SE521283C2 - Anordning för inmatning av styrsignaler till en elektronisk apparat - Google Patents

Description

20 25 30 521 283 2 Syftet uppnås genom att tillhandahålla en anordning för inmatning av styrande signaler till en elektronisk apparatur innefattande åtminstone en sensor, avsedd att anbringas på en eller flera extremiteter hos en användare medelst ett eller flera fastorgan, för detektering av akustiska signaler alstrade i vävnad i användarens extremitet(er) vid rörelse, vilken sensor är anordnad för kommunikation med åtminstone en filtreringsanordning för signaler, vilken filtreringsanordning är anordnad för kommunikation med den elektroniska apparaturen.

Genom denna uppfinning kan inrnatning av tecken och andra styrsignaler till elektronisk apparatur ske helt oberoende av användarens kroppsställning vilket ger ergonomiska fördelar.

Vid användning av den uppfunna anordningen behövs ingen plan yta framför den elektroniska apparaturen, utan användaren kan utföra inmatningen var som helst vilket ger rörelsefrihet.

Dessutom upptar inte anordningen användarens händer, utan användaren är fri att utföra andra aktiviteter med händerna även när anordningen är applicerad runt den ena eller båda underannarna/handlederna inför inmatning av tecken och andra styrsignaler till en elektronisk apparat.

Anordningen och inmatningsförfarandet kan vidare anpassas och konfigureras för användare med unika behov. I synnerhet kan en individanpassad lösning, relevant för användare med funktions- eller rörelsenedsättningar tillhandahållas.

Häruti används lokutionen ”elektronisk apparat” för att beteckna all tänkbar elektronisk apparatur av ovan exemplifierat slag där användarinmatning av tecken eller andra styrsignaler krävs. Med tecken och andra styrsignaler avses framledes signaler om ett enskilt eller flera fingrars samtidiga rörelser och alla andra tänkbara signaler representerande tecken, teckenkombinationer eller andra styrande signaler. Dessa kan utöver signaler om enskilda eller kombinerade fingerrörelser avse de signaler som sänds från tangentbord eller andra knappsatser på eller i anslutning till elektroniska apparater såsom exempelvis ”a”, ”2” och ”Retum”, men även signaler representerande funktionalitet från andra elektroniska inmatningsenheter såsom en muspekare eller en fjärrkontroll till televisionsapparater, eller kommandon till bärbara musikspelare i form av uppspelnings- eller spolningskommandon samt exempelvis styrsignaler för uppringning i en mobiltelefon etcetera.

Vid inmatning och inlagring av karakteristiska amplitud- och/eller frekvensmönster, nedan benämnt signalkarakteristika, av de signaler som används för jämförelse och identifiering av 10 15 20 25 30 521 283 3 enskilda eller kombinerade fingerrörelser utför användaren distinkta rörelser med vart och ett av fingrarna som skall användas för inforrnationsinmatningen. De av dessa rörelser alstrade akustiska signalerna detekteras och omvandlas av omvandlingsmedel och inlagras i ett minne som är anordnat för kommunikation med en processorenhet.

Inrnatning av tecken eller andra styrsignaler, representerade av fingerrörelser, detekteras och identifieras med utgångspunkt från en viss, i ett minne, tidigare inlagrade signalkarakteristika.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till figurerna 1 och 2 i vilka: Figur 1 visar ett schematiskt utföringsexempel av uppfinningen där anordningen är anbringad på två underarmar.

Figur 2 visar ytterligare ett schematiskt utföringsexempel.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Anordningen för inmatning av tecken och andra styrsignaler till en elektronisk apparatur, innefattar sensor(er), vilka är avsedda att detektera akustiska signaler i användarens underarm eller hand vid fingerrörelser som utförs när användaren avser att ett visst tecken eller andra styrsignaler skall inmatas i elektronisk apparatur.

