JP2019023941A - ジェスチャに基づいて制御するための筋活動センサ信号と慣性センサ信号とを結合する方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
現在では、世界中のほとんどで、電子装置が当たり前のものとなっている。集積回路技術の進歩によって、ユーザが身につけるのに十分小さくて軽量な電子装置の開発が可能になってきた。このような「携帯型」電子装置は、オンボード電源(電池または他の電源システムなど)を含んでもよく、他の電子システムとの有線接続なしで動作するよう設計してもよいが、小さくて軽量な電子装置は、他の電子システムとの有線接続を備えていても、やはり携帯型とみなしてもよい。たとえば、マイクロホンは、無線でまたは有線接続を介して動作しているかにかかわらず、携帯型電子装置とみなしてよい。
筋電図検査(「EMG」)は、筋活動によって生成された電気信号を検出し処理するためのプロセスである。EMG装置は、筋活動に関わる電位の範囲(典型的にはμV〜mV)に応答するEMGセンサを利用する。EMG信号は、医療用の監視および診断、筋リハビリテーション、運動および訓練、人工装具の制御を含め、広範囲の用途で使用することができ、電子装置の機能を制御するのにも使用することができる。
ウェアラブル電子装置は、(音声再生、データ表示、計算機能など)直接の機能をユーザに提供してもよく、またはユーザが、別の電子装置と対話し、そこから情報を受け取り、またはそれを制御することを可能にする人間−エレクトロニクスインターフェースを実現する電子装置を提供してもよい。本明細書および添付の特許請求の範囲全体を通して、人間−エレクトロニクスインターフェースの一例として、人間−コンピュータインターフェース(「HCI」)が使用される。本発明の方法および装置は、HCIに適用してもよいが、人間−エレクトロニクスインターフェースの他の任意の形式に適用してもよい。
用途によっては、ウェアラブル電子装置200には、既にそのメモリに記憶された1組の既定ジェスチャを設けてもよく、装置200は、この1組の既定ジェスチャから1つのジェスチャをユーザが実行するときを識別するよう動作可能である。既定ジェスチャの代わりに、またはそれに加えて、様々なユーザ定義ジェスチャを認識するよう、ウェアラブル電子装置200をトレーニングしてもよい。たとえば、ユーザはまず、ユーザが装置200に認識できて欲しいジェスチャに名前をつけてもよく、装置200は、ジェスチャを記録する準備ができたら、ユーザにジェスチャするよう促すことになる。次いで、筋活動センサおよび/または慣性センサを使用して、ジェスチャが実行される持続時間をカバーするのに十分な長さの時間にわたって、ある帯域で(たとえば1000Hzにおいて)サンプリングされるデータチャネルを取得する。
どれほど数多くのジェスチャを認識しようとしても、ユーザが各ジェスチャの繰返しを数多く記録し終えると、ウェアラブル電子装置はパターン認識段階を開始する。一例として、ウェアラブル電子装置は、記録された特徴ベクトル全て、およびその対応するラベルベクトルを収集して、ジェスチャの全ておよびその繰返しの全てを表す大きい行列に入れてもよい。
ウェアラブル電子装置のトレーニングが終わると、パターン認識エンジンが確立され、この装置は、認識するためにトレーニングしてきたジェスチャのリアルタイムの分類および認識を行うように構成される。
ここで図9を参照すると、本発明の方法および装置によるウェアラブル電子装置(たとえばウェアラブル電子装置200)を動作させる例示的な方法900の概略フローチャートが示してある。
Claims (25)
- 使用時にユーザが身につけるバンドと、
前記バンドによって保持される筋電図検査(EMG)センサを含む少なくとも1つの筋活動センサであって、使用時に前記ユーザが第1の物理的なジェスチャを実行するのに応答して筋活動を検出し、前記検出された筋活動に応答して少なくとも1つの信号を供給するための少なくとも1つの筋活動センサと、
前記バンドによって保持される少なくとも1つの慣性センサであって、使用時に前記ユーザが前記第1の物理的なジェスチャとは異なる第2の物理的なジェスチャを実行するのに応答して動きを検出し、前記検出された動きに応答して少なくとも1つの信号を供給するための少なくとも1つの慣性センサと、
