TW201636781A - 無線傳輸代碼轉譯裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出無線傳輸代碼轉譯裝置，其包括一被動式輸入單元、一主動式輸入單元、一代碼轉譯單元與一訊號輸出單元。該被動式輸入單元用於輸入機械性之物理訊號，該主動式輸入單元用於輸入感測器訊號與生理轉換訊號中之一種，該代碼轉譯單元用以進行摩斯碼演算分析，該訊號輸出單元用於輸出訊號至該消費性3C產品。本發明可供身心障礙人士使用以達操控電腦或其他相關設備之目的。

Description

無線傳輸代碼轉譯裝置

本發明係有關於無線傳輸代碼轉譯裝置，其包含一被動式輸入單元、一主動式輸入單元、一代碼轉譯單元及一訊號輸出單元。

對於無法使用標準鍵盤打字的肢體障礙者而言，摩斯碼是一種有效的替代方法；因為摩斯碼僅藉由兩個基本音(長、短音)便可組合出各種不同的字元，對身心障礙人士而言實用性相當高，且其藉由單鍵輸入之方式即可表達長音或短音，一般單鍵的摩斯碼輸入除了需熟記每個字元的摩斯碼外，還需經過相當時間的輸入速度控制訓練(摩斯碼長短音比3：1)，才能做到準確的字元輸入，但由於要維持穩定的標準比值並不容易，一般肢體障礙者打出來的摩斯碼時序都相當不穩定而且難以辨識。因此其普遍性及方便性大大的降低。

再者，身心障礙者由於有肢體上的障礙導致無法有效的做一些簡單的控制動作，因此在使用摩斯碼做輸入時，常常會產生不穩定的輸入動作。這些不穩定的輸入動作便會產生不穩定的摩斯碼序列，使得摩斯碼在自動辨識系統上發生辨識錯 誤，因此辨識方法是否穩定會直接影響到不穩定摩斯碼序列的辨識結果；因此改善輸入速度控制的缺點，讓輸入系統可正確的隨使用者輸入速度的變化來調整字元判別準位是最直接、有效的方法，但在1995年以前摩斯碼自動辨識系統，是針對正常學習者設計的，對輸入速度的穩定性要求極為嚴格，而身心障礙人士要保持固定的輸入速度是件很困難的事。。

有鑑於此，如何設計出一套能對不規則輸入速度加以辨識的系統是很重要的，另因身心障礙人士的殘障程度不同，可作為控制動作之部位也大多不同，如頭部、嘴部或其他部位等，然而關於訊號輸入器上需更加強改進。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之主要目的在於提供無線傳輸代碼轉譯裝置，適合身心障礙人士使用的無線傳輸代碼轉譯裝置，另因身心障礙人士的殘障程度不同，可作為控制動作之部位也大多不同，如頭部、嘴部或其他部位等，因而，本發明不限定以「手」作單鍵輸入方式，甚至可以嘴控或以頭部擺動方式之信號輸入裝置皆可，無法以單鍵控制摩斯碼長短音的輸入者，亦可以雙信號(長、短二音)配合摩斯碼與模糊辨識演算法，作為輸入。

為達上述之主要目的，本發明提出無線傳輸代碼轉譯裝置，其包括一被動式輸入單元、一主動式輸入單元、一代碼轉譯單元與一訊號輸出單元。該被動式輸入單元用於輸入機械性 之物理性訊號。該主動式輸入單元用於輸入感測器訊號與生理轉換訊號中之一種。該代碼轉譯單元用以進行摩斯碼演算分析。該訊號輸出單元用於輸出訊號至該消費性3C產品。

為達上述之另一目的，本發明所揭示之該代碼轉譯單元更包含一模糊辨識演算單元、一切換模式單元、一速度調整單元、一傳輸線單元與一功能提示燈單元。該模糊辨識演算單元，用於摩斯碼與模糊辨識演算處理該輸入訊號。該切換模式單元用於切換單鍵輸入模式與雙鍵輸入模式中之一種。該速度調整單元用於調整訊號輸入之速度。該傳輸線單元用於輸出訊號至可連接之裝置。該功能提示燈單元用於顯示功能提示燈。

