Биотехническое адаптируемое устройство для бесклавишного ввода информации

Биотехническое адаптируемое устройство для бесклавишного ввода информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к навигационным устройствам бесклавишного ввода информации, может быть использовано для бесклавишного предъявления и регистрации информации в виде обобщенных движений пальцами (координата Х т) и кисти рук (координата У т), сигналы координат отводятся с помощью датчиков биоактивности, устанавливаемых на проксимальные фаланги пальцев и тыльную сторону ладоней. Цель изобретения - упрощение устройства за счет сокращения длины оперативного координатно-моторного алфавита символов в виде отдельных движений. Для этого в дешифратор 1 координатно-моторных движений символов, содержащий каналы 2 отведения биоактивности от датчиков 3 с усилителями 4 и интеграторами 5, выходы которых соединены с входами преобразователя 6 амплитуд, соединенного с входами узла 7 свертки, установлено устройство 8 для классификации обобщенных символов М-рефлекса, причем вторые входы 9, 10 узла свертки соединены с выходами 10 генератора 11 импульсов, а его третий вход 12 соединен с первым выходом 13 устройства 8, второй и третий входы 14, 15 которого соединены с первыми и вторыми выходами 16, 17 преобразователя 6 амплитуд, четвертый вход 20 соединен с шиной сигнала "Начальная установка", при этом вторые и третий выходы 27, 24 устройства соединены с информационными и стробирующими выходами 26, 25 дешифратора координатно-моторных символов. Третий выход соединен также через элемент ИЛИ 23 с пятым входом 21 дешифратора 8 и шестым входом 22 узла 7 свертки, второй выход 18 которого соединен с вторым входом 19 преобразователя 6 амплитуд и вторым входом дешифратора 8, первые и вторые выходы 16, 17 преобразователя амплитуд соединены с информационными и адресными входами 27, 28 узла свертки. 1 с.п. и 5 з.п. ф-лы, 16 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1576901

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ %ах r

5т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4335832/30-1 2 (22) 03. 11. 87 (46) 07.07. 90. Бюл. К - 25 (75) 10.Г.Мягков (53) 681.139.44(088.8) (56) Патент CHIA N - 4414537, кл. С 06 F 3/02, опублик. 1983.

Э (54) БИОТЕХНИЧЕСКОЕ АДАПТИРУЕМОЕ

УСТРОЙСТВО ДДЯ БЕСКЛАВИШНОГО ВВОДА

ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к навигационным устройствам бесклавишного ввода информации, может быть использовано для бесклавишного предьявления и регистрации информации в виде обобщенных движений пальцами (координата Х ) и кисти рук (координата Y ), сигналы координат отво-. дятся с помощью датчиков биоактивности, устанавливаемых на проксимальные фаланги пальцев и тыльную сторону ладоней. Цель изобретения — упрощение устройства за счет сокращения (S1)S С 09 В 21/00, Г. 06 Р 3 0u длины опера тивно ro коо рдин атно-моторого алфавита символов в виде отдельных движений. Для этого в дешифратор 1 координатно-моторных движений символов, содержащий каналы 2 отведения биоактивности от датчиков

3 с усилителями 4 и интеграторами, 5, выходы которых соединены с входами преобразователя 6 амплитуд, соединенного с входами узла 7 свертки, установлено устройство 8 для классификации обобщенных символов М-рефлекса, причем входы 9, 10 узла свертки соединены с выходами генератора

11 импульсов,а его третий вход 12 соединен с первым выходом 13 устройства 8, входы 14, 15 которого соединены с первым и вторыМ выходами

16, 17 преобразователя 6 амплитуд, четвертый вход соединен с шиной сигнала "Начальная установка", при этом вторые и третий выходы устройства соединены с информационными и стробирующими выходами дешифратора коор1576901 динатно-моторных символов. Третий выход соединен также через элемент

ИЛИ 23 с пятым входом 21 дешифратора.

8 и шестым входом 22 узла 7 свертки а

,второй выход которого соединен с вто рым входом преобразователя 6 амплиИзобретение относится к навигационным устройствам бесклавишного ввода информации, $5

Цель изобретения — упрощение уп1 авления устройства за счет сокращения длины оперативного координатноМоторного алфавита символов в виде

Отдельных движений. 20

На фиг. 1 представлена блок-схема биотехнического адаптируемого устройства для бесклавишного ввода информа- ф и; на фиг.2 — блок-схема узла сверт1

Ки; на фиг.3 — схема дешифратора обоб-25 щенных К-M символов; на фиг.4 — блок выработки экстремума сигналов биоак1ивности; на фиг.5 — блок памяти координат; на фиг.6 — блок формирования кода текущего символа;на фиг.7 — 30 временная диаграмма работы датчиков; на фиг.8 — А и В клавиши тренажера, вид сверху; на фиг.9 — датчик тактпльной чувствительности, совмещенный с датчиком биоактивности сгибателя пальца руки; на фиг.10 †схема взаимного расположения его сердечников яко-!