Varje finger på handen har senor som löper från handen, genom handleden, upp till sina respektive fästen i musklerna i underarmen. Vid hand- och fingerrörelser bildas det bl.a. akustiska signaler när leder böjs och rätas ut. Myoelektriska impulser styr musklemas kontraktioner och musklemas och t.ex. senomas rörelser medför att akustiska signaler alstras.

Genom att placera en eller flera sensorer, lämpade för detektering av relevanta storheter, kan signaler uppmätta av sensorerna användas för analys och inmatning av tecken och andra styrsignaler till elektronisk apparatur. De av senorna, musklerna eller på andra sätt alstrade signalema dämpas när de fortplantas i kroppsvävnaden, till vilket hänsyn tas vid analysen för att avgöra vilket eller vilka fingrar som är i rörelse och hur. 10 15 20 25 30 CJ-l |\Ö .à NJ CO CN För detektering av akustiska signaler t.ex. alstrade av senors rörelser är antalet akustiska sensorer åtminstone en, men bör uppgå till fem eller flera för att underlätta detektering av flera fingrars samtidiga rörelser på varje hand. Om antalet är mindre än fem är det svårare att detektera rörelser från mer än ett finger samtidigt, även om det i princip är möjligt med hänsyn till individuella skillnader i signalprofilen vid olika senors rörelser. Genom analys av de olika signalemas tidsmässiga variationer i frekvens och/eller amplitud, och med ledning av hur senorna anatomiskt är belägna i underarmen eller på handen kan man bestämma vilket eller vilka fingrar som är i rörelse. Analysen underlättas om fler sensorer används och är utplacerade med hänsyn till senomas anatomiska belägenhet eftersom man då även erhåller ett signalmönster mellan sensorema. En fördel med att använda fler än fem sensorer är att ett fästorgan för sensorema inte behöver appliceras med så stor precision kring användarens underann/handled eller handrygg (dorsalsidan av handen) eftersom det då alltid kommer att förekomma sensorer i anslutning till de enskilda senorna.

I en föredragen utföringsform används akustiska sensorer fästa på, eller integrerade i, ett armband avsett att anbringas mot en användares underarm. Sensorema är företrädesvis integrerade i armbandet så att de substantiellt anligger mot huden nära de senor som löper från respektive finger genom handleden till respektive muskelfästen i underarrnen eller på ett sådant sätt så att detektering av akustiska signaler, alstrade av senomas rörelser i användarens underarm vid fingerrörelser, möjliggörs. Istället för armband kan alternativa typer av fästorgan användas.

Detektering av akustiska signaler kan ske genom ett förfarande där sensorerna inte nödvändigtvis behöver ligga an mot huden utan endast befinner sig i tillräcklig närhet för att akustiska signaler från enskilda eller kombinerade fingerrörelser skall kunna detekteras. Uppfinningen täcker således även fall där sensorer på visst avstånd detekterar akustiska signaler i luften, annat mellanliggande medium eller där sensorer på optisk väg registrerar akustiska signaler på hudytan.

Genom att placera ett beroende på modell eller slag lämpligt antal, men åtminstone en, akustiska sensorer, i de från fingrarna utgående senomas omedelbara närhet, t.ex. runt användarens underarm, där akustiska signaler från fingerrörelser kan mätas, kan enskilda fingerrörelser effektivt detekteras. Används fler än fem sensorer uppnås fördelen att appliceringen av armbandet inte blir beroende av en exakt placering och att det även blir mindre känsligt för 10 l5 20 25 30 521 285 5 anatomiska skillnader mellan olika användare eftersom man då erhåller urskiljbara signalmönster mellan sensorema vid olika fingrars rörelser från de akustiska signalerna från senrörelser.

Ett eller flera armband kan användas, men företrädesvis två, på en eller flera extremiteter, var och ett försett med akustiska sensorer och avsett att anbringas runt användarens underarmar/handleder eller underben/fotleder.

De akustiska sensorema kan utgöras av piezoelektriska sensorer men ett spektrum av olika på marknaden tillgängliga för ändamålet lämpliga akustiska sensorer kan användas enligt föreliggande uppfinning.