為達上述之另一目的，本發明之該被動式輸入單元係為單鍵按鈕與咬合式裝置中之一種。

為達上述之另一目的，本發明之該主動式輸入單元係為紅外線感應器、生理訊號轉換輸入與吹氣式裝置中之一種。

為達上述之另一目的，本發明之該代碼轉譯單元係為摩斯碼模糊辨識演算法與類神經網路演算法中之一種

為達上述之另一目的，本發明之該功能提示燈單元更包含複數個指示燈，用於顯示目前執行之功能。

為達上述之另一目的，本發明之該功能提示燈單元係為跳格指示燈、轉移指示燈、控制指示燈、轉換指示燈、雙鍵指示燈、鍵盤指示燈、滑鼠指示燈與訓練模式指示燈。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易 懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖示，做詳細說明如下。

100‧‧‧無線傳輸代碼轉譯裝置

200‧‧‧被動式輸入單元

300‧‧‧主動式輸入單元

400‧‧‧代碼轉譯單元

410‧‧‧被動式訊號輸入單元

420‧‧‧主動式訊號輸入單元

430‧‧‧切換模式單元

440‧‧‧速度調整單元

450‧‧‧模糊辨識演算單元

460‧‧‧傳輸線單元

470‧‧‧功能提示燈單元

471‧‧‧跳格指示燈

472‧‧‧轉移指示燈

473‧‧‧控制指示燈

474‧‧‧轉換指示燈

475‧‧‧訓練模式指示燈

476‧‧‧鍵盤指示燈

477‧‧‧滑鼠指示燈

478‧‧‧雙鍵指示燈

500‧‧‧訊號輸出單元

第1圖顯示為無線傳輸代碼轉譯裝置之結構示意圖。

第2圖顯示為代碼轉譯單元之結構示意圖。

第3圖顯示為功能提示燈單元之結構示意圖。

雖然本發明可表現為不同形式之實施例，但附圖所示者及於下文中說明者係為本發明可之較佳實施例，並請了解本文所揭示者係考量為本發明之一範例，且並非意圖用以將本發明限制於圖示及/或所描述之特定實施例中。

請參照第1圖所示之該無線傳輸代碼轉譯裝置100之結構示意圖。其包括一被動式輸入單元200、一主動式輸入單元300、一代碼轉譯單元400以及一訊號輸出單元500。該被動式輸入單元200係配置於該無線傳輸代碼轉譯裝置100內。該主動式輸入單元300係配置於該無線傳輸代碼轉譯裝置100內並與該被動式輸入單元200形成平行輸入結構。該代碼轉譯單元400係配置於該主動式輸入單元300之一端。該訊號輸出單元500係配置於該代碼轉譯單元400之一端。需注意的是，其中該被動式輸入單元200用於輸入機械性之物理訊號，該主動式輸入單元300用於輸入感測器訊號與生理轉換訊號中之一種，該代碼轉譯單元 400用以進行摩斯碼演算分析，該訊號輸出單元500用於輸出訊號至該消費性3C產品。

請參照第2圖所示之該代碼轉譯單元400之結構示意圖。該代碼轉譯單元400更包含一模糊辨識演算單元450、一切換模式單元430、一速度調整單元440、一傳輸線單元460以及一功能提示燈單元470。該切換模式單元430係以電性連接於該模糊辨識演算單元450上。該速度調整單元440係以電性連接於該模糊辨識演算單元450上。該傳輸線單元460，係以電性連接於該模糊辨識演算單元450上。該功能提示燈單元470係以電性連接於該模糊辨識演算單元450上。該切換模式單元430用於切換單鍵輸入模式及雙鍵輸入模式之一種。該速度調整單元440用於調整訊號輸入之速度。該傳輸線單元460用於輸出訊號至可連接之裝置。該功能提示燈單元470用於顯示功能提示燈。