Э ря и обмоток; на фиг. 11 и I 2 — магнитная система вибратора и датчика биоактивности; на фиг.13 — датчик актив- 40 ности левой руки; на фиг.14 — схема взаимного размещения его сердечников, обмоток и якоря; на фиг.15 — опора экрана; на фиг.16 — схема магнитной цепи в момент активности;на фиг.17 датчик активности правой кисти руки.

Устройство имеет (фиг.1) координатор 1 биоактивности, который содержит датчика2 активности пальцев и датчики 3 активности кисти рук, в

50 которых используют датчики биоактивности и тактильной чувствительности системы мягкова, а также содержит усилители 4, интегратор 5, преобразователь 6 амплитуд биоактивности, узел 7 свертки, дешифратор 8 обобщенных координатно-моторных (КМ) симвоI лов. Первый 9 и второй 10 входы узла свертки соединены с вьгходвми генератуд и вторым входом дешифратора 8 первые и вторые выходы 16, 17 преобразователя амплитуд соединены с информационными и адресными входами узла 7 свертки, 5 э.п. ф-лы 17 тора 11 импульсов, третии вход 12 узла 7 свертки соединен с первым выходом 13 дешнфратора 8 обобщенных

F-N символов, первый 14 и второй 15 входы дешифратора 8. соединены с первым 16 и вторым 17 выходами преобразователя 6 амплитуд биоактивности.

Первый выход 18 узла 7 свертки связан с третьим входом 19 блока 6 и третьим входом 20 блока 8, пятый вхо,;.:

21 блока 8 и шестой вход 22 блока 7 связаны через элемент ИЛИ 23 с шиной сигнала Начальная установка, второй вход которого соединен с вторым выходом 24 блока 8, который также является первым выходом устройства для ввода информации, третий информационный выход 25 блока 8 является вторым выходом устройства для ввода информации.

Узел 7 свертки (фиг.2) имеет ячейки 26 памяти, соединенные с информационными и адресными входами узла по коду текущих амплитуд — F и адресу т датчика — А, триггер 27, коммутатор

28, формирователь 29 импульсов, дешифратор 30 направления выборки, счетчик 31 адреса, элемент ИЛИ 32, формирователь 33 стробови элемент 34 задержки, прямой выход 35 триггера 27:

Первый 9 и второй 10 входы узла соединены с входами коммутатора 28, который управляющим входом соединен с прямым выходом 35 триггера 27, с управляющим входом 36 формирователя 29 импульсов и входом реверса COD дешифратора 30 направления выборки. Выход коммутатора 28 подключен к формирователю 29, выход которого является первым выходом 18 узла свертки, а также соединен с информационным входом 37 дешифратора 30 направления выборки, который входом 38 разрешения соединен с кнопкой 39 установки сигнала "Пуск". Выходы дешифратора 3Р соединены с прямым и обратным входами счетчика 31 адреса строк, выход 40

1576901 которого подключен к входам AO-A5 ячейки 26 памяти.

Выходы дешифратора 30 через элемент ИЛИ 32 соединены с входом .формирователя 33 страбов, выход которого

5 соединен с СЕ-входом ячейки 26 памяти, RM-вход разрешения записи/считыва-, вания которой соединен с инверсным выходом 41 триггера 27, установочный вход которого является третьим входом 12 по сигналу "Первый строб кульминации" узла свертки, а второй вход 42 триггера 27 соединен с шестым входом 22 узла свертки через элемент

34 задержки.

Дешифратор 8 координатно-моторных символов,(фиг.3) содержит блок 43 выработки экстремума, блок 44 четности матрицы, блок 45 памяти каорди- 20 нат, первый 46 и второй 47 элементы

И, блок 48 формирования кода, источник опорного напряжения с переключателем, причем первый F .-вход блока выработки является первым входом 14 блока 8, второй вход А. блока выработки является вторым входом 15 блока 8, четвертый вход Г „блока 43 выработки экстремума является четвертым входом Дешифратора 8, Второй вход бло- 30 ка вьгработки экстремума соединен с первым входом блока 45 памяти, третий вход блока выработки экстремума соединен со стробирующим входом блока

44 четности матрицы, первыми входами первого 46 и второго 47 элементов И, 35 вторым входом блока памяти координат, а также является третьим входом

20 дешифратора, пятый вход блока выработки экстремума является пятым вха- 40 входом 21 дешифратора 8. Первый выход блока выработки экстремума соединен с третьим входом блока памяти координат, вторым входом первого элемента

И 46, а также является первым выходом 13 дешифратора 8. Первый и второй вьглоды блока 45 памяти координат

° подключены к первому и второму входам блока формирования кодов, третий и четвертый входы которого связаны с выходами соответственно первого и второго элементов И, причем выход второ го элемента И 47 является вторым выходом 24 (запись) дешифратора 8, второй вход второго элемента И 47 связан с вторым выходом блока 43 выработки

55 экстремума, пятый вход блока 48 формирования кода связан с выходом блока 44 четности матрицы, а выход блока !b фарип1 валия !;oó:;! еня- лк с вторым входом блока 44 чети стк матрпцы, а также является третьим выходам -5 э дешифратара 8, Иестай вход блока 48 формирования када соединен через переключатель с источником 49 опорного напряжения.

