[go: up one dir, main page]

RU227401U1 - DEVICE FOR HANDS-FREE COMPUTER CONTROL - Google Patents

DEVICE FOR HANDS-FREE COMPUTER CONTROL Download PDF

Info

Publication number
RU227401U1
RU227401U1 RU2024108995U RU2024108995U RU227401U1 RU 227401 U1 RU227401 U1 RU 227401U1 RU 2024108995 U RU2024108995 U RU 2024108995U RU 2024108995 U RU2024108995 U RU 2024108995U RU 227401 U1 RU227401 U1 RU 227401U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electronic unit
gyroscope
microcontroller
pressure sensor
user
Prior art date
Application number
RU2024108995U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Константинович Долгополов
Original Assignee
Алексей Константинович Долгополов
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Константинович Долгополов filed Critical Алексей Константинович Долгополов
Application granted granted Critical
Publication of RU227401U1 publication Critical patent/RU227401U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к вспомогательным устройствам для людей с ограниченными возможностями, и может быть использована для людей с параличами верхних и нижних конечностей, с их отсутствием, а также как дополнительный контур управления компьютером для людей, род занятий которых ограничивает использование рук. Конструкция содержит держатель, электронный блок, контактную трубку, отличается тем, что держатель выполнен в виде оправы для очков с заушниками, оснащен носоупором; электронный блок помещен в корпус, установленный сбоку на держателе-оправе, на корпусе электронного блока установлена полая контактная трубка с возможностью подведения ко рту пользователя; в корпусе электронного блока расположены три взаимодействующих модуля: микроконтроллер, гироскоп, датчик давления, при этом гироскоп и датчик давления подключены к микроконтроллеру по цифровым интерфейсам; электронный блок оснащен проводом подключения к компьютеру через USB-кабель. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет улучшения эксплуатационных характеристик. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to medical equipment, in particular to assistive devices for people with disabilities, and can be used for people with paralysis of the upper and lower limbs, with their absence, as well as as an additional computer control circuit for people whose occupation limits the use hands The design contains a holder, an electronic unit, a contact tube, differs in that the holder is made in the form of a frame for glasses with temples, and is equipped with a nose pad; the electronic unit is placed in a housing mounted on the side of a holder-frame; a hollow contact tube is installed on the electronic unit housing with the possibility of being brought to the user’s mouth; in the electronic unit housing there are three interacting modules: a microcontroller, a gyroscope, a pressure sensor, while the gyroscope and pressure sensor are connected to the microcontroller via digital interfaces; The electronic unit is equipped with a wire for connecting to a computer via a USB cable. The technical result is expansion of functionality by improving performance characteristics. 3 salary f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к вспомогательным устройствам для людей с ограниченными возможностями, и может быть использована для людей с параличами верхних и нижних конечностей, с их отсутствием, а также как дополнительный контур управления компьютером для людей, род занятий которых ограничивает использование рук.The utility model relates to medical equipment, in particular to assistive devices for people with disabilities, and can be used for people with paralysis of the upper and lower limbs, with their absence, as well as as an additional computer control circuit for people whose occupation limits the use hands

Люди с тетраплегией (параличом верхних и нижних конечностей) не могут выполнять никаких действий руками. При высоком поражении спинного мозга полностью нарушается осознанное управление скелетными мышцами. Функционируют лишь группы челюстно-лицевых мышц и языка, так как они иннервируются черепными нервами. Кроме того, при работе с компьютером в некоторых случаях использование рук или затруднительно, или невозможно, или недостаточно (например, при одновременной подаче нескольких команд).People with tetraplegia (paralysis of the upper and lower limbs) cannot perform any activities with their hands. With high spinal cord damage, conscious control of skeletal muscles is completely impaired. Only groups of maxillofacial muscles and tongue function, since they are innervated by cranial nerves. In addition, when working with a computer, in some cases the use of hands is either difficult, impossible, or insufficient (for example, when giving several commands at the same time).

Известно устройство для дистанционного управления компьютером без помощи рук (RU 2245692 С2, 10.02.2005). Эта конструкция, хотя и обеспечивает эффективное управление внешними средствами (компьютером) без помощи рук, а именно с помощью челюстно-лицевых мышц, мышц языка и зубов, поскольку целиком размещена в ротовой полости человека, однако она выполнена строго с учетом индивидуальных особенностей строения ротовой полости конкретного человека.A device for remote control of a computer without using your hands is known (RU 2245692 C2, 02/10/2005). This design, although it provides effective control of external means (computer) without the help of hands, namely with the help of the maxillofacial muscles, muscles of the tongue and teeth, since it is entirely located in the human oral cavity, however, it is made strictly taking into account the individual characteristics of the structure of the oral cavity a specific person.