請參照第3圖所示之該功能提示燈單元470之結構示意圖。該功能提示燈單元470為跳格指示燈471、轉移指示燈、472控制指示燈473、轉換指示燈474、訓練模式指示燈475、鍵盤指示燈476、滑鼠指示燈477與雙鍵指示燈478。

在操作上，使用者藉由被動式輸入單元200或主動式輸入單元300輸入訊號至被動式訊號輸入單元410或主動式訊號輸入單元420為摩斯碼輸入，配合自動調整功能的模糊辨識演算單元450來調整摩斯碼有聲及無聲序列之長短音的閥值(摩斯碼有聲序列的長短音指dash和dot，而無聲序列的長短音指字音間隔 與字元間隔)，其中，經由被動式輸入單元200與主動式輸入單元300輸入後，經模糊辨識演算單元450進行摩斯碼有聲與無聲的長音、短音辨識後，便會依使用者使用狀態調整長短音的辨識閥值作為下次輸入的判斷依據，判斷後的長短音序列經組合後，及轉換成可讀字元，之後透過傳輸線單元460傳送給電腦或其相關設備，以俾可操控其實施。其中，操作者可輸入相對應的摩斯碼使用切換模式單元430選擇以鍵盤模式、滑鼠模式、訓練模式與遙控模式中之一種來操控本系統，依模式的不同，以不同的傳輸介面轉換為USB傳送資料，USB傳輸規格可為USB2.0或USB3.0，而遙控模式可以紅外線及無線作為其傳輸格式以便控制一般的家電用品。

在被動式輸入單元200操作上，利用被動式輸入單元200作摩斯碼長短音的輸入控制裝置，對於重度患者，如只有頭可動的脊髓損傷患者則特別設計嘴控單鍵開關作為單信號輸入裝置來操控電腦或消費性3C產品，其考慮受傷的嚴重性，嘴控開關(被動式輸入單元200)目前設計有咬合式，此被動式輸入單元200可依使用者的受傷程度及需求作特殊的設計，當然，被動式輸入單元200亦可設計為其他種型式之輸入裝置，即依使用者之需求做特殊之輸入裝置的設計；另外，咬合式嘴控開關為奶嘴型嘴控開關，亦即可採用雙扁型奶嘴做為外在介面，直接套入大小適中的嘴控開關之外，不需額外的鎖定裝置，除了更換方便外，每次使用完，皆可輕鬆的取下做清洗及消毒的工作， 讓使用者有一個乾淨舒適的操作介面。

在主動式輸入單元300操作上，利用紅外線感應器、生理訊號轉換輸入、吹氣式裝置及藍芽通訊模組中之一種輸入訊號至代碼轉譯單元400，由模糊辨識演算單元450處理訊號，再透過傳輸線單元460與電腦或消費性3C產品進行無線傳輸的控制。另外，可以透過NFC與藍芽通訊模組的搭配，經由藍芽通訊模組傳輸訊號至代碼轉譯單元400處理訊號，再透過傳輸線單元460與電腦或消費性3C產品進行無線傳輸的控制。藍芽通訊模組的傳輸距離10米至100米，頻率為2.4GHz，傳輸速度可達24Mbps，藍芽模組的傳輸距離讓者用者可以在10米至100米間自由的操作主動式輸入單元300，以達到無線傳輸之目的，不必因為線材的長度關係而影響使者用的便利性。

在模糊辨識演算單元450之系統變數定義如下：Ik摩斯碼短音輸入，若輸入為長音，則依摩斯碼3：1的比例關係將長音正規化成短音輸入xk(輸入變數)，yk：摩斯碼短音的預測值(輸出變數)，ek：輸入與預測值之間的誤差量(Fuzzy輸入變數)，ék：預測值的修正量(Fuzzy輸出變數)，Tk：摩斯碼長短音的判別閥值，將yk乘以2(取3：1的中間值)，即為摩斯碼長短音的判別閥值，作為下一次輸入的長短音判別準位；而模糊辨識演算單元450演算步驟說明如下：1、當有輸入(Ik)進入系統時，先由初始設定的長短音判別閥值(Tk)再以函數fT來調整輸入值。

