基本信息
- 項目名稱：
- 基于手部動作感應的肢體障礙患者自理服務平臺
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 該系統(tǒng)分為手部動作感應端，無線通信接收端，交互式平臺三大部分。 手部動作感應端利用MEMS加速度傳感器進行動作采集，運用推導出的瞬時傾角公式和自定義的手勢指令集，得出手勢動作。無線MCU進行手勢編碼并將指令無線傳輸至接收端。 平臺應用程序利用WPF技術進行開發(fā)，配合手勢指令，患者能夠輕松自如地使用各種服務，同時可享受一種全新的交互體驗。
- 詳細介紹：
- 開發(fā)背景： 近幾年，雖然我國醫(yī)療條件在不斷改善，但是仍然存在眾多肢體障礙患者，他們精神需求無法得到滿足，容易意志消沉，喪失對生活的信心。為了提升自理能力，從而更好的生活學習，休閑娛樂。因此項目小組開發(fā)了手部動作感應自理服務平臺。 系統(tǒng)介紹： 手部動作感應端: 手部動作感應端利用MEMS加速度傳感器進行動作采集，運用推導出的瞬時傾角公式和自定義的手勢指令集，得出手勢動作。 無線通信接收端： MCU進行手勢編碼并將指令無線傳輸至接收端。 交互式平臺： 平臺應用程序利用WPF技術進行開發(fā)，配合手勢指令，患者能夠輕松自如地使用各種服務，同時可享受一種全新的交互體驗。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1.作品設計發(fā)明目的: 近幾年，雖然我國醫(yī)療條件在不斷改善，但是仍然存在眾多肢體障礙患者，他們精神需求無法得到滿足.為了提升自理能力,從而更好的生活學習，休閑娛樂。 2.基本思路: 該平臺為患者提供諸如手勢閱讀電子書,手勢播放音/視頻,手勢呼救,手勢遠程聊天,手勢玩游戲等服務。患者可通過單/雙手的動作對交互式平臺進行操作,其主要實現(xiàn)方式如下: (1)采用MEMS三軸加速度傳感器采集手指的運動數(shù)據(jù)并作算法處理 從而得到對應的手勢標識； (2)不同應用程序通過平臺可直接連到手勢控制端，使用NRF24L01無線模塊將手勢標識傳輸給交互式平臺； (3)集成在交互式平臺上的應用程序響應手勢標識，提供相應服務。 3.創(chuàng)新點: (1)通過雙手佩戴MEMS加速度傳感器實現(xiàn)了復雜手勢動作的組合； (2)利用自行設計動作感應算法分析手指運動數(shù)據(jù)，得出手勢標識； (3)交互式平臺設計基于面向服務架構體系。 (4)平臺預留接口可供二次開發(fā)，根據(jù)患者使用習慣，定制相應個性化的服務。 4.技術關鍵： (1)采用加速度傳感器采集數(shù)據(jù)并進行算法設計分析； (2)NRF24L01模塊對動作感應端發(fā)送的數(shù)據(jù)進行可靠的無線傳輸； (3)交互式平臺采用Microsoft新一代界面呈現(xiàn)技術WPF和C#混合編程實現(xiàn)對應用程序的編寫 5.主要技術指標： 1.加速度傳感器精度為0.8v/g; 2.NRF24L01空中傳輸速率為2Mbps，2.4GHz；
科學性、先進性
- 作品的科學性： 本作品根據(jù)實際需求，將現(xiàn)代通信與信息處理技術，計算機控制技術與程序設計等相結合，幫助了肢體障礙患者生活部分自理。在系統(tǒng)的制作過程中，我們廣泛調(diào)研考察并與研究人員進行交流，對數(shù)字控制電路進行了仿真驗證，合理分配電路板空間；考慮應用到醫(yī)院等特殊場合，選用了低功耗的無線芯片，從而降低了對人體的電磁輻射干擾，使用時間更持久。 作品的先進性: 由于國內(nèi)還沒有將類似設備應用于肢體障礙患者自理服務的案例，因此本平臺具有一定創(chuàng)新性，填補了相應領域的空白；通過兩個MEMS加速度傳感器相互配合，提高了數(shù)據(jù)精確度，同時也增加了手勢的選擇性和靈活性；利用動作感應使得人機交互相比鼠標鍵盤更加便捷自然；系統(tǒng)架構面向服務，開放性強。
獲獎情況及鑒定結果
- 該作品在西安電子科技大學第22屆“星火杯”中獲得校特等獎. 該作品在第二屆通信工程學院“京信杯”電子設計大賽中獲得一等獎.