I en annan utföringsform kan akustiska sensorer appliceras på ovansidan av handen (dorsalsidan), istället för kring underarmen eller handleden, för att detektera signaler på ovan angivet sätt.

I en ytterligare utföringsforrn placeras akustiska sensorer över varje fingers knoge eller andra leder, för att detektera akustiska signaler i lederna alstrade vid fingerrörelser på ovan angivet sätt.

I figur 1 illustreras en utföringsform av uppfinningen, innefattande fastorgan la och lb för anbringade på en användares båda underarmar/handleder. Akustiska sensorer 2a och 2b är anpassade för att anbringas mot huden på underarmama/handlederna, i denna utföringsform, med hjälp av armband där sensorema utgörs av piezoelektriska sensorer i form av en sektionsuppdelad piezoelektrisk film. Vid fingerrörelser alstras bl.a. akustiska signaler när de till fingrarna fasta senoma gnids mot omkringliggande vävnad. De akustiska signalerna omvandlas till elektriska signaler av sensorema 2a respektive 2b, och omvandlas till lämpliga signaler, här digitala signaler, i omvandlingsmedel 3a respektive 3b, innefattande A/D-omvandlare, vilka är anpassade för kommunikation med sensorema 2a respektive 2b, varefter de digitala elektriska signalerna sänds till en processorenhet 4, innefattande en processor. Processorenheten är anpassad för kommunikation, trådlös eller fast, med omvandlingsmedel 3a och 3b, där signalerna kan analyseras. Processorenheten kan vara integrerad i elektronisk apparatur till vilken teckeninmatningen eller andra styrsignaler skall överföras, eller altemativt utgöra en separat enhet, försedd med sändare och mottagare för t.ex. radiofrekvenssignaler, exempelvis enligt standarden för en s.k. Bluetooth. Sådana finns tillgängliga i form av små moduler, som sänder på 10 15 20 25 30 521 283 6 den fria ISM-frekvensen på ca 2.4 GHz. Anslutningen mellan processorenheten till den elektroniska apparaturen kan även ske exempelvis via kabel eller infraröd länk. Annbandet är lämpligen försett med en Bluetoothmodul för kommunikation med processorenheten.

Processorenheten vidarebefordrar sedan i sin tur signaler för de olika tecknen och andra styrsignaler till den elektroniska apparaturen.

Eftersom de akustiska signalerna dämpas ju längre de färdas i vävnaden så kommer sensorema närmast alstringsområdet att mottaga de starkaste akustiska signalema. I processorenheten 4 analyseras signalerna från sensorema 2a och 2b med avseende på arnplitud- och/eller frekvensmönster för att avgöra vilket eller vilka fingrar som är i rörelse, d.v.s. för att kunna avgöra vilket tecken eller andra styrsignaler som avses. Vid analysen jämförs de av sensorema mottagna signalerna med signalkarakteristika som inlagrats i ett minne 5, anpassat för kommunikation med processorenheten 4, under en initial konfigurering av anordningen. Under denna initiala konfigurering inlagras signalkarakteristika för varje enskilt fingers rörelse i minnet 5.

De fingerrörelser som avses och som representerar de tecken eller andra styrsignaler som en användare har för avsikt att mata in, kan bestämmas med utgångspunkt i en viss fingersättning, t.ex. den som anses vara korrekt för inmatning på ett ordinärt tangentbord, exempelvis QWERTY (benärrmingen hänför sig till bokstavskombinationen från de första sex tangenterna), eller i särskilda enskilda eller kombinerade fingerrörelser, var för sig representerande tecken eller andra styrsignaler.

Analysen av vad en enskild eller kombinerad fingerrörelse skall ha för betydelse kan antingen ske i den elektroniska apparaten och då sänds endast infonnation om vilket eller vilka fingrar som varit i rörelse eller så sker en analys av vad för tecken eller styrsignal som användaren avser med en enskild eller kombinerad fingerrörelse i processorenhet 4.