Известно также устройство для дистанционного управления компьютером без помощи рук, выполненное с возможностью размещения в ротовой полости и содержащее, как и заявленное, заключенные в эластичную влагонепроницаемую оболочку, установленные на симметричной относительно продольной плоскости фиксирующей пластине модуль обработки и передачи сигналов, электрически связанный с координатным блоком для управления курсором и, по меньшей мере, двумя управляющими контактами, выполняющих функции кнопок «мыши» (RU 2269325 С1, 10.02.2006).A device for remote control of a computer without the use of hands is also known, designed to be placed in the oral cavity and containing, as claimed, a signal processing and transmission module electrically connected to a coordinate block, enclosed in an elastic, waterproof shell, installed on a fixing plate symmetrical relative to the longitudinal plane. to control the cursor and at least two control contacts that perform the functions of mouse buttons (RU 2269325 C1, 02/10/2006).

Недостаток: в устройстве, известном из патента RU 2269325, электронный модуль обработки и передачи сигналов, координатный блок, управляющие контакты, выполняющие функции кнопок «мыши», и соединительные провода расположены в едином корпусе, который, в свою очередь, фиксируется на базисе, изготовленном по слепку челюсти конкретного пользователя. Следовательно, для другого пользователя необходимо изготавливать другое устройство, которое будет соответствовать его антропометрическим параметрам. Это штучное производство очень ограничивает круг пользователей и делает устройство дорогостоящим, сложным в эксплуатации и не технологичным.Disadvantage: in the device known from patent RU 2269325, the electronic module for processing and transmitting signals, a coordinate unit, control contacts that perform the functions of mouse buttons, and connecting wires are located in a single housing, which, in turn, is fixed on a base made based on a cast of the jaw of a specific user. Therefore, for another user it is necessary to manufacture another device that will correspond to his anthropometric parameters. This piece production greatly limits the range of users and makes the device expensive, difficult to operate and low-tech.

Известно техническое решение по патенту RU 2355365 С2 A61F 4/00 (2006.01), G06F 3/033 (2006.01) с датой приоритета 02.07.2007, по которому УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОМ БЕЗ ПОМОЩИ РУК выполнено с возможностью размещения в ротовой полости и содержащее заключенные в эластичную влагонепроницаемую оболочку, установленные на симметричной относительно продольной плоскости фиксирующей пластине модуль обработки и передачи сигналов, электрически связанный с координатным блоком для управления курсором и, по меньшей мере, двумя управляющими контактами, выполняющих функции кнопок «мыши», отличающееся тем, что фиксирующая пластина состоит из центральной части, передней отгибной части и задней отгибной части, выполненных обращенными под углом вверх относительно центральной части и с возможностью изменения угла наклона относительно друг друга по линиям сгиба, при этом к торцевой поверхности передней отгибной части фиксирующей пластины примыкает передний фиксирующий баллон, промежуточный фиксирующий баллон установлен на верхней поверхности центральной части, а задний фиксирующий баллон установлен на верхней поверхности задней отгибной части, над установленным модулем обработки и передачи сигналов, каждый управляющий контакт закреплен на нижней поверхности центральной части фиксирующей пластины, а координатный блок закреплен на нижней поверхности задней отгибной части фиксирующей пластины.A technical solution is known according to the patent RU 2355365 C2 A61F 4/00 (2006.01), G06F 3/033 (2006.01) with a priority date of 07/02/2007, according to which a DEVICE FOR REMOTE CONTROL OF A COMPUTER WITHOUT THE HELP OF YOUR HANDS is designed to be placed in the oral cavity and contains prisoners in an elastic waterproof shell, mounted on a fixing plate symmetrical relative to the longitudinal plane, a signal processing and transmission module electrically connected to a coordinate unit for controlling the cursor and at least two control contacts that perform the functions of mouse buttons, characterized in that the fixing plate consists of a central part, a front bend part and a rear bend part, made angled upward relative to the central part and with the possibility of changing the angle of inclination relative to each other along the fold lines, while the front fixing cylinder, intermediate, is adjacent to the end surface of the front bend part of the fixing plate a fixing cylinder is installed on the upper surface of the central part, and a rear fixing cylinder is installed on the upper surface of the rear bending part, above the installed signal processing and transmission module, each control contact is fixed on the lower surface of the central part of the fixing plate, and a coordinate block is fixed on the lower surface of the rear bending parts of the fixing plate.

Недостаток: модуль обработки и передачи сигналов, электрически связанный с координатным блоком для управления курсором и, по меньшей мере, двумя управляющими контактами, выполняющих функции кнопок «мыши», располагаются в ротовой полости. Даже будучи заключенные в эластичную влагонепроницаемую оболочку, это негигиенично и небезопасно, ограниченные функциональные возможности. Известно устройство для управления компьютером без помощи рук Jouse+ (https://www.compusult.at/web/at/jouse), содержащее трубку на стационарно установленном перед пользователем штативе, оснащенном электронным модулем. Сходные признаки: управление действиями с помощью дыхания в трубку. Недостатки: перемещение курсора мыши осуществляется с помощью наклона физического джойстика, не имеет возможности управления с помощью комбинаций действий, трубка сквозная, что влечет необходимость использования сменного фильтра для защиты датчика от слюны. Основной недостаток - сквозная трубка, несущая риск повреждения датчика в случае попадания слюны, сложность конструкции штатива и стационарное размещение устройства, при котором пользователь должен приспосабливать положение тела к расположению трубки, то есть ограниченные функциональные возможности устройства.Disadvantage: the signal processing and transmission module, electrically connected to the coordinate unit for controlling the cursor and at least two control contacts that perform the functions of mouse buttons, are located in the oral cavity. Even when enclosed in a flexible, waterproof shell, it is unhygienic and unsafe, with limited functionality. A device for controlling a computer hands-free, Jouse+ (https://www.compusult.at/web/at/jouse), is known, containing a handset on a tripod permanently installed in front of the user, equipped with an electronic module. Similar signs: controlling actions by breathing into a tube. Disadvantages: the mouse cursor is moved by tilting the physical joystick, it cannot be controlled using combinations of actions, the tube is through, which necessitates the use of a replaceable filter to protect the sensor from saliva. The main disadvantage is the through tube, which carries the risk of damage to the sensor in case of saliva, the complexity of the tripod design and the stationary placement of the device, in which the user must adapt the body position to the location of the tube, that is, limited functionality of the device.