2、求出預測誤差ek，作為Fuzzy演算法的輸入值。

ek=xk-yk-1 (2)利用語意式模糊規則計算短音誤差修正值ék，語意變數LN表負大，SN表負小，ZE表零，SP表正小，LP表正大：|命題部| |推論部|

模糊規則1：if ek is LN then ék is LN(打字速度很快)，模糊規則2：if ek is SN then ék is SN(打字速度快)，模糊規則3：if ek is ZE then ék is ZE(打字速度普通)，模糊規則4：if ek is SP then ék is SP(打字速度慢)，模糊規則5：if ek is LP then ék is LP(打字速度很慢)；3、修正短音預測值及長短音判別閥值，作為下一次輸入的辨識準位。

yk=yk-1+ék (3)

Tk=2yk-1 (4)以上，重覆步驟1~3，讓系統可以隨著使用者的使用狀態來調整系統參數，來達到穩定的輸入效果。

在切換模式單元430中可分為鍵盤模式、滑鼠模式、訓練及遙控模式。鍵盤模式：1、一般字元英文字元(a~z)、符號(‘{‘，’/’，…}及功能鍵(Tab,Caps Lock,Ctrl,Alt,Shift, Enter,…)等一般字元摩斯碼係定義。中文注音符號：以台灣鍵盤上對應英文字元的配置位置為主，其對應摩斯碼另行定義於Morse2000 table1中。2、方向鍵動作功能修正由於Morse2000 table1在方向鍵←、↑、↓、→的定義上，皆為六個摩斯碼，因此應用在單鍵輸入的電腦文書編輯上極為不便，為了讓使用者可以較輕鬆簡單的方式來作文書編輯的處理，所以在此修正了方向鍵的按鍵動作，以減少按鍵次數來達成比原來更好的效果。在電腦文書編輯時，只需先輸入任一方向鍵的摩斯碼，設定游標移動方向，之後按一下短音’*’便會往設定的方向移動一格，按長音’─’或其他字元即結束此方向動作。3、常用的複合鍵複合鍵即功能鍵配合一般字元鍵的組合，有效的運用這些功能，可以節省不少文書編輯的時間。

Shift：Shift+←、↑、↓、→：文書編時反白字元

Shift+a/A~z/Z：大小寫切換

Ctrl：Ctrl+v：貼上

Ctrl+c：複製

Ctrl+x：剪下

Ctrl+z：還原

Ctrl+space：中/英文輸入法切換

Ctrl+Shift：多種輸入法切換

Ctrl+Alt+del：關閉程式或重新開機

Alt：Alt+Tab：視窗切換

4、Morse2000 table1新鍵定義：Lwin表鍵盤上的windows鍵，可直接執行’開始’的功能。

Sleep鍵使電腦進入休眠狀態。

POWER鍵即關閉電腦的快捷鍵。

Wake Up鍵喚醒休眠狀態的電腦。

滑鼠模式：

1、模式切換：依Morse2000 table1中Mouse Mode所定義的摩斯碼切換成滑鼠模式，本系統另行定義’*****’為返回鍵盤模式的摩斯碼，其他動作則定義於Morse2000 table2中。

2、Morse2000 table2動作修正：

3、滑鼠的拖曳功能，僅在Morse2000 table2中定義了左、右兩個方向(#11,#12)，由於拖曳功能在視窗的使用上極為普遍，如視窗的放大、縮小及搬移等，所以本系統利用#9的修正功能配合上、下、左、右、右上、右下、左上、左下等八個方向，將 兩個方向的拖曳功能為八個方向，到達定點後，按一次短音’*’停止移動，再按一次左鍵’─*’以結束拖曳動作。按住左鍵的方式為’**─’。

