешифратора; на фиг, 14 - временные диаграммы блока сканирования; на фиг. 15- временные диаграммы блока кодирования; на фиг. 16 - схема коммутатора.

Элементы устройства 1 размещены на трех разных платах, на первой и второй из них установлены первый 2 и второй 3 дешифраторы КМ символов, на третьей - блок 4 сканирования и блок 5 кодирования, первые и вторые группы входов 6 и 7 которого соединены с первыми информационными выходами 8 и 9 дешифраторов КМ символов 2 и 3 по координатам строки символа в матрице У1-первой (нижней), УЗ-третьей (верхней), У4 - цифровой строки матрицы, вторые выходы 10 и 11 указанных дешифраторов соединены с соответствующими входами 12 и 13 блока 4 сканирования, группа первьгх выходов 14 которого соединена с первыми адресными входами 15 и 16 дешифраторов 2 и 3, вторые синхронизирующие входы 17 и 18 которых подключены к второму выходу 19 блока 4 сканирования, третий выход 20 которого является выходом записи, а третий вход соединен с шиной 21 сигнала Подтверждение приема (ПП). причем информационные выходы блока 5 являются второй группой выходов 22 устройства, первой группой выходов 23 которого являются выходы 14 блока 4 сканирования.

Дешифратор 2 КМ символов (фиг. 2) имеет группу 24 сенсорных площадок (СП) 25. соединенных с информационными входами мультиплексора 26, адресные входы которого соединены с первыми входами 15 дешифратора, с вторым синхронизирующим входом 17 которого соединен соответствующий вход мультиплексора 26.

Выход мультиплексора 26 соединен с входом одновибратора 27 с повторным запуском, выход которого соединен с входом одновибратора 28 с повторным запуском, выход которого подключен к второму выходу 10 дешифратора через усилитель 29. Дешифратор 1 имеет также первый 30, второй 31 и третий 32 датчики активности кисти руки, каждый из которых содержит квазисенсор, соединенный с входом усилителя.

Конструктивно дешифратор 2 выполнен в виде разъемного кронштейна 33 (фиг. 4-6), фиксируемого на кисти руки с помощью крышки 34. На кронштейне 33 с уклоном 60-70° под проксимальными фалангами пальцев рук установлены сенсорные площадки 35-39 датчиков активности огибате- лей пальцев руки. Две сенсорные площадки (СП) 40 и 41 датчиков активности разгибателей ведущих пальцев рук укреплены на

стойке 42 (фиг. 6), а третья СП 43 установлена сбоку грани 44 кронштейна (фиг. 4).

Корпуса микросхем: мультиплексора 26, одновибраторов 27, 28 и усилителя 29 рас- 5 положены на плате 45, которая размещена внутри кронштейна 33 (фиг. 6), а датчики 30 и 31, точнее их усилители, размещаются на корпусе 46 браслета (фиг. 5). Внутри корпуса

46имеется металлизированная манжета 47, общая для квазисенсоров 30-32. Манжета

47имеет три пары контактных площадок (КП)48-50, причем КП 50 при подъеме кисти руки касается плоской пружины 51, укрепленной на гибком стержне 52, выполненном

5 на диэлектрике.

С одной стороны стержень 52 укреплен на крышке 34, а с другой пропущен в направляющей 53, которая фиксирована в плоскости Н-Н (фиг. 5) шарнирно и имеет две

0 расположённые симметрично относительно пцрдольной оси Q-Q контактные площадки 54 и 55, подключающие манжету 47 к входам А.

усилителей, размещенных в корпусе 46. Указанные КП 54 и 55 взаимодействуют с ответ5 ными выступами манжеты 47 при повороте кисти руки относительно оси Q-Q.

Пластина 51 третьего квазисенсора 32 (фиг, 2) подключена к входу 56 усилителя 57 (фиг, 8), который размещен на плате 45 (фиг.

0 6). Стержень 52 имеет внутри продольный канал 58, в котором помещен жгут проводников, соединяющих элементы платы 45 с блоком 4 сканирования, имеющего модульную конструкцию.

