一种残疾人使用的肌电鼠标的制作方法

文档序号：18256354发布日期：2019-07-24 10:14阅读：201来源：国知局

本发明涉及生物电信号识别的技术领域，具体地说是一种残疾人使用的肌电鼠标。

背景技术：

随着计算机科学的发展，电脑已经广泛用于人们的日常工作、学习和生活中。鼠标，计算机的一种输入设备，也是计算机显示系统纵横坐标定位的指示器，因形似老鼠而得名；其标准称呼应该是“鼠标器”，英文名“Mouse”，鼠标的使用是为了使计算机的操作更加简便快捷，来代替键盘那些繁琐的指令。

电脑对于残疾人同样重要，然而市场上针对残疾人的产品较少，不能满足需求，更不能满足个体化需求。并且现有的鼠标通常为用手掌握住，靠手指点击使用，失去一只手臂的残疾人，虽然可以实现普通鼠标的控制，但是同样会影响其处理其他事情；并且有些残疾人可能失去双臂，则更加没有办法控制普通鼠标。

传统针对手臂残疾人的电脑鼠标，根据残疾情况有不同的控制方式；目前解决失去双臂的残疾人使用的鼠标，大多使用滚轮和脚踏按键来控制鼠标的方向和左右键，操作不便，且灵活性不够。

因此，如何提供一种残疾人使用的鼠标，以实现灵活操作使用，反应灵敏，适用于失去双臂的残疾人，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种残疾人使用的肌电鼠标，以实现灵活操作使用，反应灵敏，适用于失去双臂的残疾人。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。

一种残疾人使用的肌电鼠标，包括基体和接收器；

所述基体包括肌电传感器、陀螺仪传感器电路模块、处理器电路模块、第一蓝牙电路模块及电池；

所述肌电传感器、陀螺仪传感器电路模块均与所述处理器电路模块连接；所述处理器电路模块与第一蓝牙电路模块连接。

优选地，所述肌电传感器包括第一肌电传感器和第二肌电传感器，所述第一肌电传感器和第二肌电传感器分别位于所述基体的两侧。

优选地，所述处理器电路模块包括处理器芯片、电容、电阻及谐振器器件；所述第一蓝牙电路模块包括电阻、微处理器、电容、发光二极管。

优选地，所述陀螺仪传感器电路模块包括陀螺仪传感器、电容及电阻。

优选地，所述接收器包括芯片处理器电路模块和第二蓝牙电路模块，所述芯片处理器电路模块与第二蓝牙电路模块连接，所述第二蓝牙电路模块与第一蓝牙电路模块相匹配；所述接收器用于插在电脑USB接口处，用于接收基体发送的信号。

优选地，所述芯片处理器电路模块包括微处理器和谐振器器件；所述第二蓝牙电路模块包括电阻、微处理器、电容及发光二极管。

优选地，所述基体还包括器件安装盒和松紧卡环，所述器件安装盒固定在所述松紧卡环上。

优选地，所述松紧卡环为圆环或半环结构，用于固定在手臂上。

优选地，所述器件安装盒包括第一器件安装盒、第二器件安装盒及第三器件安装盒(3)，所述第一器件安装盒和第二器件安装盒相对设置，且内侧均设有缺口；所述第一器件安装盒和第二器件安装盒内均设置有肌电传感器；所述第三器件安装盒(3)内设置有陀螺仪传感器电路模块、处理器电路模块、第一蓝牙电路模块及电池。

一种残疾人使用的肌电鼠标的使用方法，包括以下步骤：

101、初始化设备，将基体固定在手臂上，在手臂内侧和手臂外侧固定肌电传感器；将接收器插在电脑USB接口处；

102、处理器电路模块采集肌电传感器和陀螺仪传感器的信号，并发送控制命令给第一蓝牙电路模块；

当处理器电路模块采集到手臂内侧的肌电传感器信号，根据算法处理发送鼠标左键动作的控制命令；

当处理器电路模块采集到手臂外侧的肌电传感器信号，根据算法处理发送鼠标右键动作的控制命令；

当陀螺仪传感器电路模块检测到手臂上下移动信号，发送信号给处理器电路模块，处理器电路模块发送鼠标上下移动的控制命令；

当陀螺仪传感器电路模块检测到手臂左右翻转信号，发送信号给处理器电路模块，处理器电路模块发送鼠标左右移动的控制命令；

103、第二蓝牙电路模块与第一蓝牙电路模块连接，并获得控制命令，接收器通过第二蓝牙电路模块接收到处理器电路模块发送的控制命令；

104、芯片处理器电路模块对控制命令进行解析，控制鼠标的上下左右移动及左、右键动作。

本发明所获得的有益技术效果：

1)本发明解决了现有鼠标所存在的缺陷，本发明结构简单，操作灵活，反应灵敏，方便实用，符合残疾人的需求，且适用于失去双臂的残疾人；

2)本发明通过松紧卡环将肌电传感器固定在手臂的内侧和外侧，同时将陀螺仪传感器电路模块固定在手臂上，采集手臂的动作信号；松紧卡环尺寸可调，适合不同手臂尺寸的人群使用；

