本發(fā)明屬于信息
技術(shù)領域：
，更具體地，涉及一種人機交互裝置及方法。
背景技術(shù)：
：當前人機交互裝置及方式，除常見鍵盤、鼠標、觸屏外，主要通過語音、表情、動作識別的方式進行自然的人機交互，以解決雙手受限場景中交互問題；現(xiàn)有技術(shù)中有一種通過智能腰帶來檢測人體體征參數(shù)的裝置及方法，這種裝置主要用于體征監(jiān)控，屬于被動接收裝置類，未能實現(xiàn)主動的人機交互。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種人機交互裝置及方法，其目的在于通過腹部運動產(chǎn)生時域信號實現(xiàn)主動的人機交互。為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種人機交互裝置，包括信號檢測模塊、信號識別模塊、映射配置模塊、通信模塊、反饋模塊、電源模塊；其中，信號識別模塊與信號檢測模塊連接，映射配置模塊與信號識別模塊和通信模塊連接，反饋模塊與映射配置模塊連接；信號檢測模塊用于檢測用戶的腹部張力；信號識別模塊用于根據(jù)腹部張力生成控制信號，映射配置模塊用于將控制信號與預設的命令進行映射，并將外部處理器的反饋信息與反饋方式進行映射；通信模塊用于實現(xiàn)人機交互裝置與外部處理器之間的通信；反饋模塊用于接收外部處理器命令并發(fā)送給用戶；電源模塊用于為人機交互裝置供電。優(yōu)選的，上述人機交互裝置還包括設置模塊；設置模塊與通信模塊連接；設置模塊作為用戶與人機交互裝置的操作接口，用戶通過設置模塊對人機交互裝置進行設置，包括通信模塊連接設置、人機交互重置設置，確認設置。優(yōu)選的，上述人機交互裝置，其設置模塊包括具有數(shù)字按鍵和符號按鍵的鍵盤。優(yōu)選的，上述人機交互外設還包括顯示模塊；顯示模塊與電源模塊和通信模塊連接；用于顯示電源剩余電量以及通信模塊的連接狀態(tài)。為實現(xiàn)本發(fā)明目的，按照本發(fā)明的另一方面，基于上述人機交互裝置，提供了一種人機交互方法，包括以下步驟：(1)建立人機交互裝置與外部處理器之間的通信連接；(2)建立用戶腹部動作與控制命令的映射關(guān)系；(3)當檢測到用戶腹部動作，根據(jù)上述映射關(guān)系將該腹部動作轉(zhuǎn)換為控制命令發(fā)送到外部處理器；(4)外部處理器根據(jù)控制命令生成提示信息發(fā)送給人機交互裝置；(5)人機交互裝置將所述提示信息采用語音或震動的方式反饋給用戶。優(yōu)選地，上述人機交互方法，其步驟(2)包括如下子步驟：(2.1)定義基本腹部動作，包括持續(xù)收縮S1、瞬時收縮S2、持續(xù)鼓漲G1、瞬時鼓漲G2、持續(xù)放松F1、瞬時放松F2；(2.2)建立基本腹部動作或基本腹部動作的組合與控制命令之間的映射關(guān)系；其中，控制命令包括開始命令、開始確認命令、動作命令、結(jié)束命令以及結(jié)束確認命令。優(yōu)選地，上述人機交互方法，其腹部基本動作定義如下：持續(xù)收縮S1滿足：A<a1*Amin，0<a1<1.0，且T>b1*Ts，b1>1.0；持續(xù)鼓漲G1滿足：A>a2*Amax，a2>1.0，且T>b2*Tg，b2>1.0；持續(xù)放松F1滿足：(1-a3)*Amean<A<(1+a3)*Amean，0<a3<1.0，且T>Tg+Ts；瞬時收縮S2：A<a1*Amin，0<a1<1.0，且T<Ts/b3，b4>1.0；瞬時鼓漲G2滿足：A>a2*Amax，a2>1.0，且T<Tg/b4，b5>1.0；瞬時放松F2滿足：(1-a3)*Amean<A<(1+a3)*Amean，0<a1<1.0，且T<<(Tg+Ts)；其中，A是指用戶張力，T是指動作持續(xù)時間；Amean是指用戶張力均值，Amin是指收縮閾值，Amax是指鼓漲閾值，Ts是指用戶收縮動作的周期，Tg是指用戶鼓脹動作周期；an是指張力閥值保險系數(shù)，bm是指時間閥值保險系數(shù)；n＝1，2，3；m＝1，2，3，4；參數(shù)an與參數(shù)bm通過使用多次引導式用戶腹部運動獲得的數(shù)據(jù)進行分類訓練獲得；放松是指人體在自然呼吸狀況下的狀態(tài)；收縮是指腹部張力A小于收縮閾值Amin的動作，鼓漲是指腹部張力A大于鼓漲閾值Amax的動作；瞬時放松F2是收縮與鼓漲的過渡狀態(tài)，將其對應的控制命令作為收縮與鼓漲的分割命令。