5 Усилитель 57 (фиг. 8) имеет два резистора 58 и 59 и триод 60, база которого через резистор 58 соединена с входом 56 усилителя 57, а чер.ез резистор 59 - с шиной питания +Еп. Эмиттер триода 60 соединен с нулевой

0 шиной, а коллектор через элемент НЕ 61 соединен с выходом 62 усилителя. Другие усилители 63 и 64 датчиков 30 и 31 выполнены аналогично.

Блок 4 сканирования (фиг. 3) имеет ГИ

5 65, элемент И-НЕ 66, делитель 67, регистр 68 считывания, счетчик 69. элемент НЕ 70 коммутатор 71 и n-канальный усилитель 72, причем выходы ГИ 65 подключены к второму выходу 19 блока 4, к входу делителя 67 и к

0 первому входу 73 элемента И-НЕ 66, второй вход которого соединен с третьим входом 74 блока. Выход делителя 67 подключен к первому входу 75 регистра 68 считывания, второй вход 76 которого соединен с выходом

5 коммутатора 71. сигнальные входы которого являются первым 12 и вторым 13 входами блока, а управляющий вход соединен с выходом старшего разряда счетчика 69.

Выход регистра 68 считывания соеди- .нен с входом элемента НЕ 70 и с третьим

входом 77 элемента И-НЕ 66, выход которого соединен с входом счетчика 69. у которого выходы младших разрядов и выход элемента НЕ 70 через усилитель 72 соединены с группой выходов 14 и третьим выходом 20 блока.

Регистр 68 считывания (фиг. 9) выполнен на регистре сдвига 78, последовательный ввод данных которого V1 соединен с первым тактовым входом С1 и с входом 75 регистра 68 считывания, вход V2 разрешения параллельной загрузки соединен с вторым тактовым входом С2 и входом 76 управления регистром 68 считывания. Входы DO-D3 параллельной загрузки данных соединены с нулевой шиной, а выход старшего разряда регистра является выходом 79 регистра 68 считывания.

Блок 5 кодирования (фиг. 10) имеет блок 80 элементов ИЛИ. первый 81. второй 82 и третий 83 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем первый и второй выходы блока 80 элементов ИЛИ соединены с входами первого элемента 81 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первым и третьим входами шифратора 84. третий выход блока 80 соединен с четвертым входом шифратора 84 и входом второго элемента82 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с шиной логической единицы (лог. 1), а выход - с вторым входом третьего элемента 83 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6. вход которого соединен с вторым входом шифратора 84 по координате имитации У2 активности кисти руки, первый вход третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 83 соединен с выходом первого, а выходы шифратора 84 являются второй группой выходов 22 устройства и выходами блока 5.

Устройство работает следующим образом.

Оно предназначено для безмашинного преобразования рефлексивных движений пальцем и кистью руки обучаемого в двоичные коды, эквивалентные символам алфавита, цифрам и символам (операторам) программирования.

Принято следующее деление функции по отдельным блокам.

Дешифраторы 2 и 3 предназначены для:

формирования с помощью одного из датчиков 30-32 координаты У1, УЗ и У4 преднастройки при выполнении обобщенного КМ движения кисти руки, которую получают в виде уровня напряжения лог. Ч на одном из выходов 8 (фиг, 2);

приема по информационным входам 15 3-разрядного кода Хла адреса и тактирующих импульсов (ТИ) по второму входу 17;

циклического опроса емкости СП 25 группы 24 с помощью мультиплексора 26;

преобразования касания пальца руки I- й СП 25 с помощью мультиплексора 26, од- новибраторов 27 и 28 усилителя 29 - в уровень напряжения лог. 1 на выходе 10

при 1-й координате Хла латеральной активности.

Блок 4 (фиг. 3) предназначен для: циклического формирования обобщенной координаты столбца Хла матрицы тре0 нажера;

переключения первого 12 и второго 13 входов блока к входу 76 управления регистром 68 считывания, после каждого восьмого ТИ сканирования с.помощью счетчика 69 и

5 коммутатора 71;

приема сигнала запуска регистра 68 считывания и подавление дребезга ;

формирование сигнала разрешения считывания кодов Хла и У текущего КМ сим0 вола и останова счетчика 69;

запуска счетчика после гашения дребезга и прихода сигнала подтверждения приема кода внешним устройством;

усиления информационных сигналов на

5 выходе блока и устройства;

формирование и выдачи последовательности ТИ на частоте fi и на пониженной частоте h тактирования регистра считывания.