Известно устройство для управления компьютером без помощи рук Quha Zono 2 https://www.quha.com/products/quha-zono-2/, содержащее держатель в виде пластикового полуобода как у наушников, надеваемый сверху, оснащенный электронным блоком, имеющим беспроводное подключение к компьютеру, и трубкой с датчиком бесконтактного принципа работы. Конструкция имеет следующие сходные с заявляемым решением признаки: перемещение курсора поворотом головы, использование гироскопа для отслеживания поворота головы, возможность управления с помощью комбинаций действий. Недостатки: датчик давления воздуха работает только на выдох, поскольку не предназначен для контакта с пользователем, беспроводное подключение ограничивает время работы, из разных вариантов датчиков для подключения может быть подключен только один, то есть устройство имеет ограниченные функциональные возможности.A known device for controlling a computer hands-free, Quha Zono 2 https://www.quha.com/products/quha-zono-2/, contains a holder in the form of a plastic half-rim like headphones, put on top, equipped with an electronic unit with a wireless connection to the computer, and a handset with a sensor of a non-contact operating principle. The design has the following features similar to the proposed solution: moving the cursor by turning the head, using a gyroscope to track head rotation, and the ability to control using combinations of actions. Disadvantages: the air pressure sensor only works for exhalation, since it is not intended for contact with the user, the wireless connection limits the operating time, of the different sensor options for connection, only one can be connected, that is, the device has limited functionality.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому техническому решению является устройство для управления компьютером без помощи рук Glassouse pro (https://glassouse.com/product/glassouse-pro/), содержащее пластиковый держатель в форме оправы для очков с заушниками, контактный датчик для размещения в ротовой полости и электронный блок, расположенный снаружи, установленный на оправе. Конструкция имеет следующие сходные с заявляемым техническим решением признаки: гибкая трубка, оснащенная датчиком, перемещение курсора компьютера достигается поворотом головы, и для отслеживания поворота головы используется гироскоп. Недостатки прототипа: не используется датчик давления воздуха (есть датчики кусания, потока воздуха, моргания, надувания щеки, кнопки управления), беспроводное подключение ограничивает время работы, то есть электронный блок необходимо периодически заряжать, электронный блок имеет физические кнопки на корпусе для переключения режимов, недоступные пользователю, лишенному возможности использования рук, не предусмотрено управление компьютером с помощью комбинаций действий, то есть устройство имеет ограниченные функциональные возможности.The design closest to the claimed technical solution is a device for hands-free computer control, Glassouse pro (https://glassouse.com/product/glassouse-pro/), containing a plastic holder in the shape of a spectacle frame with temples, a contact sensor for placing in the oral cavity and an electronic unit located outside, mounted on the frame. The design has the following features similar to the claimed technical solution: a flexible tube equipped with a sensor, the movement of the computer cursor is achieved by turning the head, and a gyroscope is used to track the rotation of the head. Disadvantages of the prototype: an air pressure sensor is not used (there are sensors for biting, air flow, blinking, puffing out the cheeks, control buttons), wireless connection limits the operating time, that is, the electronic unit must be periodically charged, the electronic unit has physical buttons on the body to switch modes, inaccessible to a user who is deprived of the use of his hands; there is no provision for controlling the computer using combinations of actions, that is, the device has limited functionality.

Задачей настоящего изобретения является разработка не персонифицированного устройства для дистанционного управления компьютером без помощи рук, с более широкими функциональными возможностями, которое может быть использовано любым человеком, нуждающимся в подобном устройстве. Устройство при каждом использовании должно занимать одну и ту же позицию. Кроме того, устройство должно быть компактным, легким и не травматичным для слизистой ротовой полости и языка. Также датчик устройства должен фиксироваться в ротовой полости и извлекаться из нее без помощи рук и посторонней помощи. Устройство должно быть надежным в эксплуатации, и обеспечивать постоянный источник питания. Устройство должно обеспечивать весь спектр действий по управлению компьютером без помощи рук, то есть более широкие функциональные возможности.The objective of the present invention is to develop a non-personalized device for remote control of a computer without the use of hands, with wider functionality, which can be used by any person who needs such a device. The device must be in the same position each time it is used. In addition, the device must be compact, lightweight and non-traumatic for the oral mucosa and tongue. Also, the sensor of the device must be fixed in the oral cavity and removed from it without the use of hands or outside assistance. The device must be reliable in operation and provide a constant power source. The device must provide a full range of hands-free computer control actions, that is, broader functionality.