Блок 43 выработки экстремума (фиг.4) содержит приемный регистр 50, первый

51, второй 52 и третий 53 коммутаторы, элемент И-НЕ 54, первую 55 и вторую 56 схемы сравнения, первую 57 и вторую 58 ячейки памяти кодов текущих амплитуд, первый 59, второй 60 и третий 61 триггеры, формирователь

62 страбов, элементы И 63, первый элемент 64 задержки, первый 65 и второй 66 элементы ИЛИ, втарой 67 и третий 68 элементы задержки. При этом первый и второй входы первого коммутатора 51 являются первым F и четт вертым F 1 входами блока выработки, выход первого коммутатора 51 подключен к первому входу регистра 50 и первому входу второй ячейки 58 памяти, выход приемного регистра 50 соединен с груплай входов А первой 55 и второй 56 схем сравнения, первым входам D о — D „ первой ячейки 57 памяти кодов текущих амплитуд, второй вход первой ячейки 57 памяти соединен с вторым входом второй ячейки 58 памяти и является вторым входом блока, третий вход второй ячейки 58 памяти является третьим входом блока, выход второй ячейки памяти через элемент И-НЕ 54 связан с вторым входом приемного регистра 50 и первым S-входам первого триггера 59, второй вход элемента И-НЕ 54 соединен с третьим входом второй ячейки 58 памяти, третьим С-входом регистра 50 и входом формирователя 62 страбов,выхад которага подключен к третьему СЕ-входу первой ячейки 57 памяти, второй Rвход первого триггера 59 соединен с выходом первого элемента ИЛИ 65; выход первого триггера 59 связан е четвертым RV-входам первой ячейки 57 памяти, выходы пег вай ячейки 57 памяти связаны с В-входами схем 55 и

56 сравнения, первые выходы первой

55 и второй 56 схем сравнения подключены соответственна к первым входам второго 52 коммутатора,второй вход второго коммутатора 52 связан с вторым выходом второй схемы 56 сравнения, S-вход второго триггера

1576901

60 соединен с выходом второго коммутатора 52, с первым входом элемен— та И и через первый элемент 64 задержки подключен к первому входу первого элемента ИЛИ 65, второй вход которого соединен с выходом третьего коммутатора 53, второй вход которого соединен с вторым выходом первой схемы 55 сравнения, выход второго триггера 60 является первым выходом блока, а также соединен с третьими входами первого 51, второго 52 и третьего 53 коммутаторов, с вторым входом элемента И 63 и через второй эле- 15, мент 67 задержки — с первым входом третьего триггера 61, выход элемента И 63 соединен с выходом третьего

1 триггера 61, а также является вторым выходом блока, первый вход третьего триггера 61 через последовательно соединенные третий элемент 68 з аде ржки, второй элемент ИЛИ 66 соединен с R-входом второго 60 и третьего 61 триггеров, второй вход второго элемента ИЛИ 66 является пятым входом блока выработки экстремума.

Блок памяти координат содержит (фиг.5) первый 69 и второй 70 реги стры, первый 71 и второй 72 элементы

И, инвертор 73, стробирующий элемент 74, адновибратор 75, причем первые входы регистров объединены и являются первыми входами блока, первые входы элементов И 71 и 72 объединены и являются вторым входом блока, 35 второй вход первого элемента И 71 соединен с входом инвертора 73 и первыми входами регистров 69 и 70, выход инвертора 73 соединен с входом одновибратара 75 и вторым входом второго элемента И 72, выход однавибратора 75 соединен с вторыми R — входами регистров 69 и 70, третьи С-входы которых связаны со страбирующим элементом 74, вход которого является третьим входом блока.

Блок формирования кода (фиг,6) выполнен в виде построителя вектора обобщенного символа, который содержит первый 76 и второй 77 дешифрата50 ры,первый 78 и второй 79 шифраторы, коммутатор 80, первый 81 и второй 82 элементы И, инвертор 83, причем первые А. и вторые А входы де11ифра1 торов являютсч первыми Х и вторыми

У входами блока по текущим координатам X и У, стробирующие входы дешифраторов связаны с выходами элементов

И, первый вход второго элемента И 82 соединен с первым входом первого элемента И 81, который является третьим входом блока, второй вход первого элемента И 81 через инвертор 83 связан с вторым входом второго элемента И 82, который является пятым входом блока, первые выходы второго шифратора 79 соединены с первым выходом первого шифратора 78, который является выходом блока и третьим выходом дешифратора обобщенных координатнамоторных символов, вторые входы шифраторов 78 и 79 подключены к коммутатору 80, входы которого являютс.. четвертым и шестым входами блока, выходы дешифраторов 76 и 77 соединены с адресными входами шифраторов, Датчик 84 тактильной чувствитель-ности, совмещенный с датчикам бноактивности сгибателя пальца руки (фиг. 9-12), составлен из двух кольцевых сердечников 85 и 86 (фиг.10).