訓練模式：輸入訓練模式配合由Visual Basic(VB)編譯而成的訓練系統，讓使用者可以很快的熟悉單信號之摩斯碼的操作模式，並利用摩斯碼來輸入所需的字元或功能，且可藉由收集使用者的資料，來作為本輸入系統核心的修正依據。

1、模式切換：此模式Morse2000未定義，故本系統定義’*─*─*’讓系統從鍵盤輸入模式切換進入輸入訓練模式。欲離開輸入訓練模式只要輸入一個超過2.5秒的長音，便可回到鍵盤輸入模式。

2、訓練系統功能介紹：本訓練系統以VB編譯完成，功能表包括系統的執行、練習、速度調整、摩斯碼表及周邊設定(環境設定)等五大部分。

(1.)執行：此選項來用來進行26個英文字母、0~9個阿拉伯數字及注音符號的文字輸入練習，輸入字元會直接顯示在圖六之右邊視窗裡。

(2.)練習：利用練習選項，可選擇摩斯碼單音、雙音、三音、四音、五音、六音、注音符號及指定字元來練習，讓使用者可以很快的熟悉並適應本代碼信號輸入系統。

(3.)速度：此系統提供5個不同的輸入速度，供使用者選擇，訓 練使用者以穩定且固定的輸入速度來輸入摩斯碼。

(4.)摩斯碼表：此選項提供中英摩斯碼易記圖，分別將摩斯碼與英文字母及注音符號以文字圖形方式結合，並找出其規則性，讓使用者可以在短時間之內將摩斯碼記熟。

(5.)周邊設定：選擇以Com1或Com2作為資料傳送埠與電腦連接。

(6.)除了五個主要功能之外，在面板的左上方顯示速度等級及摩斯碼長短音的輸入時間界限設定：

a.記錄：可記錄使用者輸入資料，作為日後系統改良的依據。

b.自動追蹤：可以自動追蹤使用者輸入速度的變化，並即時更改辨識準位，讓使用者可以忽略摩斯碼輸入時間的限制，而輕鬆的輸入字元。

c.結束：結束本系統。

d.開始：功能同執行選項，可開始文字輸入或記錄。

e.停止：停止文字輸入及記錄。

f.英文模式：進行英文字母練習，此為預設值。

g.注音模式：進行注音練習。

h.有聲時間：摩斯碼的輸入時間。

i.聲音間隔：摩斯碼輸入的間隔時間。

3、訓練模式選擇：利用滑鼠點選練習選項，則會出現摩斯碼單音、雙音、三音、四音、五音、六音、注音符號習及指定練 習等模式的選擇，前六項是屬於固定音數的練習，如第七圖是單音練習子視窗，其面板同樣有開始、記錄、停止、結束等四個控制鈕，功能同主視窗，在面板上會顯示欲輸入的字母，其對應的摩斯碼會標在左邊，輸入正確後白色空格會自動移到下一個字母等待輸入。注音符號是混合音數的練習，指定習可讓訓練者依其專業知識選取定字元做輸入練習，以增加摩斯碼的學習效果，字元選定後，按’>>’鈕可將字元設定到練習列中，每次練習最多可指定六個字元，可重複選取。當選擇某一項練習後，主視窗會暫時消失，而以練習子視窗來取代，待練習完後，離開子視窗，主視窗便會自動出現。