前記バンドによって保持されるプロセッサであって、前記少なくとも1つの筋活動センサおよび前記少なくとも1つの慣性センサと通信するように結合され、使用時に、前記少なくとも1つの筋活動センサが供給する少なくとも1つの信号のみに基づいて前記ユーザが実行する前記第1の物理的なジェスチャを識別し、前記少なくとも1つの慣性センサが供給する少なくとも1つの信号のみに基づいて、前記ユーザが実行する前記第2の物理的なジェスチャを識別するためのプロセッサと、
を備える、ウェアラブル電子装置。 - 前記バンドによって保持され、かつ前記プロセッサに通信するように結合された非一時的なコンピュータ読取り可能記憶媒体をさらに含み、前記非一時的なコンピュータ読取り可能記憶媒体はプロセッサ実行可能な命令を記憶し、前記命令が前記プロセッサによって実行されるとき、前記命令は、
前記少なくとも1つの筋活動センサが供給する少なくとも1つの信号のみに基づいて、前記ユーザが実行する前記第1の物理的なジェスチャを前記プロセッサに識別させ、
前記少なくとも1つの慣性センサが供給する少なくとも1つの信号のみに基づいて、前記ユーザが実行する前記第2の物理的なジェスチャを前記プロセッサに識別させる、請求項1に記載のウェアラブル電子装置。 - 前記非一時的なコンピュータ読取り可能記憶媒体がプロセッサ実行可能な命令を記憶し、前記命令が前記プロセッサによって実行されるとき、前記命令は、
前記少なくとも1つの筋活動センサが供給する少なくとも1つの前記信号のみに基づいて、前記ユーザが実行する前記第1の物理的なジェスチャを識別し、かつ、
前記少なくとも1つの慣性センサが供給する少なくとも1つの前記信号のみに基づいて、前記ユーザが実行する前記第2の物理的なジェスチャを識別するための機械知能法を前記プロセッサに実行させる、請求項2に記載のウェアラブル電子装置。 - 前記非一時的なコンピュータ読取り可能記憶媒体に記憶された前記プロセッサ実行可能な命令には、前記プロセッサによって実行されるとき、前記ユーザによって実行される前記第1の物理的なジェスチャまたは前記ユーザによって実行される前記第2の物理的なジェスチャを、隠れマルコフモデル、および/または長短期ニューラルネットのうちの少なくとも1つに基づいて前記プロセッサに分類させるプロセッサ実行可能な命令が含まれる、請求項3に記載のウェアラブル電子装置。
- 前記非一時的なコンピュータ読取り可能記憶媒体に記憶された前記プロセッサ実行可能な命令には、前記プロセッサによって実行されるとき、前記ユーザの腕に着用したウェアラブル電子装置の位置または方向にかかわらず、前記ユーザの前記腕の中の筋肉に対する前記少なくとも1つの筋活動センサの位置を識別するための較正ルーチンを、前記プロセッサに実行させるプロセッサ実行可能な命令が含まれる、請求項2に記載のウェアラブル電子装置。
- 前記バンドによって保持される無線送信機であって、前記プロセッサと通信するように結合され、使用時に、前記ユーザが実行する前記第1の物理的ジェスチャまたは前記ユーザが実行する前記第2の物理的ジェスチャを前記プロセッサが識別するのに応答して、少なくとも1つの信号を無線で伝送する無線送信機をさらに備える、請求項1に記載のウェアラブル電子装置。
- 前記少なくとも1つの筋活動センサが、機械式筋運動記録(MMG)センサを備える、請求項1に記載のウェアラブル電子装置。
- 前記少なくとも1つの筋活動センサが、複数の筋電図検査(EMG)センサを備える、請求項1に記載のウェアラブル電子装置。
- 前記バンドによって保持される触覚フィードバックモジュールであって、使用時に触覚フィードバックを前記ユーザに提示する触覚フィードバックモジュールをさらに備える、請求項1に記載のウェアラブル電子装置。
- 前記バンドが伸張可能である、請求項1に記載のウェアラブル電子装置。
- 前記バンドによって保持される少なくとも1つの追加構成部品であって、前記少なくとも1つの筋活動センサと通信するように結合された増幅回路、前記少なくとも1つの筋活動センサと通信するように結合されたフィルタリング回路、前記少なくとも1つの筋活動センサと通信するように結合されたアナログ・デジタル変換回路、および前記プロセッサに電気的に結合された電池からなる群から選択される少なくとも1つの追加構成部品をさらに備える、請求項1に記載のウェアラブル電子装置。
- 前記少なくとも1つの慣性センサが、加速度計、ジャイロスコープ、および慣性測定ユニット(IMU)からなる群から選択される少なくとも1つの慣性センサを備える、請求項1に記載のウェアラブル電子装置。
- 前記バンドによって保持される前記プロセッサが、使用中に、