На одном палувитке сердечника 85 раэ мешены обмотки возбуждения 87 и сигнальная 88 датчика 89 биаактивности, а на другом полувитке сердечника 86 размещена обмотка 90 возбуждения электромагнитного вибратора (3В) 91, якорь 92 которого (фиг.11) соединен со сферическим выступом 93 тактильного воздействия. Якорь 94 датчика биоактивности (фиг.9-12) установлен в горизонтальной плоскости 0 (на фиг.10 смещена на угол 45 ).

Плоскость 0 (фиг.10) расположена по касательной кольца датчика 84 и перпендикулярно полюсам 95 и 96 сердечника 85. Входная кромка якоря 94 расположена пад углом к оси Х-X u параллельна линии P-P, соединяющей центры полюсов 95 и 96.

С одной стороны якорь 94 соединен с пружиной 97 возврата, которая укреплена на кронштейне 98, соединенном с кольцом датчика 84, а с другой посредством ленты 99 и шарниров 100 взаимодействует с дистальнай стороной 101 основания 102 датчика 103 поворота кисти руки — датчика четности матрицы, Первая пара полюсов 95 и 96 и якорь

94 образуют магнитную систему датчика 89 биоактивности (фиг.12), причем рабочий магнитный зазор d между

1 полюсами 95, 96 и якорем 94 ничтожно мал по сравнению с магнитным зазором

1576901

Д отстояния полюсов по линии Р-1 .

Кроме того, на поверхности якоря 94 имеется множество сферических выступов (не показаны) по толщине ленты

99, которые обеспечивают прочность сцепления между якорем 94 и лентой

99, а также позволяют снизить потери в ампервитках на сопротивление воздушного зазора .У,.

1О

Пружина вибратора 91 выполнена с одной консолью 104, на которой укреплен якорь 92 и выступ 93. Узел 105 крепления пружины (фиг.9 и 10) составлен из двух скоб (не показаны), охватывающих полувитки сердечников 85 и

86, которые с помощью винтового соединения 106 фиксируют консоль 104 пружины и якорь 92 в плоскости Y-0 †датчика 84 и величину воздушных зазоров d и сР между якорем 92 и полюсами 107 и 108 (фиг.10 и 11).

На верхней скобе узла 105 установлена монтажная плата (не показана) с контактами для пайки выводов 25

I обмоток 87, 88 и 90. Якорь 92 ЭВ 91 смещен вниз по оси 7-0 на угол 120—

150 (фиг,i1), а консоль (104) пружины изогнута по витку кольца датчика 84 и размещена между полувитками ð сердечников 85 и 86. Вторая пара полюсов 107, 108 и якорь 92 составляют магнитную цепь ЗВ 91 (фиг.11).

Датчик активности кисти руки (фиг.13-17) составлен из индукционных датчиков 109 уровня кисти руки и ее поворота — датчиков 103 четности матрицы, каждый из которых имеет два вписанных в окружнОсть поворотного экрана 100 трапециевидных витых сер- 40 дечника 111 и 112 с отсеченной боковой стороной и расположенных относительно перекрещивающихся осей Х-Х и Y-Y симметрично в плоскости экрана t10, причем на внутренних стержнях 45

113 установлена общая обмотка 114 возбуждения, а сигнальные обмотки

115 и 116 размещены на наружных стержнях 117 и 118 каждого, сердечника 111 и 112 и соединены между собой встречно. Пакет пластин 119 общего якоря 120 расположен симметрично воздушных зазоров l и d ìåæäó полюсами стержней 113, 117 и 118, преимущественно в первом и вторых квадран- тах обода 121 экрана 110 и зафиксирован в нем., Между экраном 110 и внешним кольцом 122, взаимодействующим у датчика 103 четности с тросиками 123 и

124, зафиксирован Аданец 1 5 оси

126 поворотного экрана, которую цен-< трирует втулка 127 с опорами 128 скольжения. У датчика 103 че гн<. сти сердечники l1), 112 и втудк» 127 укреплены на основании 102, которое устанавливают на тыльную сторону ладони и фиксируют с. дистальной стороны 101 основания I02 (фиг. 9) с помощью захватов 129, ось которых является шарниром, а по бокам с помощью кронытейнов 130 н 131, соединенных между собой вогнутой планкой 132, снабженной с одной стороны шарнирной опорой 133, а с другой — фиксатором 134. У датчика 109 уровня кисти руки сердечники 111, 112 и втулку

127 крепят на пластине 135, соединенной с браслетом 136, причем кольцо 137 датчика 109 уровня кисти руки подпружинено и взаимодействует посредством тросика 138 с основанием

102, Тросики 123 и 124 перекрещиваются между собой и укреплены на пластине 135, а на ведомом кольце !22 по оси Х-Х в дистальной точке.