0Блок 5 (фиг. 10) выполняет в устройстве

следующее:

имитирует активность кисти руки по обобщенной координате У2. эквивалентной второй(основной)строке знаков в матрицах

5 с помощью элементов 81-83 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ;

обобщает сигналы латеральной активности кисти руки, поступающие на первые или вторые входы 6 и 7 блока;

0 преобразует напряжение лог. 1 по одной из координат в 2-разрядный обобщенный код У, эквивалентный строке КМ символа в матрице.

Предварительно на пальцы и кисти рук

5 устанавливают кронштейн 33, браслет и фиксируют крышкой 34 готовность дешифраторов 2 и 3. Затем устройство подключается к источнику питания и инструктор поясняет методику формирования КМ сим0 волов в соответствии с матрицей (фиг. 11). Текущая матрица высвечивается на дисплее тренажера. Формируются последовательно движения кистью руки соответственно вводимого КМ сигнала, а за 20-40 мс активизи5 руется тот или иной палец руки. Для выработки устойчивого квазиречевого рефлекса можно использовать известные тренажеры. Сначала осваивают простые КМ движения, эквивалентные знакам второго (основного- горизонтального ряда матрицы

тренажера (фиг. 41) от Ф до Ж, которые формируют с помощью сгибателей пальцев рук. Палец при этом перемещают вниз на 15-20 мм от исходного состояния, при котором расслаблены мышцы-антагонисты. КМ движения усложняют постепенно, добиваясь четкого синтеза слога по квазиречевому букварю.

По мере формирования рефлекса у обучаемого на знаки второго ряда матрицы А вводят символы нижнего (первого) ряда матрицы и предварительно в виде движения преднастройки активизируют супинатор контрлатеральной руки, поворачивая кисть от оси симметрии на угол от 40 до 60° от естественного положения кисти руки (отклоненного тыла ладони на 30° от вертикали). Далее символы формируют без опоры на макет матрицы и без привлечения зрения, t вербальным подкреплением,

$ Через определенное время в набор слогов вводят символы, расположенные в верхнем ряду (третьем) матрицы со знаками от И до 3, активизируя группу мышц пронато- ров и поворачивая кисть руки на указанный угол, но к оси симметрии. Подготовка завершается, если обучаемый может осуществить бесклавишный ввод информации с помощью квазифонемных КМ символов в темпе нормальной речи, т.е. со скоростью 240 симв./мин.

Рассмотрим совместную работу дешифратора КМ символов 2 и блока 4 (фиг. 2,3,13 и 14). После включения питания обучаемый не касается СП 25. С выхода ГИ 65 на вход счетчика 69 через элемент И-НЕ и синхров- ход So мультиплексора 26 поступают короткие импульсы с периодом следования, равным Т (фиг. 13 а и 14 а). Счетчик 69 переключается по отрицательным фронтам этих импульсов и сканирует СП 25. Так как начальная емкость каждой из свободных СП 25 успевает зарядиться до необходимого порогового уровня за время, определяемое длительностью ТИ, то на выходе мультиплексора 26 непрерывно формируются короткие импульсы с периодом следования, так же равным Т (фиг. 13 б). Одновременно тактовые импульсы с частотой f i поступают на выход 19 блока 4 сканирования и на еход делителя 67, с выхода которого поделенная частота h (фиг. 146) импульсных сигналов поступает ни первый тактовый вход 75 регистра 68 считывания, устанавливая на выходе 79 (фиг.9) уровень лог. 1 (фиг.. 14 в), а частота 1з поступает на 4-ый вход 92 коммутатора 71 (фиг. 16). С выхода элемента НЕ 70 через усилитель 72 на выход 20 блока и устройства поступает потенциал (фиг. 14 г)

запрещения считывания. По разрешающему потенциалу лог.1 с выхода регистра 68 считывания, который устанавливается по третьему входу 77 элемента 66, на счетный