Vid inmatning av tecken med hjälp av fingerrörelser som motsvarar de som används vid en korrekt fingersättning på exempelvis ett QWERTY-tangentbord, utgår man från att varje finger bara används för att trycka ned ett fåtal tangenter och att tummens mellanslag markerar avslutningen på varje ord. När ett antal fingerrörelser i följd markerade av ett mellanslag har registrerats, kan en analys av vilket det avsedda ordet är utföras med hjälp av lagrade möjliga bokstavs- och ordkombinationer, s.k. mönstermatchning. 10 15 20 25 30 521 285 Inrnatning av tecken och annan information medelst kombinerade fingerrörelser, ackordinmatning, är en alternativ eller kompletterande imnatningsteknik. Här tilldelas varje tecken eller signal en unik enskild eller kombinerad rörelse av ett eller flera fingrar. Eftersom alfabetet är sekventiellt finns det flera möjliga alternativ för ackordinmatning som är möjliga att memorera. Man kan även tänka sig inmatningstekniker som bygger på ett mindre antal figurativa tecken som kan kombineras ihop till västerländska bokstäver, t.ex. det latinska alfabetet, eller exempelvis kinesiska eller japanska skrivtecken, eller t.ex. det kyrilliska alfabetet Inmatningen av ett enskilt tecken eller en styrsignal kan urskiljas genom första delen av en eller flera fingerrörelser och när fingret eller fingrarna återgår till sitt ursprungsläge avslutas inmatningssekvensen.

Uppfinningen är inte begränsad till att endast kunna ersätta bl.a. knapptryckningar utan även t ex musfunktioner kan emuleras av anordningen. Vid sådan styming används exempelvis en gnidningsrörelse av ena handens tumme och pekfinger eller långfinger för att ge styrsignaler till skärmpekaren i ena koordinatledet och andra handens motsvarande fingrar för att styra pekaren i det andra ledet (vinkelrätt mot det förstnämnda). Förfarandet kan naturligtvis generaliseras till flera dimensioner. Avläsningen kan ske som en kombination av pekfingrets eller långfingrets senrörelser och friktionslj udet från fingrarnas kontaktyta mot tummen, som sprider sig till sensorema genom stomledning. På likartat sätt definieras vänster- och högerklick genom den akustiska signal som uppstår när man hastigt för ihop t ex vänster eller höger hands tumme och pekfinger eller långfinger.

I ett alternativt eller kompletterande utförande (ej visat i figur) är en pekplatta anordnad till processom, och företrädesvis integrerad i ett av fästorganen.

I alternativa eller kompletterande utföranden är uppfinningen försedd med presentationsmedel (ej visat i figur). Dessa kan vara anordnade för både återkoppling till inmatningen och som utmatningsgränssnitt för processorenheten eller ansluten elektronisk apparatur.

Presentationsmedlet kan vara integrerat i åtminstone det ena fästorganet eller vara anordnat som en separat enhet eller på armat lärnpligt sätt. Särskilt när presentationsmedlet är en display eller en eller flera vibratorer och fästorganet utgörs av ett armband är integration i detta en lämplig utföringsforrn. I fallet där ett akustiskt presentationsmedel används är det lämpligt att 10 15 20 25 30 521 283 8 information överförs med t.ex. en hörsnäcka. Överföringen kan t ex ske trådlöst och förmedla lj udsignaler av olika slag och med given betydelse. Återkoppling till användaren kan även utgöras av syntetiserat tal för återgivning av de tecken, teckenkombinationer eller andra styrande signaler som inmatas till den elektroniska apparaturen.

