題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于手部動(dòng)作感應(yīng)的肢體障礙患者自理服務(wù)平臺(tái)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 該系統(tǒng)分為手部動(dòng)作感應(yīng)端，無線通信接收端，交互式平臺(tái)三大部分。 手部動(dòng)作感應(yīng)端利用MEMS加速度傳感器進(jìn)行動(dòng)作采集，運(yùn)用推導(dǎo)出的瞬時(shí)傾角公式和自定義的手勢(shì)指令集，得出手勢(shì)動(dòng)作。無線MCU進(jìn)行手勢(shì)編碼并將指令無線傳輸至接收端。 平臺(tái)應(yīng)用程序利用WPF技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，配合手勢(shì)指令，患者能夠輕松自如地使用各種服務(wù)，同時(shí)可享受一種全新的交互體驗(yàn)。
- 詳細(xì)介紹：
- 開發(fā)背景： 近幾年，雖然我國(guó)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(duì)生活的信心。為了提升自理能力，從而更好的生活學(xué)習(xí)，休閑娛樂。因此項(xiàng)目小組開發(fā)了手部動(dòng)作感應(yīng)自理服務(wù)平臺(tái)。 系統(tǒng)介紹： 手部動(dòng)作感應(yīng)端: 手部動(dòng)作感應(yīng)端利用MEMS加速度傳感器進(jìn)行動(dòng)作采集，運(yùn)用推導(dǎo)出的瞬時(shí)傾角公式和自定義的手勢(shì)指令集，得出手勢(shì)動(dòng)作。 無線通信接收端： MCU進(jìn)行手勢(shì)編碼并將指令無線傳輸至接收端。 交互式平臺(tái)： 平臺(tái)應(yīng)用程序利用WPF技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，配合手勢(shì)指令，患者能夠輕松自如地使用各種服務(wù)，同時(shí)可享受一種全新的交互體驗(yàn)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.作品設(shè)計(jì)發(fā)明目的: 近幾年，雖然我國(guó)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(xué)習(xí)，休閑娛樂。 2.基本思路: 該平臺(tái)為患者提供諸如手勢(shì)閱讀電子書,手勢(shì)播放音/視頻,手勢(shì)呼救,手勢(shì)遠(yuǎn)程聊天,手勢(shì)玩游戲等服務(wù)?；颊呖赏ㄟ^單/雙手的動(dòng)作對(duì)交互式平臺(tái)進(jìn)行操作,其主要實(shí)現(xiàn)方式如下: (1)采用MEMS三軸加速度傳感器采集手指的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)并作算法處理 從而得到對(duì)應(yīng)的手勢(shì)標(biāo)識(shí)； (2)不同應(yīng)用程序通過平臺(tái)可直接連到手勢(shì)控制端，使用NRF24L01無線模塊將手勢(shì)標(biāo)識(shí)傳輸給交互式平臺(tái)； (3)集成在交互式平臺(tái)上的應(yīng)用程序響應(yīng)手勢(shì)標(biāo)識(shí)，提供相應(yīng)服務(wù)。 3.創(chuàng)新點(diǎn): (1)通過雙手佩戴MEMS加速度傳感器實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜手勢(shì)動(dòng)作的組合； (2)利用自行設(shè)計(jì)動(dòng)作感應(yīng)算法分析手指運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，得出手勢(shì)標(biāo)識(shí)； (3)交互式平臺(tái)設(shè)計(jì)基于面向服務(wù)架構(gòu)體系。 (4)平臺(tái)預(yù)留接口可供二次開發(fā)，根據(jù)患者使用習(xí)慣，定制相應(yīng)個(gè)性化的服務(wù)。 4.技術(shù)關(guān)鍵： (1)采用加速度傳感器采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行算法設(shè)計(jì)分析； (2)NRF24L01模塊對(duì)動(dòng)作感應(yīng)端發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠的無線傳輸； (3)交互式平臺(tái)采用Microsoft新一代界面呈現(xiàn)技術(shù)WPF和C#混合編程實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用程序的編寫 5.主要技術(shù)指標(biāo)： 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(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的科學(xué)性： 本作品根據(jù)實(shí)際需求，將現(xiàn)代通信與信息處理技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與程序設(shè)計(jì)等相結(jié)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(jìn)行交流，對(duì)數(shù)字控制電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，合理分配電路板空間；考慮應(yīng)用到醫(yī)院等特殊場(chǎng)合，選用了低功耗的無線芯片，從而降低了對(duì)人體的電磁輻射干擾，使用時(shí)間更持久。 作品的先進(jìn)性: 由于國(guó)內(nèi)還沒有將類似設(shè)備應(yīng)用于肢體障礙患者自理服務(wù)的案例，因此本平臺(tái)具有一定創(chuàng)新性，填補(bǔ)了相應(yīng)領(lǐng)域的空白；通過兩個(gè)MEMS加速度傳感器相互配合，提高了數(shù)據(jù)精確度，同時(shí)也增加了手勢(shì)的選擇性和靈活性；利用動(dòng)作感應(yīng)使得人機(jī)交互相比鼠標(biāo)鍵盤更加便捷自然；系統(tǒng)架構(gòu)面向服務(wù)，開放性強(qiáng)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 該作品在西安電子科技大學(xué)第22屆“星火杯”中獲得校特等獎(jiǎng). 該作品在第二屆通信工程學(xué)院“京信杯”電子設(shè)計(jì)大賽中獲得一等獎(jiǎng).