Для выполнения поставленной задачи предлагается устройство для управления компьютером без помощи рук. Устройство выполняет функцию компьютерной мыши и клавиатуры. Движение курсора мыши осуществляется с помощью поворота головы. Курсор мыши следует за движением головы, повторяя направление и скорость поворота. Нажатие кнопок мыши или заданных клавиш клавиатуры осуществляется с помощью дыхания в контактную трубку. Отслеживается как направление дыхания (вдох или выдох), так и его сила. Воздух не проходит через трубку, так как система замкнутая, контактная трубка заглушена диафрагмой с функцией мембраны из гибкого материала. Фактически мы не дышим через трубку, а создаем там или давление или разряжение воздуха, воздействуя через мембрану на датчик дыхания. Возможны различные комбинации действий движения головой и дыхания в трубку. К примеру, удерживая вдох, совершаем движение головой вниз и тем самым активируем нажатие левой кнопки мыши.To accomplish this task, a device for controlling a computer without using your hands is proposed. The device functions as a computer mouse and keyboard. The mouse cursor moves by turning the head. The mouse cursor follows the movement of the head, repeating the direction and speed of rotation. Pressing mouse buttons or specified keyboard keys is done by breathing into the contact tube. Both the direction of breathing (inhalation or exhalation) and its strength are monitored. Air does not pass through the tube, since the system is closed; the contact tube is plugged with a diaphragm with the function of a membrane made of flexible material. In fact, we do not breathe through the tube, but create either pressure or vacuum of air there, acting through the membrane on the breathing sensor. Various combinations of head movement and breathing into the tube are possible. For example, while holding an inhalation, we move our head down and thereby activate the left mouse button.

Устройство представляет собой держатель в виде оправы для очков с заушниками, на который установлен электронный блок в корпусе. Держатель-оправа выполнена из пластика и оснащена носоупором, который установлен с помощью жесткого разъемного соединения. Носоупор выполнен из упругого резиноподобного материала, должен подбираться индивидуально, исходя из физиологии пользователя. Электронный блок оснащен проводом подключения к компьютеру через USB-интерфейс, который помимо функции управления компьютером обеспечивает источник питания от компьютера.The device is a holder in the form of a glasses frame with temples, on which an electronic unit is installed in the housing. The frame holder is made of plastic and equipped with a nose pad, which is installed using a rigid detachable connection. The nose pad is made of elastic rubber-like material and must be selected individually based on the user’s physiology. The electronic unit is equipped with a cable for connecting to a computer via a USB interface, which, in addition to the computer control function, provides a power source from the computer.

Электронный блок содержит три взаимодействующих модуля.The electronic unit contains three interacting modules.

Датчик давления, который измеряет давление, создаваемое дыханием пользователя, передает значение давления микроконтроллеру. Датчик собран на основе тензодатчика, который прикреплен к диафрагме, выполняющей роль мембраны, и при любом изменении давления происходит изменение электрического сопротивления. Также на нем установлена микросхема, которая представляет собой 24-битный аналого-цифровой преобразователь (АЦП). По сути, данный модуль представляет собой тензодатчик и усилитель.A pressure sensor, which measures the pressure generated by the user's breathing, transmits the pressure value to the microcontroller. The sensor is assembled on the basis of a strain gauge, which is attached to a diaphragm that acts as a membrane, and with any change in pressure, a change in electrical resistance occurs. It also contains a chip, which is a 24-bit analog-to-digital converter (ADC). Essentially, this module is a strain gauge and an amplifier.

Модуль гироскопа, включающий в себя акселерометр, фиксирует повороты головы и передает значение ускорения и угла поворота микроконтроллеру. Представляет собой в одном блоке модуль 3-осевого гироскопа и 3-осевого акселерометра, позволяет определить положение и перемещение объекта в пространстве, угловую скорость при вращении.The gyroscope module, which includes an accelerometer, records head turns and transmits the acceleration and rotation angle values to the microcontroller. It is a module of a 3-axis gyroscope and a 3-axis accelerometer in one block; it allows you to determine the position and movement of an object in space, and the angular velocity during rotation.

Микроконтроллер принимает показания от датчика давления и модуля гироскопа и акселерометра. С помощью алгоритмов установленного программного обеспечения определяет момент нажатия кнопок мыши и клавиатуры, в реальном времени фиксируя движение головы. Подключается к компьютеру через USB-интерфейс и выступает в роли клавиатуры и мыши.The microcontroller takes readings from the pressure sensor and the gyroscope and accelerometer module. Using algorithms of the installed software, it determines the moment when the mouse and keyboard buttons are pressed, recording head movement in real time. Connects to a computer via a USB interface and acts as a keyboard and mouse.