優(yōu)選地，上述人機交互方法，其映射關(guān)系具體如下：其開始命令為持續(xù)收縮S1、瞬時收縮S2、持續(xù)鼓漲G1、瞬時鼓漲G2、持續(xù)放松F1、瞬時放松F2中的一個或多個腹部動作的組合；其動作命令是區(qū)別于開始命令的、持續(xù)收縮S1、瞬時收縮S2、持續(xù)鼓漲G1、瞬時鼓漲G2、持續(xù)放松F1、瞬時放松F2中的一個或多個腹部動作的組合；通過瞬時放松F2對各動作進行分割；其結(jié)束命令為區(qū)別于開始命令與動作命令的、持續(xù)收縮S1、瞬時收縮S2、持續(xù)鼓漲G1、瞬時鼓漲G2、持續(xù)放松F1、瞬時放松F2中的一個或多個腹部動作的組合。優(yōu)選地，上述人機交互方法，其開始確認命令通過人機交互裝置的震動提示反饋給用戶；其結(jié)束確認命令通過人機交互裝置的區(qū)別于開始確認命令的震動提示反饋給用戶。優(yōu)選地，上述人機交互方法，其用戶腹部動作與控制命令的映射關(guān)系具體如下：(a)將持續(xù)放松F1映射為開始命令或結(jié)束命令，瞬時放松F2映射為動作分割命令；(b)將持續(xù)收縮S1、瞬時收縮S2、持續(xù)鼓漲G1、瞬時鼓漲G2這四個動作映射為0，1，2，3四個數(shù)字；根據(jù)這四個數(shù)字進行4進制編碼，獲得256個編碼符號；將上述256個編碼符號與ASCII編碼匹配，達到通過腹部動作實現(xiàn)ASCII碼字符輸入的目的；進而通過將ASCII與處理器的鍵盤碼進行映射，達到通過腹部動作實現(xiàn)處理器輸入的目的。優(yōu)選地，上述人機交互方法中，通過將上述映射關(guān)系映射到鼠標、觸屏的事件操作，實現(xiàn)對計算機命令的模擬觸發(fā)。總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：(1)本發(fā)明所提供的人機交互裝置及方法，由于采用腹部動作與計算機等外部處理器進行交互，適用于雙手輸入受限、語音輸入受限的應用場景；相較于傳統(tǒng)的輸入方法，具有明顯優(yōu)勢；(2)本發(fā)明所提供的人機交互裝置及方法，通過對腹部動進行定義，將動作或動作的組合與控制命令進行映射；由于其所定義的腹部動作所產(chǎn)生的時序信號有明顯差異，具有易于分類、識別的優(yōu)點；通過映射編碼之后，易于被外部處理器解析；(4)本發(fā)明所提供的人機交互裝置及方法，其優(yōu)選方案通過將腹部動作組合與ASII編碼進行匹配映射，實現(xiàn)模擬輸入，可以與移動終端符號輸入方法相結(jié)合與移動終端進行交互；也可以與現(xiàn)有采用ASCII碼匹配的計算機輸入系統(tǒng)相結(jié)合，達到與通用計算機系統(tǒng)交互的目的；可以解放雙手，也適用于語音受限的應用場景；(5)本發(fā)明所提供的人機交互裝置及方法，可通過提供動作命令與具體計算機命令間的映射工具和SDK工具，可以讓用戶自定義人機交互裝置腹部動作與控制命令，以及與計算機間的交互，達到與多個應用程序交互的效果。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例提供的人機交互裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中腹控命令到外部處理器執(zhí)行命令的模塊調(diào)用示意圖；圖3本發(fā)明實施例中外部處理器反饋執(zhí)行命令與人機交互裝置模塊調(diào)用示意圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。