Подготовка оператора на тренажере заключается в выработке устойчиво го навыка на уровне квазиречевого рефлекса, в умении формировать символы< параллельно тексту, произносимому "про себя", в виде последовательных координатно-моторных движений пальцами„ дополняемых при необходимости установкой кисти руки на соответствующий уровень в соответствии со схемой обслуживания.

Символы, эквивалентные знакам алфавита, размещенным на втором горизонтальном ряду матриц А, В и С,представляют собой активацию сгибателя

f того или иного пальца рук и перемещение вниз дистальной фаланги на 20—

30 мм. При этом кисть руки, пальцы которой формируют текущий символ, располагается горизонтально относительно продольной оси предплечья с допуском от +5 до -10-15 . При координате У2 сигнал на выходе датчика кисти рук низкого уровня

"Лог.р", Символы, эквивалентные знакам, расположенным в первом (верхнем) ряду матриц,Й-Ц-У-К-Е-Н-Г-Ш-Щ-3 русского алфавита и латинского I-С-UK-F.-N-С-t- $Z, дополняются подъемом кисти руки на угол от 20-25 до 40—

lj

О

45, Выход сигнала датчика по координате Yi — "Лог.1".

Таким образом, конечной целью отработки рефлекторных движений пальцев рук является не воздействие н клавиши в момент завершения развернутого движения кисти руки, а умение четко и последовательно выполнять безопорные движения пальцами рук.

Клавиатура тренажеров обслуживается по установленной методике всеми десятью пальцами рук. В обслуживании клавиш пятого и шестого вертикальных рядов с буквенными знаками Е-П-И

Н-P-T участвуют большие пальцы рук, на которые также устанавливаются дат чики биоактивности.

За каждым из десяти пальцев рук закреплен соответствующий вертикальный ряд клавиш. Движения при вводе буквенных символов русского и латинского алфавитов идентичны.

Состав знаков клавиатуры, состав.генной в виде матриц 10х3, и характеристика координаты по вертикали и горизонтали приведены в табл.1 и 2 (матрицы А и С обобщены).

В матрицах А и С координата Х2 формируется сокращением сгибателя мизинца левой руки, ХЗ вЂ” четвертого пальца, Х4 — среднего, Х5 — указательного, Х6 — большим пальцем левой. руки и

Х7 — большим пальцем правой руки, ХЯ вЂ” указ ательным, Х9 — средним, Х10 — четвертым, Х11 — мизинцем пр авой руки, Х 1 2 — мизинцем „

Устройство работает следующим обРазом.

При формировании текущих К-И символов, которые выполняются движениями пальцев рук оператора, параллельно мысленно произносимому тексту или служебному символу, по вертикальной координате Х обобщенного символа в матрице, и дополнительными движениями кисти руки с изменением ее уровня или поворота, подъем кисти руки оператор выполняет в случае необходимости формирования дополнительной первой горизонтальной координаты (Y1 ) символа в матрице, т. е. когда символ э квив алентен буквенному знаку русского или

Четная матрица В, в которую сформированы цифры, цифровые знаки, знаки синтаксиса и служебные символы, показана в табл.3.

576901

12 латинского алфавита, цифрам, расположенным в первом верхнем ряду клавиатуры тренажера. От исходного положе5 ния, когда угол кисти руки с осью предплечья лежит в интервале от 5 до о

10-15, кисть поднимается до 30-40О.

В этот момент натяжение тросика

138 (фиг. 13) ослабевает и под воздействием пружины (не показана) ролик

1 37 с поворотным экраном 110 повоРачивается против часовой стрелки.При повороте обода 121 с якорем 120 (фиг.15) перекрывается воздушный зазор между стержнями 113 и 118 сердечника 112. За счет того, что суммар.ая величина воздушного зазора между торцами стержней и якорем 120 O

Х 4 составляет всего 4-5 мкм от первона. ) чального д з пределах 4-6 мм,проводимость магнитного потока в сердеччике 112 возрастает скачком. В результате тысячекратного увеличения потокосцепления между первичной обмоткой 114 возбуждения и сигнальной обмоткой 116 на ее выводах 139 и 140 появляется сигнал, амплитуда которого по координате Y 1 составляет несколько милливольт.

При вводе К-М символа, эквивалентного знакам второго горизонтального ряда клавиш указанных матриц А, С и

В, кисть руки возвращается в исходное состояние и сигнал на выходе

35 датчика первого уровня снижается к пороговой величине — от 0,5 до 1

2 мВ (фиг.7).