вход счетчика 69 поступают импульсы на частоте fi. Счетчик 69 подсчитывает импульсы и выходными сигналами двоичного кода через усилитель 72 опрашивает параллельно по первым входам 15 и 16 дешифраторов

2 и 3 (фиг. 1, 2 и 3) адресные входы АО-А2 (фиг. 14 (д-ж)мультиплексора 26. Импульсы, которые формируются на выходе, запускают по входу В (фиг. 2) и удерживают в активном состоянии о.дновибратор 27,

работающий в режиме повторного запуска (фиг. 13 в). Одновибратор 28 при этом находится в исходном состоянии (фиг. 13 г), поэтому запись информации во внешнее устройство блокируется, состояние на выходе 20 не меняется.

Когда обучаемый касается пальцем соответствующей площадки 25 во временном интервале ее выбора (фиг. 13 д), на выходе мультиплексора 26 не формируется импульс

повторного запуска (на фиг. 136 заштрихован), т.к. емкость этой площадки 25 за счет дополнительной емкости, заносимой обучаемым, не успевает зарядиться до необходимого порогового значения за время,

определяемое длительностью ТИ.

В этом случае очередной запускающий импульс поступит на вход одновибратора 27 через некоторое время (фиг. 13 в) и он в этот

момент времени закончит1 временной интервал. Затем в следующий момент времени он опять запустится и будет находиться в активном состоянии до следующего опроса этой же площади 25 в течение периода вы-борки. Процесс повторяется непрерывно, пока обучаемый прикасается к одной и той же площадке.25.

В. результате этого на выходе одновибратора 27 формируются импульсы. Срез

первого импульса одновибратора 27 запускает одновибрэтор 28, работающий в режиме повторного запуска. На выходе одновибратора 28 формируется импульс (фиг. 13 е), по фронту которого осуществляется запуск регистра 68 считывания (фиг. 14 г), если коммутатор 71 находится в начальном положении, отсчет первых 8-ми импульсов еще не завершен (фиг. 14 а) и на выходе старшего разряда счетчика 69 низкий уровень напряжения лог. О. Следовательно, вход 12 блока 4 сканирования подключен к входу 76 и осуществляется циклический запуск регистра 63 считывания ТИ частотой fa (фиг, 16). На разрядах регистра 68 устанавливаются сигналы нулевого кода, причем

импульсные сигналы f2, поступающие на первый вход 75 регистра 78 (фиг. 9), не успевают заполнить его разряды сигналами единичного кода. Сигналом лог. О (фиг. 14 в) с выхода 79 регистра 78 блокируется прохождение импульсных сигналов fi ГИ 65 через элемент И-НЕ 66 (фиг. 3 и счетчик 69 останавливается (фиг. 14 д-ж).

В результате на выходах 14 блока 4 сканирования, выходах 23 устройства установится код Хла, соответствующий столбцу эквивалентного звена в матрице тренажера, на выходах 22 устройства установлен код V, эквивалентный горизонтальному ряду знака в матрице. В момент прихода строба записи с выхода 20 указанные коды X, Y заносятся в регистр внешнего устройства (фиг. 13 з, и). Следует указать, что период задержки Гр (фиг. 13 ж) учитывает распространение сигнала в элементах 66 и 69 блока 4 сканирования и время установки кода в регистре внешнего устройства (фиг. 13 з, и) и формируется элементом 85 задержки, подключенным к выходу элемента НЕ 70 (фиг. 3).

Длительность одного импульса одно- вибратора 27 Гп2 удовлетворяет соотношению 2Т ГП2 Т (фиг. 13 в). Период выборки равен 2NT, где N 8 по количеству СП дешифратора 2 (3). Для наглядности на фиг. 13N принято равным 5.

Устройство и работа коммутатора 71 рассмотрены на листе.

При отрыве пальца руки от СП 25 в момент времени t4 (фиг. 13 д) на выходке муль- типлексора 26 (фиг. 2) вновь будут формироваться запускающие импульсы по адресу 1-й СП 25V в результате в момент времени ts завершается период rni и одно- вибраторы 27 и 28 переходят в активное состояние, одновибратор 28 - в исходное состояние (фиг. 13 в, г, 14 г).