前記ユーザによって実行される前記第1の物理的なジェスチャを、少なくとも前記第1の物理的なジェスチャの第1の解釈および前記第1の物理的なジェスチャの第2の解釈として解釈し、前記第1の物理的なジェスチャの前記第1の解釈および前記第1の物理的なジェスチャの前記第2の解釈は異なるジェスチャを表しており、
前記第1の物理的なジェスチャの前記第1の解釈および前記第1の物理的なジェスチャの前記第2の解釈の一方を選択するための前記ユーザからの入力を要求する、
請求項1に記載のウェアラブル電子装置。 - 前記バンドによって保持される前記プロセッサが、使用中に、
前記ユーザによって実行される前記第2の物理的なジェスチャを、少なくとも前記第2の物理的なジェスチャの第1の解釈および前記第2の物理的なジェスチャの第2の解釈として解釈し、前記第2の物理的なジェスチャの前記第1の解釈および前記第2の物理的なジェスチャの前記第2の解釈は異なるジェスチャを表しており、
前記第2の物理的なジェスチャの前記第1の解釈および前記第2の物理的なジェスチャの前記第2の解釈の一方を選択するための前記ユーザからの入力を要求する、
請求項1に記載のウェアラブル電子装置。 - ウェアラブル電子装置を動作させる方法であって、前記ウェアラブル電子装置が、ユーザが装着するバンド、前記バンドによって保持される筋電図検査(EMG)センサを含む少なくとも1つの筋活動センサ、前記バンドによって保持される少なくとも1つの慣性センサ、および、前記バンドによって保持されるプロセッサであって、前記少なくとも1つの筋活動センサおよび前記少なくとも1つの慣性センサと通信するように結合されたプロセッサを備え、前記方法が、
前記ウェアラブル電子装置の前記バンドによって保持される少なくとも1つの筋活動センサによって、前記ユーザが第1の物理的なジェスチャを実行するのに応答して筋活動を検出するステップと、
前記検出された筋活動に応答して、少なくとも1つの筋活動センサから前記プロセッサに少なくとも1つの信号を供給するステップと、
前記ウェアラブル電子装置の前記バンドによって保持される少なくとも1つの慣性センサによって、前記ユーザが前記第1の物理的なジェスチャとは異なる第2の物理的なジェスチャを実行するのに応答して動きを検出するステップと、
前記検出された動きに応答して、少なくとも1つの慣性センサから前記プロセッサに少なくとも1つの信号を供給するステップと、
前記ウェアラブル電子装置の前記バンドによって保持される前記プロセッサによって、少なくとも1つの筋活動センサによって供給される前記少なくとも1つの信号、および少なくとも1つの慣性センサによって供給される前記少なくとも1つの信号を処理するステップと、
前記ウェアラブル電子装置の前記バンドによって保持される前記プロセッサによって、少なくとも1つの筋活動センサによって供給される前記少なくとも1つの信号のみに基づいて、前記ユーザが実行する前記第1の物理的なジェスチャを識別するステップと、
前記ウェアラブル電子装置の前記バンドによって保持される前記プロセッサによって、少なくとも1つの慣性センサによって供給される前記少なくとも1つの信号のみに基づいて、前記ユーザが実行する前記第2の物理的なジェスチャを識別するステップと、
を含む、方法。 - 前記ウェアラブル電子装置の前記バンドによって保持される前記プロセッサによって、少なくとも1つの筋活動センサによって供給される前記少なくとも1つの信号、および少なくとも1つの慣性センサによって供給される前記少なくとも1つの信号を処理するステップが、分類子、隠れマルコフモデル、長短期ニューラルネット、または他の機械知能法のうちの少なくとも1つまたは複数を利用して、少なくとも1つの筋活動センサによって供給される前記少なくとも1つの信号、および少なくとも1つの慣性センサによって供給される前記少なくとも1つの信号を処理するステップを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記ウェアラブル電子装置がさらに、前記バンドによって保持され、かつ前記プロセッサと通信するように結合された無線送信機を備え、前記方法がさらに、
前記ユーザが実行する前記第1の物理的ジェスチャまたは前記ユーザが実行する前記第2の物理的ジェスチャを前記プロセッサが識別するのに応答して、少なくとも1つの信号を無線で伝送するステップ
を含む、請求項15に記載の方法。 - 前記ウェアラブル電子装置がさらに、前記バンドによって保持され、かつ少なくとも1つの筋活動センサと通信するように結合された増幅回路を備え、前記方法がさらに、