Скорость движения мыши и назначение кнопок мыши и клавиатуры при различных командах с устройства настраиваются через приложение, которое запоминает настройки и передает их в устройство. Со стандартными настройками устройство готово к работе и без использования приложения. Устройство при подключении к персональному компьютеру (далее ПК) определяется как стандартные клавиатура и мышь и работает без дополнительных драйверов на всех распространенных операционных системах.The speed of mouse movement and the assignment of mouse and keyboard buttons for various commands from the device are configured through an application that remembers the settings and transfers them to the device. With standard settings, the device is ready for use without using the application. When connected to a personal computer (hereinafter referred to as PC), the device is defined as a standard keyboard and mouse and works without additional drivers on all common operating systems.

Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет улучшения эксплуатационных характеристик.The technical result is expansion of functionality by improving performance characteristics.

Технический результат достигается конструкцией устройства для управления компьютером без помощи рук, содержащей держатель, электронный блок, контактную трубку, отличающейся тем, что держатель выполнен в виде оправы для очков с заушниками и оснащен выполненным из упругого материала носоупором, который установлен при помощи жесткого разъемного соединения; электронный блок размещен в корпусе, который установлен сбоку на держателе-оправе, на корпусе электронного блока установлена полая контактная трубка с возможностью подведения ко рту пользователя, которая оснащена гибкой проволокой с возможностью сохранения формы и открыта со стороны рта пользователя; электронный блок содержит три взаимодействующих модуля: микроконтроллер, гироскоп, датчик давления, при этом гироскоп и датчик давления подключены к микроконтроллеру по цифровым интерфейсам; модуль гироскопа включает в одном блоке модуль 3-осевого гироскопа и 3-осевого акселерометра, датчик давления содержит прикрепленный к диафрагме тензодатчик и соединен со ртом пользователя контактной трубкой с возможностью измерения давления воздуха, создаваемого пользователем внутри контактной трубки, при этом со стороны датчика давления контактная трубка заглушена диафрагмой с функцией мембраны из гибкого материала, электронный блок оснащен проводом подключения к компьютеру через USB-кабель и выполнен с возможностью получения питания от компьютера через USВ-кабель.The technical result is achieved by the design of a device for controlling a computer hands-free, containing a holder, an electronic unit, a contact tube, characterized in that the holder is made in the form of a frame for glasses with temples and is equipped with a nose pad made of elastic material, which is installed using a rigid detachable connection; the electronic unit is housed in a housing, which is mounted on the side on a frame holder; a hollow contact tube is installed on the electronic unit housing with the ability to be brought to the user’s mouth, which is equipped with a flexible wire with the ability to retain its shape and is open from the user’s mouth; the electronic unit contains three interacting modules: a microcontroller, a gyroscope, a pressure sensor, while the gyroscope and pressure sensor are connected to the microcontroller via digital interfaces; The gyroscope module includes a 3-axis gyroscope and a 3-axis accelerometer module in one unit, the pressure sensor contains a strain gauge attached to the diaphragm and is connected to the user's mouth by a contact tube with the ability to measure the air pressure created by the user inside the contact tube, while on the pressure sensor side the contact the tube is plugged with a diaphragm with the function of a membrane made of flexible material, the electronic unit is equipped with a wire for connecting to the computer via a USB cable and is designed to receive power from the computer via a USB cable.

Микроконтроллер электронного блока оснащен программным обеспечением с возможностью обработки данных от гироскопа и датчика давления.The microcontroller of the electronic unit is equipped with software with the ability to process data from the gyroscope and pressure sensor.

Микроконтроллер электронного блока выполнен с возможностью подключения к компьютеру через USB-кабель и определения в качестве мыши и клавиатуры.The microcontroller of the electronic unit is designed to be connected to a computer via a USB cable and defined as a mouse and keyboard.

Гироскоп электронного блока выполнен с возможностью определения поворотов и наклонов головы и передачи информации о своем положении в пространстве на микроконтроллер.The gyroscope of the electronic unit is designed to detect turns and tilts of the head and transmit information about its position in space to the microcontroller.

Сущность технического решения поясняется на изображении.The essence of the technical solution is illustrated in the image.

Фигура. Общий вид устройства на примере использования.Figure. General view of the device using an example of use.

Где 1 - держатель-оправа,Where 1 is the frame holder,

2 - носоупор;2 - nose pad;

3 - контактная трубка;3 - contact tube;

4 - пользователь;4 - user;

5 - электронный блок в корпусе;5 - electronic unit in the housing;

6 - провод подключения электронного блока к компьютеру через USB-кабель. 6 - wire connecting the electronic unit to the computer via a USB cable.

Пример осуществления.Example implementation.

Устройство представляет собой держатель 1 в виде оправы для очков с заушниками (далее держатель-оправа), на который установлен электронный блок 5 в корпусе, например, пластиковом. Держатель-оправа 1 выполнена из пластика и оснащена носоупором 2, который установлен с помощью жесткого разъемного соединения. Носоупор 2 выполнен из упругого резиноподобного материала, должен подбираться индивидуально, исходя из физиологии пользователя.The device is a holder 1 in the form of a frame for glasses with temples (hereinafter referred to as the holder-frame), on which an electronic unit 5 is installed in a housing, for example, plastic. The frame holder 1 is made of plastic and equipped with a nose pad 2, which is installed using a rigid detachable connection. Nose pad 2 is made of elastic rubber-like material and must be selected individually based on the user’s physiology.