При отрыве пальца руки от СП 25 на входе 12 коммутатора 71 (фиг. 16) и втором входе элемента И-НЕ 86 установится лог. О, что блокирует прохождение ТИ на частоте гз с четвертого входа 92 на выход 90 коммутатора 71, импульсы на выходе 90 которого периодически: позапускают регистр 68 считывания, пока не будет отпущена СП 25, что исключает преждевременную работу счетчика 69 и ошибочную перезапись кода X столбца матрицы, позволяет повысить частоту fa и быстродействие устройства в целом.

Устройство коммутатора 71 и его работа рассмотрены подробно на листе 15. датчик - .на листе 16.

Работа блока 5 (фиг. 10} заключается в следующем. .

До активации кисти руки на входах 6 и 7 узла 80 обобщения присутствует уровень О (фиг. 15 а), на первом и втором выходах узла и выходе первого 81 элемента ИСК Л Ю- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ также присутствует низкий уровень напряжения лог. . 15б-г). На выходах второго 82 и третьего 83 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и на втором входе шифратора 84 установится лог. Г (фиг. 15

0 д-ж). В результате на выходе шифратора 84 и выходах 22 устройства постоянно присутствует обобщенный код YZ, соответствующий второму горизонтальному ряду матрицы. Это освобождает обучаемого от

5 дополнительных движений кистью руки, в несколько раз повышает быстродействие устройства, т.к. вероятность знаков второго ряда составляет 0,5 (фиг. 15 з).

При повороте кисти руки (координаты

0 Y1, Y3) или ее подъеме (координата Y4) срабатывает один из квазисенсоров 30-32 той или иной руки. Следовательно, инвертируется первый 81 или второй 82 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, что приводит к смене

5 лог. 1 на втором входе дешифратора 84 на уровень О и к дешифрации лог. 1 на соответствующем входе (Y1, Y3 или Y4). После возврата кисти руки в исходное положение код Y2 на выходе 22 восстанавливается. Это

0 позволяет совмещать движения кисти и пальца руки, что увеличивает быстродействие устройства и исключает ошибки, не требует блокировки, так как блок 5 имитации, обобщения и кодирования в устройстве

5 один.

При совместной работе блоков 2, (3), 4 и 5 за счет квазиречевого рефлекса, формируемого у обучаемого, символы в виде КМ движений вводятся с интервалами 15-20 мс.

0 Однако чувствительность устройства такова, что при одновременном сгибе пальцев позволяет четко различать символы. Временная организация КМ движений также способствует росту мастерства оператора, К

5 моменту t2 + тр появления строба записи кода символа (6-разрядного) данные уже присутствуют на первых 23 и втором 22 входах устройства (фиг. 13 з, и).

Установка Верхний регистр осуществ0 ляется программно путем ввода КМ символа ВР (фиг, 12 матрица Е второй горизонтальный ряд (Y2) для правой руки. Ввод осуществляется незначительным подъемом 4 активацией сгибателя большого пальца и

5 касанием СП42 (фиг. 4). Нижний регистр устанавливается незначительным подъемом и активацией сгибателя большого пальца контрлатеральной руки. Это позволяет исключить из КМ движения при пере- ключении регистров активацию кисти руки,

т.е, существенно облегчить оператору этот переход, сделать его оперативнее. При переключении на ВР оперативные символы по управлению персональным компьютером вводятся в соответствии с матрицей F. Оперативная КМ символика, указанная во втором и третьем столбцах Е, F осуществляется активацией разгибателей указанных пальцев и его отведения в сторону стойки 42 (фиг. 4, 6), где укреплены СП 41 и 42.

Четвертый горизонтальный ряд матриц Е, F содержит символику 12-ти матриц 10x10 с переключением на верхний регистр и обратно. К ним в первую очередь относятся РУСН- ЛАТ ЯПОНСКИЙ, включая матрицу с японским алфавитом (верхний и нижний регистры), затем матрицы транскрипции, матрицу Хираганы, матрицу Катакана, матрицы их транскрипторов, а также матрицы, озаглавленные основными ключевыми иероглифами. Всего предусмотрено 1200 1символов квазиречевых, параллельная работа с каждой матрицей на. персональном компьютере.