遙控模式：此模式Morse2000未定義，故本系統定義’───*─’為Remote Mode，讓系統從鍵盤輸入模式切換進入遙控模式。輸入，’*****’則離開遙控模式回到鍵盤輸入模式。本發明系統之遙控功能，如同一個萬用遙控器，讓使用者可藉以控制日常生活的家電設備，如電燈、電視、電風扇的開關等等。目前遙控模式共設定有33組控制功能，紅外線遙控16組，無線遙控15組，一個紅外線遙控學習鍵和一個記憶體清除鍵，其對應的摩斯碼定義於Morse2000 table3。紅外線遙控功能，第一次使用時使用者需先輸入紅外線學習鍵的摩斯碼，再以欲學習的遙控器對準紅外線接收區並發射欲記憶的功能，紅外線學習會依序從1紀錄到16，之後直接輸出紅外線遙控發射碼便可遙控紅外線家 電設備如電視、冷氣。無線遙控功能，需配合無線遙控接收插座來使用，目前最多設定可控制15組無線遙控插座，將欲控制的家電插頭插入無線遙控接收插座，同時啟動家電在開的狀態，之後便可透過CMTAID輸入無線遙控發射碼控制家電的開/關。而功能提示燈單元470會依選擇的模式及使用的功能鍵顯示該提示燈，選擇訓練模式會顯示訓練模式指示燈475；選擇鍵盤模式會顯示鍵盤指示燈476；選擇滑鼠模式會顯示滑鼠指示燈477；選擇雙鍵模式會顯示雙鍵指示燈478；使用Caps會顯示跳格指示燈471；使用Shift會顯示轉移指示燈472；使用Ctrl會顯示控制指示燈473；使用Alt會顯示轉換指示燈474。

雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。如上述的解釋，都可以作各型式的修正與變化，而不會破壞此發明的精神。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧無線傳輸代碼轉譯裝置

200‧‧‧被動式輸入單元

300‧‧‧主動式輸入單元

400‧‧‧代碼轉譯單元

500‧‧‧訊號輸出單元

Claims (8)

1. 無線傳輸代碼轉譯裝置，其包括：一被動式輸入單元，係配置於該無線傳輸代碼轉譯裝置內，用於輸入機械性之物理訊號；一主動式輸入單元，係配置於該無線傳輸代碼轉譯裝置內並與該被動式輸入單元形成平行輸入結構，用於輸入感測器訊號與生理轉換訊號中之一種；一代碼轉譯單元，係配置於該主動式輸入單元之一端，用以進行摩斯碼演算分析；以及一訊號輸出單元，係配置於該代碼轉譯單元之一端，用於輸出訊號至該消費性3C產品。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無線傳輸代碼轉譯裝置，其中該代碼轉譯單元更包含：一模糊辨識演算單元，用於摩斯碼與模糊辨識演算處理該輸入訊號；一切換模式單元，係以電性連接於該模糊辨識演算單元上，用於切換單鍵輸入模式及雙鍵輸入模式中之一種；一速度調整單元，係以電性連接於該模糊辨識演算單元上，用於調整訊號輸入之速度；一傳輸線單元，係以電性連接於該模糊辨識演算單元上，用於輸出訊號至可連接之裝置；以及一功能提示燈單元，係以電性連接於該模糊辨識演算單元上，用於顯示功能提示燈。
3. 如申請專利範圍第1項所述之無線傳輸代碼轉譯裝置，其中該被動式輸入單元係為單鍵按鈕與咬合式裝置中之一種。
4. 如申請專利範圍第1項所述之無線傳輸代碼轉譯裝置，其中該主動式輸入單元係為紅外線感應器、生理訊號轉換輸入與吹氣式裝置中之一種。
5. 如申請專利範圍第1項所述之無線傳輸代碼轉譯裝置，其中該代碼轉譯單元係為摩斯碼模糊辨識演算法與類神經網路演算法中之一種。
6. 如申請專利範圍第2項所述之無線傳輸代碼轉譯裝置，其中該功能提示燈單元更包含複數個指示燈，用於顯示目前執行之功能。
7. 如申請專利範圍第2項所述之無線傳輸代碼轉譯裝置，其中該功能提示燈單元係為跳格指示燈、轉移指示燈、控制指示燈、轉換指示燈、雙鍵指示燈、鍵盤指示燈、滑鼠指示燈與訓練模式指示燈。
8. 如申請專利範圍第2項所述之無線傳輸代碼轉譯裝置，其中該傳輸線單元係為USB 2.0、USB 3.0中之一種。