I figur 2 illustreras en annan utföringsform av uppfinningen, innefattande fästorgan la och lb för anbringande på en användares båda underarrnar. Akustiska sensorer 2a och 2b är anpassade för att substantiellt anbringas mot huden på underarmama, i denna utföringsform, med hjälp av armband där sensorema utgörs av piezoelektriska sensorer. Vid fingerrörelser alstras bl.a. akustiska signaler när de till fingrama fästa senoma gnids mot omkringliggande vävnad. De akustiska sensorema, vilka i denna utföringsforin är fem till antalet, är placerade rakt över respektive fingers sena på undersidan (volarsidan) av underarmen/handleden. De akustiska signalema omvandlas till elektriska signaler av sensorema 2a respektive 2b och de elektriska signalema sänds genom en filtreringsanordning 13a respektive 13b där endast signaler inom fördefinierade intervall med avseende på amplitud medför att en digital signal om ett enskilt fingers rörelse skall sändas till den elektroniska apparaturen medelst en sändare, exempelvis en Bluetoothmodul integrerad i armbandet. I denna utföringsform sker ingen analys, i en processor medelst minne, av något signalmönster mellan olika sensorer eller huruvida signalema är av någon speciell frekvens utan endast amplituden hos signalen från respektive sensor används för att fastlägga om ett eller flera fingrar är i rörelse. I denna utföringsform sker analysen av betydelsen av en enskild eller kombinerad fingerrörelse i den elektroniska apparaten.

Filtreringsanordningen l3a och 13b kan även vara integrerade i den elektroniska apparaturen, som i så fall mottar obearbetade signaler från sensorerna 2a respektive 2b Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan beskrivna utföringsformer utan kan modifieras inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (1)

1. lO 15 20 25 30 521 283 9 PATENTKRAV Anordning for inmatning av styrande signaler till en elektronisk apparat kännetecknad av att den innefattar åtminstone en akustisk sensor (2a), avsedd att anbringas på en eller flera extremiteter hos en användare medelst ett eller flera fästorgan (la), for detektering av signaler alstrade i vävnad i användarens extremitet(er) vid rörelse, vilken sensor (2a) är anordnad för kommunikation med en processorenhet (4), vilken processorenhet (4) är anordnad for kommunikation med ett minne (5), i vilket åtminstone en signalkarakteristika for frekvens och/eller amplitud är inlagrad, nämnda processorenhet är anordnad att analysera de av sensorn detekterade signalema for att uppnå en substantiellt positiv korrelation med avseende på nämnda signalkarakteristika, vilken analys resulterar i en generering av nämnda styrande signaler. Anordning for inmatning av styrande signaler till en elektronisk apparat kännetecknad av att den innefattar åtminstone en akustisk sensor (2a), avsedd att anbringas på en eller flera extremiteter hos en användare medelst ett eller flera fastorgan (la), för detektering av signaler alstrade i vävnad i användarens extremitet(er) vid rörelse, vilken sensor (2a) är anordnad för kommunikation med åtminstone en filtreringsanordning för signaler (1 3a), vilken filtreringsanordning är anordnad för kommunikation med den elektroniska apparaturen. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att de styrande signalerna representerar enskilda eller kombinerade fingerrörelser. Anordning enligt krav l, kännetecknad av att de styrande signalerna representerar samma typ av signaler som sänds från andra typer av inmatningsenheter i anslutning till en elektronisk apparat. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att sensom (2a) är en piezoelektrisk SCflSOf. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att den piezoelektriska sensorn är en sektionsuppdelad piezoelektrisk film. 10 15 20 10. ll. 12. 521 285 lO Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att fástorganet (la) är ett armband anordnat för anbringning på en användares extremiteter på ett sådant sätt att de i vävnaden alstrade signalerna kan detekteras av sensorn (2a). Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att de rörelser som avses att detekteras är hand-, finger- eller tårörelser. Anordning enligt krav leller 2, kännetecknad av att sensorn (2a) är anpassad att detektera signaler som alstras i vävnaden vid rörelser av senor innefattade i vävnaden. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att sensom (2a) är anpassad att detektera signaler som uppstår i vävnaden vid rörelser av muskler innefattade i vävnaden. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att sensom (2a) är anpassad att detektera signaler som uppstår i ledema i en användares händer. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att presentationsmedel är anordnat för både återkoppling till inmatningen och som utmatningsgränssnitt för processorenheten (4) eller ansluten elektronisk apparatur.