3)本发明通过肌电传感器和陀螺仪传感器电路模块采集信号，通过处理器电路模块对信号进行算法处理，发送控制命令，接收器通过蓝牙接收控制命令，芯片处理器电路模块对控制命令进行解析，控制鼠标的上下左右移动及左、右键动作。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明残疾人使用的肌电鼠标的结构示意图；

图2是本发明中处理器电路模块的电路图；

图3是本发明中第一蓝牙电路模块的电路图；

图4是本发明中陀螺仪传感器电路模块的电路图；

图5是本发明中鼠标基体的工作流程图；

图6是本发明中芯片处理器电路模块的电路图；

图7是本发明中第二蓝牙电路模块的电路图；

图8是本发明中鼠标接收器的工作流程图。

在以上附图中：1、第一器件安装盒；2、第二器件安装盒；3、第三器件安装盒(3)；4、缺口；5、松紧卡环。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清除和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B的至少一种，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

实施例1

一种残疾人使用的肌电鼠标，包括基体和接收器。

所述基体包括肌电传感器、陀螺仪传感器电路模块、处理器电路模块、第一蓝牙电路模块及电池；所述肌电传感器、陀螺仪传感器电路模块均与所述处理器电路模块连接；所述处理器电路模块与第一蓝牙电路模块连接。

如附图1所示，所述基体还包括器件安装盒和松紧卡环5，所述器件安装盒固定在所述松紧卡环5上，所述松紧卡环5为圆环，用于固定在手臂上。所述松紧卡环5的尺寸为可调式，适合不同尺寸的手臂使用。

所述器件安装盒包括第一器件安装盒1、第二器件安装盒2及第三器件安装盒3，所述第一器件安装盒1和第二器件安装盒2相对设置，且内侧均设有缺口4；所述第一器件安装盒1和第二器件安装盒2内均设置有肌电传感器；所述第三器件安装盒3内设置有陀螺仪传感器电路模块、处理器电路模块、第一蓝牙电路模块及电池。

可替代的，所述松紧卡环5为半环结构，用于固定在手臂上。

所述肌电传感器采用三片电极，所述三片电极包括正极、负极和参考极，所述电极为纯银材料，所述正极、负极和参考极为凸起结构；使用时，所述电极通过所述缺口4直接与人体皮肤接触。

所述肌电传感器包括第一肌电传感器和第二肌电传感器，所述第一肌电传感器和第二肌电传感器分别位于所述基体的两侧。

所述处理器电路模块包括处理器芯片、电容、欧姆电阻、保护电阻及谐振器器件，如附图2所示，处理器电路模块的电路图，处理器电路模块电路的核心器件是编号U44的处理器芯片ATMEGA2560，编号C29的22pF电容和编号R13的10000欧姆电阻组成复位电路，在电路通电的起始时间给芯片发出工作信号；编号Y1的器件是负责给处理器提供振荡频率信号的谐振器器件，振荡频率是16Mhz；编号C32、C33和C34的0.1uF电容负责给ATMEGA2560的电源引脚滤波；编号C35的0.1uF电容负责给ATMEGA2560的AD采样引脚的基准电源引脚提供滤波作用；编号R18的电阻连接ATMEGA2560和MPU6050陀螺仪芯片的地址引脚，电阻值2000欧姆，由于两个芯片的工作电压不一致，所以需要中间保护电阻；编号R64和R65的电阻是连接ATMEGA2560芯片和MPU6050的信号线和时钟线，电阻值2000欧姆，由于两个芯片的工作电压不一致，所以需要中间保护电阻。

所述第一蓝牙电路模块包括保护电阻、微处理器、电容、发光二极管及LED灯，如附图3所示，第一蓝牙电路模块的电路图，第一蓝牙电路模块主要由编号U6的HC06蓝牙模块负责接收无线蓝牙信号，编号R58和R59的电阻是负责和编号U14的ATMEGA2560的处理器进行串口通信的保护电阻，电阻值是2000欧姆，因为HC06工作的电压是3.3V，ATMEGA32U4的工作电压是5V，编号C14的0.1uF电容是给HC06蓝牙模块输入3.3V电源进行滤波，编号R21的1000欧姆电阻和编号LED7的发光二极管与HC06蓝牙模块的24引脚连接，它们是提示蓝牙模块的工作状态；当LED7的灯光闪烁的时候表示蓝牙模块工作，但是没有和其它蓝牙连接通信；当LED7的灯光一直发亮表明蓝牙模块和外部的蓝牙设备连接，并且可以通信；当LED7没有任何光亮表明蓝牙模块出去断电状态没有工作。