Устройство размещается на голове пользователя 4 с помощью держателя-оправы 1. Ко рту пользователя от электронного блока 5 подведена контактная трубка 3 на гибкой проволоке, сохраняющей нужное для пользователя положение, то есть форму. Контактная трубка 3 является полой и открыта со стороны пользователя, а со стороны датчика заглушена с помощью диафрагмы с функцией мембраны. Электронный блок 5 оснащен проводом 6 подключения к компьютеру через USB-кабель, при этом компьютер является его источником питания через USB-кабель.The device is placed on the user's head 4 using a frame holder 1. A contact tube 3 on a flexible wire is connected to the user's mouth from the electronic unit 5, which maintains the desired position, that is, the shape, for the user. Contact tube 3 is hollow and open on the user side and sealed on the sensor side using a diaphragm with a membrane function. The electronic unit 5 is equipped with a wire 6 connecting to a computer via a USB cable, while the computer is its power source via a USB cable.

Электронный блок 5 содержит три взаимодействующих между собой модуля.Electronic unit 5 contains three interacting modules.

Датчик давления, который измеряет давление, создаваемое дыханием пользователя, и передает значение давления микроконтроллеру. Датчик работает на основе тензодатчика, который прикреплен к заглушке трубки: диафрагме с функцией мембраны, и при любом изменении давления на которую происходит изменение электрического сопротивления. Также на нем установлена микросхема, которая представляет собой 24-битный аналого-цифровой преобразователь (АЦП). По сути, данный модуль представляет собой тензодатчик и усилитель.A pressure sensor that measures the pressure created by the user's breathing and transmits the pressure value to the microcontroller. The sensor operates on the basis of a strain gauge, which is attached to a tube plug: a diaphragm with the function of a membrane, and with any change in pressure the electrical resistance changes. It also contains a chip, which is a 24-bit analog-to-digital converter (ADC). Essentially, this module is a strain gauge and an amplifier.

Модуль гироскопа, включающий в себя акселерометр, фиксирует повороты головы и передает значение ускорения и угла поворота микроконтроллеру. Представляет собой в одном блоке модуль 3-осевого гироскопа и 3-осевого акселерометра, позволяет определить положение и перемещение объекта в пространстве, угловую скорость при вращении.The gyroscope module, which includes an accelerometer, records head turns and transmits the acceleration and rotation angle values to the microcontroller. It is a module of a 3-axis gyroscope and a 3-axis accelerometer in one block; it allows you to determine the position and movement of an object in space, and the angular velocity during rotation.

Микроконтроллер принимает показания от датчика давления и модуля гироскопа и акселерометра. Микроконтроллер оснащен программным обеспечением, позволяющего с помощью алгоритмов определить момент нажатия кнопок мыши и клавиатуры, в реальном времени фиксируя движение головы. В составе электронного блока 5 микроконтроллер подключен с помощью провода 6 к компьютеру через USB-интерфейс и выполняет роль клавиатуры и мыши.The microcontroller takes readings from the pressure sensor and the gyroscope and accelerometer module. The microcontroller is equipped with software that allows, using algorithms, to determine the moment when the mouse and keyboard buttons are pressed, recording head movement in real time. As part of the electronic unit 5, the microcontroller is connected via wire 6 to the computer via a USB interface and acts as a keyboard and mouse.

Скорость движения мыши и назначение кнопок мыши и клавиатуры при различных командах с устройства настраиваются через приложение, которое запоминает настройки и передает их в устройство. Со стандартными настройками устройство готово к работе и без использования приложения. Устройство при подключении к персональному компьютеру (далее ПК) определяется как стандартные клавиатура и мышь и работает без дополнительных драйверов на всех распространенных операционных системах.The speed of mouse movement and the assignment of mouse and keyboard buttons for various commands from the device are configured through an application that remembers the settings and transfers them to the device. With standard settings, the device is ready for use without using the application. When connected to a personal computer (hereinafter referred to as PC), the device is defined as a standard keyboard and mouse and works without additional drivers on all common operating systems.

Устройство предназначено для людей, которые не могут управлять компьютером с помощью стандартных средств управления - клавиатуры и мыши из-за нарушения функционирования рук или их отсутствия. Для управления компьютером с помощью устройства достаточно иметь подвижность головы. Устройство выполняет функцию компьютерной мыши и клавиатуры и позволяет управлять компьютером без помощи рук.The device is intended for people who cannot operate a computer using standard controls - a keyboard and mouse due to impaired or absent hands. To control a computer using the device, it is enough to have head mobility. The device functions as a computer mouse and keyboard and allows you to control your computer hands-free.