Устройство легко может быть переориентировано на арабский алфавит, китайские иероглифы, санскрит и на любой алфавит, используемый населением Земли, без каких-либо изменений конструктивного характера, меняются лишь матрицы тренажера и соответственно.память цифрового синтезатора речи для организации обратной вербальной связи,

Коммутатор 71 (фиг. 16) имеет второй и третий элементы И-НЕ 86 и 87 элемент НЕ 88 и элемент ИЛИ 89. выход которого является выходом 90 коммутатора. Первые входы 91 элементов И-НЕ 86 и 87 соединены с синхровходом 92 коммутатора, подключенными к второму выходу делителя 67 на частоте ТИ fa, равной 1 /2-1 /3.h. Вторые входы 93 и 94 элементов И-НЕ 86 подключен к входу управления 95 через элемент ME 88 и к второму входу 97 третьего элемента И-НЕ 87, выход которого и выход второго элемента 86 соединены с входами элемента ИЛИ- НЕ89.

Коммутатор работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда на входах 12 и 13 лог. О, на синхровход 92 поступают ТИ на частоте fa и тактируют первые входы 91 элементов И-НЕ 86 и 87, третьи входы 96 и 97 которых циклически с периодом 8 ТИ переключаются потенциалом, устанавливаемым на выходе старшего разряда счетчика 69 (фиг, 3) и по управляющему входу 95 коммутатора (фиг. 16).

Когда в момент времени t2 (фиг. 13 г) на выходе первого дешифратора 2 (фиг. 2) установится потенциал разрешения считывания, то он поступает только на первый вход 12 блока 4 сканирования и коммутатора 71 (фиг. 16). Если в этот момент на выходе старшего разряда счетчика был установлен лог. О, то он инвертируется элементом НЕ 88 и открывает второй элемент И-НЕ 86. Тактовые импульсы с частотой fa следуют на выход элементов 86 и 89 и с выхода 90

0 коммутатора 71 на вход 76 регистра считывания (фиг. 3), периодически подзапускэя его. Наличие в структуре блока 4 сканирования коммутатора позволяет упростить делитель 67, повысив частоту f2. соответственно

5 уменьшить разрядность регистра 78 (фиг. 9) и повысить чувствительность, быстродействие и точность устройства.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство,

0 содержащее контактные датчики, выполненные в виде проводящих накладок, укрепленных на перчатке, соприкасающихся в различных парных комбинациях, одноэлек- тронные датчики сгибателей суставов, паль5 цев, датчики уклона кисти руки в виде ртутных контактов, дополнительных инер- циальных датчиков тактирования и переключения режима считывания букв на цифры и обратно, расположенные на пер0 чатке со стороны запястья, отслеживающие резкие движения руки и вращение кисти, блок сканирования 3.

Рассмотренный прототип имеет сложное устройство.

5 Целью изобретения является упрощение датчика и формирование координаты символа соответственно горизонтальному ряду эквивалентного знака в матрице за счет уменьшения амплитуды движения кис0 ти руки.

Цель достигается тем, что в нем датчики активности кисти руки выполнены в виде квазисенсоров с усилителями и общей металлизированной манжетой, прилегающей к

5 запястью сверху, и имеет две вогнутые контактные площадки, являющиеся квазисенсорами поворота кисти руки, и две контактные площадки, соединенные с входами усилителей, которые расположены ря0 дом и симметрично в окне корпуса браслета над ответными выпуклыми контактными площадками, укрепленными на направляющей, а третий квазисенсор подъема кисти руки выполнен в виде плоской пружины,