При формировании К-M символа эк1 вивалентного знакам алфавита и служебным символам, размещенным на клавишах нижнего (третьего) ряда клавиатуры тренажера, кисть руки синхрончо опускается на угол 15-20 . В этом случае тросик 138 натягивается и

У

45 Реодолевая усилие пружинЫ Раз во Ра чивает экран 110 с ободом 121 по часовой стрелке. В момент экстремума якорь 120 перекрывает воздушный зазор между стержнями 117 и 113 сердечника 111 (фиг.16), скачком Увеличивая гроводимость магнитного потока, Соответственно на выводах 140 и 141 сигнальной обмотки 115 появляется сигнал активности, соответствующий дополнительной координате У3, 55

В момент формирования символов матрицы В (четной) оператор рефлекторно поворачивает кисть активной руки о на угол 10-35 с активизацией прона13

5 7 ьо0 1

15 с(Д= 2 1 sii> ——

p = Д/2!7г . 57,3, тора, т.е. прлвля рука поворл ивлеч— ся против часовой стрелки, л ловля (фиг.13) — по часовой стрелке. В первом случае расстояние между точкой А и точкой В, касательной к кольцу 122 (фиг.17) соответственно линии тросика 123, увеличивается на величину и в соответствии с выражением где 1 — первоначальное расстояние от точки крепления А тросика

123 до точки В касательной кольца 122, имеющего радиус

r„ о7 — угол поворота кисти активной руки.

Так как тросик 123 не может удлиняться, то кольцо 122 развернется против часовой стрелки на угол, пропорциональный где г — радиус кольца 122 .

При экстремальном значении угла поворота р обода 121 (фиг.15) якорь

120 перекроет воздушный зазор с и., в соответствии с рассмотренным выше ходом выработки сигнала биоактивности, на выходах 139 и 140 датчика

103 появится четный сигнал, который может поступать по каналам отведения на соответствующий вход координатора биоактивности (не показан).

Если оператор формирует следующий символ, эквивалентный знаку нечетной матрицы А или С, то он рефлекторно активизирует контролатеральный вращатель кисти руки — супинатор, который разворачивает кисть руки на указанный вьппе угол,. но уже по часовой стрелке (для правой руки), За счет увеличения расстояния между точкой С фиксации тросика 124 на пластине и точкой D касательной к окружности кольца 122, последнее разворачивается по часовой. стрелке и увлекает обод 121 с якорем 120 в сторону сердечника 111 (фиг.14), В этот момент воздушный зазор сР, первого сердечника 111 перекрывается. В результате датчик 103 поворота кисти руки выраблтывет дополнительный сигнал преднастройки "Сброс четности", который отводится с выводов 140 и 141.

Р л б о r .;! л !!! к v, к т и в н о с т и и я:1 ьцев руки проследим !о укл: лтельному, при лктивизлции сгнблтеля которого палец сместится нл 20-30 мм (фиг,9) от исходного уровня. Сердечники 85 и

86 датчика 84, установленного нл проксимальной фаланге, сместятся нл 3

4 мм в сторону якоря 94, так клк тот удерживается лентой 99, закрепленной в шарнире 100 основания 102. В виду того, что усилие, развиваемое сгибателем, значительно превышает усилие пружины 97, сердечники с полюсами

95 и 96 по оси Х-Х (фиг.10} сместятся и магнитная цепь по линии P-P замкнется якорем 94.

В результате проводимость магнитнойй системы в этот момент тысячекратно возрастает, так клк устанавливается минимальная величина воздушного зазора d, между полюсами 95 и 96 и якорем 94 (фиг. 12) . 3a счет увеличения магнитного потока, создаваемого в сердечнике 85 обмоткой 87 возбуждения, и увеличения потокосцепления ее с сигнальной обмоткой 88, на выводах последней возрастает амплитуда напряжения на участке переднего фронта от момента времени ь до (фиг.7), причем в момент экстремума величина сигнала составляет несколько милливольт.

С целью сокращения наводок от про-мышленной сети сигнальные обмотки 88 двух смежньгх датчиков 84 соединяются встречно и экранируются.

Подготовленный оператор сможет осуществить бесклавишный ввод информации обобщенными К-М символами со скоростью 200-300 символов в 1 мин или в среднем ввод одного символа займет 200 мс. Дальнейшему повышению скорости работы оператора будет способствовать: существенное сокращение амплитуды движений пальцами и кистью руки, например, по сравнению с машинописью; отсутствие необходимости в резких толчковых ударах кончиками пальцев, в переносе кисти руки и резких взмахах; съем напряжения с мышц корпуса оператора, так клк нет необходимости. строго фиксировать тело относительно пульта или клавиатуры; устранение шума и вызываемого им утомления. Кроме того, существенно упрощено управление внешним устройством за счет многократного сокра15

16

1576901

45 щения длины алфавита К-И движений и обобщена работа пальцев и кисти рук.