В корпусе электронного блока 5 расположены три взаимодействующих модуля: микроконтроллер, гироскоп, датчик давления. Гироскоп и датчик давления соединены с микроконтроллером по цифровым интерфейсам. Микроконтроллер служит для обработки данных от гироскопа и датчика давления, также при подключении к компьютеру он определяется им как мышь и клавиатура. Гироскоп, миниатюрный датчик (микрочип), который передает информацию о своем положении в пространстве и этим определяет повороты и наклоны головы. Когда пользователь наклоняет, поворачивает или перемещает устройство, гироскоп отслеживает и рассчитывает изменения углов наклона относительно оси. При необходимости он компенсирует и стабилизирует эти изменения. The housing of the electronic unit 5 contains three interacting modules: a microcontroller, a gyroscope, and a pressure sensor. The gyroscope and pressure sensor are connected to the microcontroller via digital interfaces. The microcontroller is used to process data from the gyroscope and pressure sensor, and when connected to a computer, it is recognized by it as a mouse and keyboard. Gyroscope, a miniature sensor (microchip) that transmits information about its position in space and thereby determines the turns and tilts of the head. As the user tilts, rotates, or moves the device, the gyroscope tracks and calculates changes in tilt angles relative to the axis. If necessary, it compensates and stabilizes these changes.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Держатель-оправу 1 устройства надевают на голову пользователя 4. Гибкую контактную трубку 3 подводят ко рту пользователя 4. Электронный блок 5 устройства подключают к компьютеру через USB-кабель 6.The holder-frame 1 of the device is placed on the user's head 4. The flexible contact tube 3 is brought to the user's mouth 4. The electronic unit 5 of the device is connected to the computer via a USB cable 6.

Управление компьютером осуществляют при помощи устройства так: движение курсора мыши осуществляется с помощью поворота головы. Курсор мыши следует за движением головы, повторяя направление и скорость поворота. Нажатие кнопок мыши или заданных клавиш клавиатуры осуществляется с помощью дыхания в контактную трубку 3. Отслеживается как направление дыхания (вдох или выдох), так и его сила. Датчик давления соединен с ртом пользователя специальной трубкой. Он измеряет давление воздуха, которое создается внутри трубки, подведенной ко рту пользователя. Внутри датчика давления находится 6-контактный датчик, который представляет собой мост Уитстона, предназначенный для работы с регулируемым источником питания 5 В постоянного тока. Второй компонент в модуле представляет собой прецизионный 24-битный аналого-цифровой преобразователь (АЦП).The computer is controlled using the device as follows: the mouse cursor moves by turning the head. The mouse cursor follows the movement of the head, repeating the direction and speed of rotation. Pressing mouse buttons or specified keyboard keys is carried out by breathing into contact tube 3. Both the direction of breathing (inhalation or exhalation) and its strength are monitored. The pressure sensor is connected to the user's mouth with a special tube. It measures the air pressure that is created inside the tube connected to the user's mouth. Inside the pressure sensor is a 6-pin sensor which is a Wheatstone bridge designed to operate with a regulated 5V DC power supply. The second component in the module is a precision 24-bit analog-to-digital converter (ADC).

Возможно задавать различные комбинации действий. Например, удерживая вдох, перемещение головы вниз. Разные действия могут быть произведены разной степенью давления вдоха или выдоха: сильный или слабый.It is possible to set various combinations of actions. For example, holding an inhale and moving your head down. Different actions can be produced by different degrees of inhalation or exhalation pressure: strong or weak.

Комбинациями действий могут быть заданы различные функции, например:Combinations of actions can set various functions, for example:

1. Временное отключение устройства.1. Temporary shutdown of the device.

2. Переход в режим прокрутки страницы.2. Switch to page scrolling mode.

3. Правый или левый щелчок мыши3. Right or left mouse click

4. Нажатие заранее заданного сочетания клавиш.4. Press a predefined key combination.

Устройство определяется компьютером как стандартная клавиатура и мышь, не требует установки драйверов для своей работы, устройство работает во всех операционных системах, в том числе со смартфонами, планшетами, телевизорами и прочими устройствами, которые поддерживают работу со стандартными клавиатурой и мышью.The device is detected by the computer as a standard keyboard and mouse, does not require installation of drivers for its operation, the device works in all operating systems, including smartphones, tablets, TVs and other devices that support standard keyboards and mice.

Claims (4)