5 укрепленной на упомянутом стержне и подключенный к входу соответствующего усилителя, причем пружина взаимодействует с ответной третьей контактной площадкой, укрепленной на направляющей и подключенной к манжете. Датчик активности пальца и кисти руки (фиг. 4-7) содержат латеральный дешифратор координаты столбца квазиречевого символа в матрице тренажера (фиг. 11. 12) - дешифратор КМ символов 2, 3, который конструктивно выполнен в виде разьемного кронштейна 33, на котором с уклоном 60-70° под проксимальными фалангами установлены элементы воздействия сгибателей пальцев рук 35-39, выполненные в виде сенсорных площадок (СП), а на стойке 42, разделяющей средний и указательный пальцы, укреплены СП 40 и 41 разгибателей пальцев рук, крышку 34 (фиг. 5), фиксируемую дорсально (сверху) кисть руки на кронштейне 33, на котором укреплен гибкий полый стержень 52 из диэлектрика, расположенный вдоль оси О-О предплечья в направляющей 53, шарнирно фиксируемой в корпусе 46 (фиг. 6, 7) браслета, устанавливаемого на предплечье выше запястья (фиг. 5).

Элементы воздействия поворота кисти руки во фронтальной плоскости и ее подъема в сагиттальной плоскости выполнены в виде квазисенсоров с усилителями 57, 63 и 64 (фиг. 8), два из которых расположены непосредственно на корпусе 46 (фиг. 7), а усилитель 57 установлен на плате 45 (фиг. 6), и общей металлизированной манжетой 47 (фиг. 7), прилегающей к запястью сверху, две вогнутые контактные площадки (КП) 48 и 49 (фиг. 6, 7), являющиеся квазисенсорами поворота кисти руки во фронтальной плоскости и две КП 48 и 49, соединенные с входами 56 (фиг. 8) усилителей 63 и 64 (фиг. 7), расположены рядом и симметрично относительно оси Q-Q (фиг. 5) в окне корпуса 46 браслета (фиг. 7) над ответными выпуклыми КП 54 и 55. укрепленными на направляющей 53 (фиг. 7), а третий квазисенсор - подьема кисти руки в сагиттальной плоскости выполнен в виде плоской пружины 51, укрепленной на стержне 52 (фиг.5) и подключенной к входу 56 (фиг. 8) соответствующего усилителя 57, причем пружина взаимодействует с ответной третьей КП 50, укрепленной на направляющей и подключенной к манжете 47 с помощью гибкого проводника (не показан).

Такая конструкция датчика отличается простотой и облегчает оператору формирование координаты строки текущего символа за счет регулирования чувствительности путем смещения шарнира 98 (фиг. 7) направляющей 53 в вертикальной плоскости, например, с помощью регулировочного винта (не показаны). Таким образом, по мере совершенствования навыка амплитуда поворотов уменьшается. Также путем смещения пружины к корпусу 46 можно уменьшить

требуемую для срабатывания квазисенсора амплитуду подьема кисти руки. Простота датчика и регулирования его чувствительности выгодно отличают его от прототипа.

5Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Биотехническое адаптируемое устройство для бесклавишного ввода информации, содержащее элементы воздействия пальцев и датчики активности кисти руки,

0 блок сканирования, состоящий из генератора импульсов, элемента И-НЕ, делителя, регистра, счетчика, элемента НЕ, ключа и усилителя, первый дешифратор координатно-моторной активности, состоящий из

5 мультиплексора, информационные входы которого соединены с элементами воздействия пальцев и являются информационными входами устройства первой группы, выход мультиплексора соединен с входом

0 первого одновибратора с повторным запуском, выход которого соединен с входом второго одновибратора с повторным запуском, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены блок

5 кодирования, состоящий из блока элементов ИЛИ, трех элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй дешифратор координатно- моторной активности, состоящий из мультиплексора, в первый и второй дешифраторы

0 координатно-моторной активности введены первый, второй и третий датчики активности кисти руки, каждый из которых содержит квазисенсор, вход которого является соответствующим информационным входом

5 второй группы устройства, выходы квазисенсоров первого и второго дешифраторов координатно-моторной активности через усилитель подключены к соответствующим входам первой и второй групп блока элемен0 тов ИЛИ, первый выход которого соединен с первыми входами первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и шифратора, второй вход последнего соединен с выходом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. пер5 вый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход последнего является входом логической единицы устройства, выходами