Вариантность движения тем или иным пальцем руки оператор четко распозна5 ет без привлечения зрения за счет организации разветвленной обратной связи, которая включает в себя: афферентную импульсацию от проприорецепторов; возбуждение связей, ™проторенных" в период выработки и закрепления квазиречевого К-M рефлекса на тренажерах и в ходе работы; "подкрепление" текущего символа с помощьы вибростимуляции, осуществляемой виб ратором 91 (фиг.11), якорь 92 кото;рого с помощью сферического выс гула

:93 осуществляет тактильное воздействие.

Так как существенно снижена на- 20 грузка на зрительный анализатор, то бесклавишный ввод информации не прерывает мыслительный процесс.

К-М движения, которыми дополняют обобщенную координату Х, выбраны естественные, освоенные при работе на

Клавиатуре и симметричные: подъем— опускание кисти руки, поворот с активизацией пронатора и в обратную сторону — с активизацией супинатора. 30

Формирование переднего фронта (ПФ) сигнала преднастройки (ПР) осуществляется с помощью датчика 103 четности матрицы в момент смены матрицы

А на матрицу В. На это отведено примерно 30 мс от момента времени t до

Формирование сигналов по второй координате У осуществляется только

@ля эквивалентов знаков первого и третьего рядов матриц на клавиатуре тренажера с помощью датчика 109 уровня кисти руки примерно за 40 мс от момента " < до t3. Этот сигнал„ .как и первый, запоминается устройством дешифрации К-M символов в блоке 45 памяти координат и в блоке 44 четности матрицы на период времени от . до t < (примерно 25 мс), в течение которого осуществляется выработка

ПФ-сигнала по координате активности сгибателя пальца руки — Х, соответственно вертикальной координате символа в матрице тренажера.

От момента экстремума t < сигнала биоактивности пальца руки, который отводится от сигнальной обмотки 88 (фиг.10) датчика 84, до момента йачала вибростимуляции (подачи импульсов на обмотку 90 возбуждения вибратора 91), осуществляется автоматическая дешифрация координат У и Х с учетом сигнала преднастройки за период времени 3-5 мс, а также выработка кода адреса датчика 84 тактильной чувствительности, точнее координаты обмотки 90 возбуждения и кода, соответствующего длительности стимуляции — F . Период стимуляции по обратной связи составляет 50—

100 мс, с момента t до t возвратного движения пальца руки, поэтому имеется резерв для роста мастерства оператора, который с течением времени учится увязывать контроль точности с формированием последующего

К-М символа.

Работа узла 7 свертки (фиг.2) осуществляется после запуска переключателем 39. Импульсы с выхода формирователя 29 поступают на вход дешифратора 30. В первом режиме работы узел 7 свертки осуществляет кольцевую запись поступающих на входы те=. кущих амплитуд Р.„ по адресу датчика, устанавливаемого на входах Аб-А9 ячеек 26 памяти, верхние адресные входы А0-АЗ которых формирует счетчик

31 своими старшими разрядами. Далее по RW-входу разрешения записи/считывания ячеек 26 памяти устанавливается "Лог.1" с инверсного выхода триггера 27, Выборка данных осуществляется стробами с выхода формирователя 33 по входам СЕ.

В режиме "Ожидание строба К" триггер 27 находится в исходном состоянии, на входе коммутатора 28, входе формирователя 29 и на управляющем входе дешифратора 30 направления записи/считывания: присутствует сигнал низкого уровня — "Лог.О". Передний фронт сигнала (ПФ) биоактивности сканируется в 32-64 точках через каждую 0,5-1 мс и считывается после преобразований в виде восьмиразрядного кода Г . Для кольцевой записи данных по 13-14 каналам емкости ячеек памяти достаточно в 1 Кбайт, причем период опроса активности каждого датчика (с учетом парного запоминания координат У1, У3 и У4 (четности матрицы) будет уменьшен соответственно в 13-14 раз и составит примерно 40-80 мкс.

Кольцевая запись данных ведется до прихода строба К на вход 12, который переключает режим работы узла 7

157,901 на ускоренное считывание. В момент времени t устанавливается триггер

27, на инверсном выходе которого устанавливается Лог,0, а на прямом—

"Лог. 1". Разрешающим потенциалом реверсируются дешифратор 30 и счетчик 31 на считывание данных, переключается коммутатором 28 формирователь 29, на выход которого поступают с вьгхода коммутатора 28 стробысинхроимпульсы (СИ) повышенной на два порядка относительно тактирующих импульсов частотой.