少なくとも1つの筋活動センサから前記プロセッサに、前記少なくとも1つの信号を供給する前に、前記増幅回路によって少なくとも1つの筋活動センサからの前記少なくとも1つの信号を増幅するステップ
を含む、請求項15に記載の方法。 - 前記ウェアラブル電子装置がさらに、前記バンドによって保持され、かつ少なくとも1つの筋活動センサと通信するように結合されたフィルタリング回路を備え、前記方法がさらに、
少なくとも1つの筋活動センサから前記プロセッサに、前記少なくとも1つの信号を供給する前に、前記フィルタリング回路によって少なくとも1つの筋活動センサからの前記少なくとも1つの信号をフィルタリングするステップ
を含む、請求項15に記載の方法。 - 前記ウェアラブル電子装置がさらに、前記バンドによって保持され、かつ少なくとも1つの筋活動センサと通信するように結合されたアナログ・デジタル変換回路を備え、前記方法がさらに、
少なくとも1つの筋活動センサから前記プロセッサに、前記少なくとも1つの信号を供給する前に、前記アナログ・デジタル変換回路によって少なくとも1つの筋活動センサからの前記少なくとも1つの信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換するステップ
を含む、請求項15に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの筋活動センサが、複数の筋電図検査(EMG)センサを備える、請求項15に記載の方法。
- 前記ウェアラブル電子装置がさらに、前記バンドによって保持される触覚フィードバックモジュールであって、前記プロセッサと通信するように結合された振動モータを含む触覚フィードバックモジュールを備え、前記方法がさらに、前記ユーザが実行する物理的なジェスチャを前記プロセッサが識別するのに応答して、前記振動モータによって触覚フィードバックを前記ユーザに提示するステップを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記ユーザの腕に着用した前記ウェアラブル電子装置の位置や方向に関係なく前記プロセッサによって、前記ユーザの腕の中の筋肉に対する前記少なくとも1つの筋活動センサの位置を識別するための較正ルーチンを実行するステップ、
をさらに含む、請求項15に記載の方法。 - 前記ウェアラブル電子装置の前記バンドによって保持される前記プロセッサによって、少なくとも1つの筋活動センサによって供給される前記少なくとも1つの信号のみに基づいて、前記ユーザが実行する前記第1の物理的なジェスチャを識別するステップは、
前記ウェアラブル電子装置の前記バンドによって保持される前記プロセッサによって、前記ユーザによって実行される前記第1の物理的ジェスチャを、少なくとも前記第1の物理的ジェスチャの第1の解釈および前記第1の物理的ジェスチャの第2の解釈として解釈するステップであって、前記第1の物理的ジェスチャの前記第1の解釈および前記第1の物理的ジェスチャの前記第2の解釈は異なるジェスチャを表す、ステップと、
前記ウェアラブル電子装置の前記バンドによって保持される前記プロセッサによって、前記第1の物理的ジェスチャの前記第1の解釈および前記第1の物理的ジェスチャの前記第2の解釈の一方を選択するための前記ユーザからの入力を要求するステップと、
を含む、請求項15に記載の方法。 - 前記ウェアラブル電子装置の前記バンドによって保持される前記プロセッサによって、少なくとも1つの慣性センサによって供給される前記少なくとも1つの信号のみに基づいて、前記ユーザが実行する前記第2の物理的なジェスチャを識別するステップは、
前記ウェアラブル電子装置の前記バンドによって保持される前記プロセッサによって、前記ユーザによって実行される前記第2の物理的ジェスチャを、少なくとも前記第2の物理的ジェスチャの第1の解釈および前記第2の物理的ジェスチャの第2の解釈として解釈するステップであって、前記第2の物理的ジェスチャの前記第1の解釈および前記第2の物理的ジェスチャの前記第2の解釈は異なるジェスチャを表す、ステップと、
前記ウェアラブル電子装置の前記バンドによって保持される前記プロセッサによって、前記第2の物理的ジェスチャの前記第1の解釈および前記第2の物理的ジェスチャの前記第2の解釈の一方を選択するための前記ユーザからの入力を要求するステップと、
を含む、請求項15に記載の方法。
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