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫未進(jìn)行轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物.產(chǎn)品 模型 圖紙 磁盤 現(xiàn)場(chǎng)演示 圖片 錄像 樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1.使用說明： 肢體障礙患者佩戴上手部動(dòng)作感應(yīng)端后，便可通過雙手在空中劃出相應(yīng)手勢(shì)，使應(yīng)用程序作出不同響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)與軟件平臺(tái)的交互。 2.技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 加速度傳感器精度高；無線傳輸模塊功耗低；預(yù)留編程接口，易于擴(kuò)展；交互式平臺(tái)綜合性強(qiáng)；操作簡(jiǎn)便。 3.適應(yīng)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(wù)，以便更快樂地度過康復(fù)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(shí)，順應(yīng)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(jī)交互體驗(yàn)，它可以拓展為無線空中鼠標(biāo)，無線駕駛手套，此外還可以運(yùn)用在游戲系統(tǒng)中，使人們擺脫鍵盤的束縛，在運(yùn)動(dòng)中健身，活動(dòng)身心，拓展性較強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣。 4.市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 越來越多的科研機(jī)構(gòu)開始研究如何讓生活更加人性化、智能化,但面對(duì)肢體障礙患者的自理服務(wù)平臺(tái)卻幾乎是個(gè)空白.所以本系統(tǒng)故而可以產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)內(nèi)已存在一些基于MEMS技術(shù)的產(chǎn)品，比如中科院自動(dòng)化所吳健康教授主持研發(fā)了國(guó)內(nèi)第一個(gè)基于微型傳感器的便攜式人體健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，并提出了“有情景動(dòng)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(shí)也有部分高校和科研院所以及技術(shù)愛好者如北大附中張驍懿開發(fā)出手勢(shì)識(shí)別控制技術(shù)，但是他們這些也都僅僅停留在簡(jiǎn)單的瀏覽器控制上，技術(shù)不成熟，沒有適合人群與市場(chǎng)潛力。而我們的作品采用雙手動(dòng)作感應(yīng)，大大增加了靈活性，使患者能夠更直接的操作交互式平臺(tái)，同時(shí)平臺(tái)提供了豐富的應(yīng)用程序，滿足了大部分肢體障礙患者的精神需求。 國(guó)外消費(fèi)類設(shè)備供應(yīng)商在其產(chǎn)品線中都添加了3-D手勢(shì)識(shí)別功能。Apple公司在07年為iphone添加了MEMS加速度計(jì)；Google也給Android OS Gingerbread 操作系統(tǒng)添加了MEMS手勢(shì)識(shí)別應(yīng)用程序界面；InvenSense公司在國(guó)際消費(fèi)電子展上展出的運(yùn)動(dòng)處理數(shù)據(jù)庫是首批使用3-D手勢(shì)識(shí)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(tuán)隊(duì)也已研發(fā)出手勢(shì)識(shí)別技術(shù)… 然而國(guó)外的這些產(chǎn)品都主要應(yīng)用于消費(fèi)電子類，雖然部分已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)，但其成本還是比較高，某些采用光學(xué)識(shí)別的設(shè)備精確度和靈敏度不夠，而且由于中國(guó)醫(yī)療保障制度與國(guó)外差距較大，大部分患者無法承擔(dān)昂貴的設(shè)備費(fèi)用，對(duì)于肢體障礙患者來說，實(shí)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(wù)平臺(tái)，并可輕易地拓展到其他應(yīng)用領(lǐng)域，成本低廉，操作簡(jiǎn)便，在同行業(yè)中具有較強(qiáng)的創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)力，將對(duì)關(guān)愛殘疾人和推動(dòng)新一代人機(jī)交互體驗(yàn)等方面起到很大的作用。