В этом режиме осуществляется мгновенное считывание данных, но в обратной последовательности, причем скорость выработки адресов датчиков повышается одновременно. В этом режиме стробы-сихнроимпульсы (СИ) поступают с выхода 18 узла 7 свертки на вход 19 преобразователя 6 амплитуд биоактивности, который обеспечивает увеличение частоты выборки ячеек

26 памяти. Переключение режима работы узла 7 на запись кода осуществляется в момент прихода второго строба К на его вход 22. С этого момента элемент 34 задержки формирует интервал времени, необходимый для выработки и выдачи стандартного кода символа во внешнее устройство (например, на дисплей, магнитную запись, ОЗУ ЭВМ).

Работа дешифратора 8 обобщенных координатно-моторных символов заключается в выработке сигнала экстремума биоактивности, поступающей от датчиков, с помощью блока 43 (фиг.3 и 4), циклического запоминания пары коорцинат X и 7 „ B блоке 45 памяти, переключения скорости выборки ячеек 26 памяти узла 7 свертки и выработки адреса датчиков по приходу сигнала

"Первый строб кульминации", вторичного дифференцирования кодов, эквивалентных биоактивности "на минимум", с помощью блока 43 по данным узла 7 свертки в моменты t<, t (фиг.7), 1

При уменьшении амплитуды кодов, считываемых из ячеек 26 памяти, ниже порога, установленного в ячейки 58 при записи, ими же формируется запрещающий потенциал ("Лог,0"), который обеспечивает выработку "строба спада биоактивности", по которому дешифратор преобразует обобщенные координаты биоактивности в код знака, эквива5

55 лентногo тек>щс му ког рдинатн< -моторн о и с и и В О ч у с ч е т О " а г1 ф з и т а установленного цо сигналу преднастройки (ПГ), поступающего от блока 44, т.е. Ilo сигналу «етпости матрицы или сброса четности, его запоминания, и затем дешифратор с помощью блока 48 формирует код символа и выдает его во внешнее устройство.

Блок 43 работает следующим образом (фиг.4).

При подаче сигнала "Начальная установка он поступает на пятый вход

21 (фиг.3) блока 43 и через второй элемент ИЛИ 66 поступает далее на вторые входы триггеров 60 и 61, устанавливая их передним фронтом сигнала в нуль. В первом режиме — поиске активного датчика на первые и третьи входы блока 43 {фиг.4) поступают текущие амплитуды в эквивалентном коде, а также- соответствующий адрес датчика A.

Через первый коммутатор 51 код

F устанавливается по входам региг стра 50, а код адреса датчика устанавливается по входам АО-АЗ ячеек

57 и 58 памяти. В момент превышения порога биоактивности, который в цифровом двоичном коде записан по верхним адресным входам В1-BN ячеек 58, на их выходе устанавливается разрешающий потенциал, который открывает элемент И-НЕ 54, и тактовые импульсы СИ с третьего входа блока осуществляют запись кода амплитуды в регистр 50 и переключают первый триггер 59, На инверсном выходе первого триггера 59 устанавливается "Лог.0" по которому ячейки 57 памяти переключа" ются в первый режим — считывания данных. Затем код F по адресу А; датчика считывается из оперативной ячей-, I ки 57 памяти с приходом соответствующего строба выборки с выхода формирователя 62.

Так как при окончании предыдущего цикла в ячейки 57 памяти записаны нули, то с второго выхода "А больше

В" первой схемы 55 сравнения поступает сигнал высокого уровня — Лог.! который через третий коммутатор 53 и элемент ИЛИ 65 устанавливает по второму входу первый триггер в исходное состояние. На инверсном выходе триггера 59 появляется "Лог.1", которой ячейки памяти по третьему вхоl9

1576901 ду устанавливаются в режим записи, С приходом последующей пачки стробов

rro входам СЕ (показана только одна ячейка) текущие амплитуды биоактивности с выхода датчика в виде цифрового кода Р будут записаны в опе+1 ративную память 57 по адресу опрашиваемого датчика. На этом первый цикл дифференцирования биоактивности i-го датчика завершается.

Одновременно со сменой адреса по верхним адресным входам В1-BN устанавливается амплитуда с выхода следующего датчика. При надпороговой активности сигнала цикл опроса понт ряется и с приходом последующих твктовых импульсов (СИ) последовательнЬ сравниваются коды F текущих амт гфитуд по каждому адресу датчика с данными, которые оперативно обновляю!гся в ячейках памяти.

Момент наступления экстремальной бйоактивности какого-либо датчика определяется блоком 43 по npeabrrrre— нйю кода предшествующей записи в ячейки 57 памяти над кодом текущей амплитуды, т.е. при условии где n — общее количество выборок до момента экстремума сигнала.

В момент времени t. на первом выходе первой схемы 55 сравнения устанавливается потенциальный сиг— ныл высокого уровня — Лог.1, котс рый по переднему фронту является сигналом "Первый строб кульминации".

Упомянутый сигнал проходит на выход второго коммутатора 52, через первый элемент 64 задержки и элемент ИЛИ 65 устанавливает в нуль перв