實施例提供的人機交互裝置，其系統(tǒng)框圖如圖1所示，包括信號檢測模塊、信號識別模塊、映射配置模塊、通信模塊、顯示模塊、設置模塊、反饋模塊、電源模塊；其設置模塊采用按鍵實現(xiàn)；其中，信號識別模塊與信號檢測模塊連接，映射配置模塊與信號識別模塊和通信模塊連接，反饋模塊與映射配置模塊連接；信號檢測模塊用于檢測用戶的腹部張力，采用單片機與應變片實現(xiàn)；通過采集應變片的形變并根據(jù)形變檢測用戶腹部張力；信號識別模塊用于根據(jù)腹部張力生成控制信號；實施例中，用戶腹部的收縮和鼓脹使得應變片輸出電阻發(fā)生變化，將輸出電阻與預設的閾值進行比較，識別出用戶的放松狀態(tài)、人為收縮動作或鼓脹動作；根據(jù)鼓脹持續(xù)時間或者收縮持續(xù)時間，識別出持續(xù)鼓脹、瞬時鼓脹、持續(xù)收縮、瞬時收縮和正常放松；映射配置模塊用于將腹部動作與預設的命令進行映射編碼，通過映射模塊將這五種動作進行編碼，生成人機交互命令；并將外部處理器的反饋信息與反饋方式進行映射；通信模塊用于實現(xiàn)人機交互裝置與外部處理器之間的通信；實施例中，采用藍牙模塊或者WiFi模塊作為通信模塊，實現(xiàn)人機交互裝置與外部處理終端之間的信息傳輸；當外部處理終端收到命令并確認執(zhí)行后，通過通信模塊將反饋信息發(fā)送到反饋模塊；反饋模塊用于接收外部處理器命令并發(fā)送給用戶；顯示模塊用于顯示電源狀態(tài)以及通信模塊的連接狀態(tài)；設置模塊作為用戶與人機交互裝置的操作接口，用戶通過設置模塊對人機交互裝置進行設置，包括通信模塊連接設置、人機交互重置設置，確認設置；電源模塊用于為人機交互裝置供電。實施例中，與人機交互裝置進行交互的外部處理器具有開放的API和SDK工具，可由用戶根據(jù)需求自定義人機交互裝置腹部動作與控制命令，以及與處理器之間的交互。以下結(jié)合圖1，圖2和圖3闡述實施例提供的人機交互裝置的工作原理：實施例提供的這種人機交互裝置，根據(jù)其腹部動作獲取外部處理器的過程中，對系統(tǒng)模塊的調(diào)用如圖2所示：由信號檢測模塊獲取用戶腹部張力，信號識別模塊根腹部張力識別用戶腹部動作；通信模塊將腹部動作發(fā)送到映射模塊，映射模塊將將用戶腹部動作與控制命令進行匹配映射，生成控制命令；實施例中，外部處理器反饋提示用戶的系統(tǒng)模塊調(diào)用流程如圖3所示，將生成的控制命令通過驅(qū)動模塊和通信模塊發(fā)送到人機交互裝置；信號識別模塊根據(jù)控制命令生成反饋信號；反饋模塊根據(jù)反饋信號生成震動信號或者語音信號反饋到用戶。實施例中，基于上述人機交互裝置提供的人機交互方法，適用但不限于智能導游場景，用戶穿戴上述人機交互裝置，通過人機交互裝置的藍牙與一個裝有智能導游APP的移動終端相連；用戶可以通過該人機交互裝置與智能導游系統(tǒng)交互，使用語音導游功能、路線功能；具體如下：(1)用戶通過人機交互裝置的控制按鍵設置與移動終端之間的通信連接；(2)通過人機交互裝置設置腹部動作與控制命令之間的映射關(guān)系；具體如下表1所列：表1腹部動作與用戶命令對應關(guān)系腹部動作用戶命令S1-G1G1-F1確認播放S1-S2S2S2-F1播放下一條語音S1-S2S2-F1播放上一條語音S1-S2-F1暫?；蚶^續(xù)播放S1-S1G1-F1返回上層功能模塊S1-G1G1G1-F1請求導航提示S1-S1S1S1-F1關(guān)閉導航功能(3)用戶到達景區(qū)中某個景點位置，APP彈出是否播放該景點導游信息的提示，通過藍牙模塊反饋到腰帶語音模塊和震動模塊；(4)用戶通過腹部動作送S1-G1G1-F1，確認播放；當用戶希望聽下一條解說，采用腹部動作S1-S2S2S2-F1控制移動終端；當用戶希望暫?；蚶^續(xù)播放，采用腹部動作S1-S2-F1控制移動終端；當用戶需要返回上層功能模塊，采用腹部動作S1-S1G1-F1控制移動終端；當用戶需要發(fā)送導航提示命令，采用腹部動作S1-G1G1G1-F1控制移動終端的APP系統(tǒng)通過啟動導航功能；當?shù)竭_目的地，移動終端通過反饋單元通知用戶；當用戶需要關(guān)閉導航功能，則采用腹部動作S-SSS-F控制移動終端；用戶通過腹部動作達到控制移動終端的目的，適用于雙手受限或者語音受限的應用場景。本領域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3