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 暫未進行轉讓
作品可展示的形式
- 實物.產(chǎn)品 模型 圖紙 磁盤 現(xiàn)場演示 圖片 錄像 樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 1.使用說明： 肢體障礙患者佩戴上手部動作感應端后，便可通過雙手在空中劃出相應手勢，使應用程序作出不同響應，實現(xiàn)與軟件平臺的交互。 2.技術特點和優(yōu)勢： 加速度傳感器精度高；無線傳輸模塊功耗低；預留編程接口，易于擴展；交互式平臺綜合性強；操作簡便。 3.適應范圍與推廣前景： 該系統(tǒng)使用范圍廣，功能較為全面，可以很好的為肢體障礙患者服務，以便更快樂地度過康復期，其單雙手模式的切換操作可以適用于不同程度的肢體障礙患者。同時，順應如今體感控制的潮流，本系統(tǒng)可以給除患者以外的人群帶來各種新奇的人機交互體驗，它可以拓展為無線空中鼠標，無線駕駛手套，此外還可以運用在游戲系統(tǒng)中，使人們擺脫鍵盤的束縛，在運動中健身，活動身心，拓展性較強，應用范圍廣。 4.市場分析和經(jīng)濟效益預測： 越來越多的科研機構開始研究如何讓生活更加人性化、智能化,但面對肢體障礙患者的自理服務平臺卻幾乎是個空白.所以本系統(tǒng)故而可以產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)已存在一些基于MEMS技術的產(chǎn)品，比如中科院自動化所吳健康教授主持研發(fā)了國內(nèi)第一個基于微型傳感器的便攜式人體健康監(jiān)護系統(tǒng)，并提出了“有情景動態(tài)診療”概念，但是此系統(tǒng)并不適用于肢體障礙患者的精神療養(yǎng)。同時也有部分高校和科研院所以及技術愛好者如北大附中張驍懿開發(fā)出手勢識別控制技術，但是他們這些也都僅僅停留在簡單的瀏覽器控制上，技術不成熟，沒有適合人群與市場潛力。而我們的作品采用雙手動作感應，大大增加了靈活性，使患者能夠更直接的操作交互式平臺，同時平臺提供了豐富的應用程序，滿足了大部分肢體障礙患者的精神需求。 國外消費類設備供應商在其產(chǎn)品線中都添加了3-D手勢識別功能。Apple公司在07年為iphone添加了MEMS加速度計；Google也給Android OS Gingerbread 操作系統(tǒng)添加了MEMS手勢識別應用程序界面；InvenSense公司在國際消費電子展上展出的運動處理數(shù)據(jù)庫是首批使用3-D手勢識別的電視遙控器及智能電話；華裔教授羅伯特?王（Robert Wang）和他的團隊也已研發(fā)出手勢識別技術… 然而國外的這些產(chǎn)品都主要應用于消費電子類，雖然部分已經(jīng)進入市場，但其成本還是比較高，某些采用光學識別的設備精確度和靈敏度不夠，而且由于中國醫(yī)療保障制度與國外差距較大，大部分患者無法承擔昂貴的設備費用，對于肢體障礙患者來說，實用性較差，難以大范圍的推廣。 因此本系統(tǒng)采用MEMS加速度傳感器創(chuàng)造性地為肢體障礙患者提供了自理服務平臺，并可輕易地拓展到其他應用領域，成本低廉，操作簡便，在同行業(yè)中具有較強的創(chuàng)新和競爭力，將對關愛殘疾人和推動新一代人機交互體驗等方面起到很大的作用。