所述陀螺仪传感器电路模块包括陀螺仪传感器、电容及电阻，如附图4所示，陀螺仪传感器电路模块的电路图，鼠标的左右和上下移动靠编号U1的陀螺仪传感器MPU6050采集的信号控制，编号C1、C2及C3的电容负责给MPU6050的电源进行滤波，编号C4的电容式2200pf电压泵升压电容。

如附图5所示，鼠标基体的工作流程图，基体工作原理：采集陀螺仪传感器MPU6050的六个方向加速度值，X Y Z三个方向的直线方向加速度值和沿这三个方向旋转的角加速度值；然后再采集肌电传感器内侧和外侧数值，采集完上述数值，根据陀螺仪传感器的六个加速度值运用卡尔兹曼滤波算法计算鼠标移动的距离，再根据肌电内侧和外侧的数据运用滑动滤波算法计算内侧肌肉和外侧肌肉是否动作，通过第一蓝牙电路模块发送鼠标命令。

卡尔兹曼滤波算法原理：定时采集XYZ三个方向的角加速度，每采集一次计算一次角速度，采集200次，计算200次角速度，然后累加200次角速度的结果可以得到鼠标移动的粗略角度，定时采集XYZ三个方向的线加速度，根据三个方向的线加速度计算出加速度之间偏转角，将鼠标移动粗略角度和线加速度偏转的角度加和可以得出最终的鼠标偏转角度和位移。

滑动滤波算法原理：每次采集肌电的数据保存到到一个数组，设定数组长度为100，顺序保存，当保存满100个数据，对这100个数据进行累加，累加后把数组的数据清零，然后累加的结果求平均值。我们把平均值的结果和设定的标准进行比较，当任何一侧的数据比标准数据大，证明肌肉动作，然后控制鼠标左右键。

鼠标发送命令:

第一个字节固定以0xAA开头，表明此命令是鼠标本体发送的命令；

鼠标命令：0xAA,0x00,0x00,0x00,0x55；

第二个字节，表示鼠标上下移动；

当第四个字节数据为0x10表示鼠标上移一个格；

当第四个字节数据为0x01表示鼠标下移一个格；

第三个字节，表示鼠标左右移动；

当第四个字节数据为0x10表示鼠标左移一个格；

当第四个字节数据为0x01表示鼠标右移一个格；

第四个字节，表示鼠标左右键；

当第四个字节数据为0x10表示鼠标左键动作；

当第四个字节数据为0x01表示鼠标右键动作；

第五个字节是标识符，表明鼠标命令发送完成。

所述接收器包括芯片处理器电路模块和第二蓝牙电路模块，所述芯片处理器电路模块与第二蓝牙电路模块连接，所述第二蓝牙电路模块与第一蓝牙电路模块相匹配；所述接收器用于插在电脑USB接口处，用于接收基体发送的信号。

所述芯片处理器电路模块包括微处理器和谐振器器件，如附图6所示，芯片处理器电路模块的电路图，采用编号U1的ATMEGA32U4作为微处理器，编号Y1的器件是负责给处理器提供振荡频率信号的谐振器器件，振荡频率是16Mhz。

所述第二蓝牙电路模块包括保护电阻、微处理器、电容、发光二极管及LED灯，如附图7所示，第二蓝牙电路模块的电路图，第二蓝牙电路模块主要由编号U17的HC06蓝牙模块负责接收无线蓝牙信号，编号R58和R59的电阻是负责和编号U1的ATMEGA32U4的微处理器进行串口通信的保护电阻，电阻值是2000欧姆；因为HC06工作的电压是3.3V，ATMEGA32U4的工作电压是5V；编号C44的0.1uF电容是给HC06蓝牙模块输入3.3V电源进行滤波；编号R21的1000欧姆电阻和编号LED8的发光二极管与HC06蓝牙模块的24引脚连接，它们是提示蓝牙模块的工作状态；当LED8的灯光闪烁的时候表示蓝牙模块工作，但是没有和其它蓝牙连接通信；当LED8的灯光一直发亮表明蓝牙模块和外部的蓝牙设备连接，并且可以通信；当LED8没有任何光亮表明蓝牙模块出去断电状态没有工作。R26电阻和按键SW1组成数据清除电路,接收器作为主蓝牙和从蓝牙进行配对连接并通信，主蓝牙会记录配对连接的从蓝牙信息；当主蓝牙和其它的从蓝牙配对时，需要对主蓝牙记录的信息进行清除，通过SW1的按键和电阻R26组成的电路可以实现此功能。

如附图8所示，鼠标接收器的工作流程图，接收器工作原理：先是接收器初始化，通过第二蓝牙电路模块接收本体发送的控制命令，并依次通过芯片处理器电路模块解析移动鼠标、鼠标左右键的控制命令。