0 первой группы которого являются выходы шифратора/третий вход которого и второй вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены и подключены к второму выходу блока элементов ИЛИ. третий выход

5 которого соединен с вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и четвертым входом шифратора, выход генератора импульсов соединен с входами синхронизации мультиплексоров первого и второго дешифраторов координатно-моторной

активности, с входом делителя и с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого является входом подтверждения приема устройства, выходы вторых одновибраторов с повторным запуском, первого и второго дешифраторов координатно-мотррной ак- тивности через усилитель соединены соответственно с первым и вторым информационными входами коммутатора, первый управляющий вход которого соединен с выходом старшего разряда счетчика, выходы которого через усилитель соединены с адресными входами первого и второго дешифраторов координатно-моторной активности И являются выходами второй группы устройства, тактовый вход регистра соединен с первым выходом делителя, второй выход которого соединен с вторым управляющим входом коммутатора, выход которого соединен с информационным входом регистра, выход которого соединен с третьим входом элемента И-НЕ и через эле- чмент НЕ и усилитель является выходом записи устройства, выход элемента И-НЕ соединен с входом счетчика.

2. Датчик активности пальца и кисти руки, содержащий элементы воздействия сги- бателей пальцев руки и элементы воздействия кисти руки, отличающийся тем, что, с целью упрощения датчика, элементы воздействия сгибателей пальцев руки установлены под углом 60-70° на разь- емИом кронштейне, к которому прикрепленастойка, к которой прикреплены элементы воздействия разгибателей пальцев руки, посредством крышки фиксирована кисть руки на кронштейне, к которому прикреплен гибкий полый стержень из диэлектрика, который расположен в направляющей, которая шэрнирно фиксирована в корпусе браслета, элементы воздействия кисти руки выполнены в виде квазисенсоров с усилителями и общей металлизированной манжеты, которая установлена в корпусе браслета, две вогнутые контактные площадки первого и второго квэзисенсоров поворота кисти руки и две контактные площадки, соединенные с входами усилителей, установлены рядом и

симметрично в окне корпуса браслета над ответными выпуклыми контактными площадками, которые укреплены на направляющей, плоская пружина третьего квэзисенсора подъема руки укреплена на

гибком полом стержне и подключена к входу соответствующего усилителя, ответная третья контактная площадка прикреплена к направляющей и подключена к общей металлизированной манжете.

Изобретение относится к средствам квазиречевого ввода информации с помощью координатно-моторных движений пальцами и кистью руки без привлечения зрения и может найти применение в беспанельных пультах управления, в тренажерах и других устройствах ввода информации без привлечения зрения. Целью изобретения является упрощение устройства. Биотехническое адаптируемое устройство для бесклавишного ввода информации содержит элементы воздействия пальцев и датчики активности кисти руки, блок сканирования, выполненный на генераторе импульсов, элементе И-НЕ, делителе, регистре считывания, счетчике, элементе НЕ, ключе и усилителе, блок кодирования, выполненный на блоке элементов ИЛИ, элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с первого по третий и шифраторе, первый и второй дешифраторы координатно-моторной активности, каждый из которых выполнен на мультиплексоре, первом, втором м третьем датчиках активности кисти руки, первом и втором одновибра- торах и усилителях. Датчик активности пальца и кисти руки содержит элементы воздействия сгибателей пальцев руки, кронштейн, стойку, элементы воздействия разгибателей пальцев руки, крышку, гибкий полый стержень из диэлектрика, направляющую, корпус браслета, квззисенсоры с усилителями, металлизированную манжету, плоскую пружину. 2 с.п.ф-лы, 16 ил. сл с

4.0

I

ю

I

о

.-. ,

1Щ Wu-4

Фаг. 2

JJKAW 03A « 9 фиг S

33

Г 4

ш

.)

ILI

ч N

У

o

4

an

У

I

1 N

i &

Co

.

к

i

roufd wa edii

// г/7 5

КШ

j vrwtfujoff

и/d

««f

t VEY41T I

9A99C81

.V-i -С

%;.. v

ft I M JI Ы 61 П l Я /I -«|./J| I

an i4

# KU г

«Г. 15

Ј3.