1. Устройство для управления компьютером без помощи рук, содержащее держатель, электронный блок, контактную трубку, отличающееся тем, что держатель выполнен в виде оправы для очков с заушниками и оснащен выполненным из упругого материала носоупором, который установлен при помощи жесткого разъемного соединения; электронный блок размещен в корпусе, который установлен сбоку на держателе-оправе, на корпусе электронного блока установлена полая контактная трубка с возможностью подведения ко рту пользователя, которая оснащена гибкой проволокой с возможностью сохранения формы и открыта со стороны рта пользователя; электронный блок содержит три взаимодействующих модуля: микроконтроллер, гироскоп, датчик давления, при этом гироскоп и датчик давления подключены к микроконтроллеру по цифровым интерфейсам; модуль гироскопа включает в одном блоке модуль 3-осевого гироскопа и 3-осевого акселерометра, датчик давления содержит прикрепленный к диафрагме тензодатчик и соединен со ртом пользователя контактной трубкой с возможностью измерения давления воздуха, создаваемого пользователем внутри контактной трубки, при этом со стороны датчика давления контактная трубка заглушена диафрагмой с функцией мембраны из гибкого материала, электронный блок оснащен проводом подключения к компьютеру через USB-кабель и выполнен с возможностью получения питания от компьютера через USB-кабель.1. A device for controlling a computer hands-free, containing a holder, an electronic unit, a contact tube, characterized in that the holder is made in the form of a frame for glasses with temples and is equipped with a nose pad made of elastic material, which is installed using a rigid detachable connection; the electronic unit is housed in a housing, which is mounted on the side on a frame holder; a hollow contact tube is installed on the electronic unit housing with the ability to be brought to the user’s mouth, which is equipped with a flexible wire with the ability to retain its shape and is open from the user’s mouth; the electronic unit contains three interacting modules: a microcontroller, a gyroscope, a pressure sensor, while the gyroscope and pressure sensor are connected to the microcontroller via digital interfaces; The gyroscope module includes a 3-axis gyroscope and a 3-axis accelerometer module in one unit, the pressure sensor contains a strain gauge attached to the diaphragm and is connected to the user's mouth by a contact tube with the ability to measure the air pressure created by the user inside the contact tube, while on the pressure sensor side the contact the tube is plugged with a diaphragm with the function of a membrane made of flexible material, the electronic unit is equipped with a wire for connecting to a computer via a USB cable and is designed to receive power from the computer via a USB cable. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что микроконтроллер электронного блока оснащен программным обеспечением с возможностью обработки данных от гироскопа и датчика давления.2. The device according to claim 1, characterized in that the microcontroller of the electronic unit is equipped with software with the ability to process data from the gyroscope and pressure sensor. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что микроконтроллер электронного блока выполнен с возможностью подключения к компьютеру через USB-кабель и определения в качестве мыши и клавиатуры.3. The device according to claim 1, characterized in that the microcontroller of the electronic unit is designed to be connected to a computer via a USB cable and defined as a mouse and keyboard. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гироскоп электронного блока выполнен с возможностью определения поворотов и наклонов головы и передачи информации о своем положении в пространстве на микроконтроллер.4. The device according to claim 1, characterized in that the gyroscope of the electronic unit is designed to detect turns and tilts of the head and transmit information about its position in space to the microcontroller.
RU2024108995U 2024-04-03 DEVICE FOR HANDS-FREE COMPUTER CONTROL RU227401U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU227401U1 true RU227401U1 (en) 2024-07-18

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4100402A1 (en) * 1991-01-09 1991-07-11 Niels Dipl Ing Buchhold Mouthpiece for tongue motion computer control - has device moved by tongue to generate signals, e.g. which control movement of cursor on display
GB2254677A (en) * 1991-04-10 1992-10-14 Abbotsbury Software Ltd Pressure-activated computer data input apparatus.
US5603065A (en) * 1994-02-28 1997-02-11 Baneth; Robin C. Hands-free input device for operating a computer having mouthpiece with plurality of cells and a transducer for converting sound into electrical control signals
RU2362519C1 (en) * 2007-12-07 2009-07-27 Леонид Андреевич Косик Remote pc-controller for person with limited physical capacities
ES2326503A1 (en) * 2006-06-26 2009-10-13 Universidad De Sevilla System of access to a computer based on volunteer guides (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
CN107811735A (en) * 2017-10-23 2018-03-20 广东工业大学 One kind auxiliary eating method, system, equipment and computer-readable storage medium
US10115299B2 (en) * 2012-03-19 2018-10-30 Dustin Ryan Kimmel Intraoral sensing and communications appliance

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4100402A1 (en) * 1991-01-09 1991-07-11 Niels Dipl Ing Buchhold Mouthpiece for tongue motion computer control - has device moved by tongue to generate signals, e.g. which control movement of cursor on display
GB2254677A (en) * 1991-04-10 1992-10-14 Abbotsbury Software Ltd Pressure-activated computer data input apparatus.
US5603065A (en) * 1994-02-28 1997-02-11 Baneth; Robin C. Hands-free input device for operating a computer having mouthpiece with plurality of cells and a transducer for converting sound into electrical control signals
ES2326503A1 (en) * 2006-06-26 2009-10-13 Universidad De Sevilla System of access to a computer based on volunteer guides (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
RU2362519C1 (en) * 2007-12-07 2009-07-27 Леонид Андреевич Косик Remote pc-controller for person with limited physical capacities
US10115299B2 (en) * 2012-03-19 2018-10-30 Dustin Ryan Kimmel Intraoral sensing and communications appliance
CN107811735A (en) * 2017-10-23 2018-03-20 广东工业大学 One kind auxiliary eating method, system, equipment and computer-readable storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10413475B2 (en) Wearable CPR assist, training and testing device
CN101309731B (en) Devices for distraction therapy and tablet devices
JP4612928B2 (en) Body motion sensing device
CN109938739B (en) Cervical vertebra monitoring device
WO2004114107A1 (en) Human-assistive wearable audio-visual inter-communication apparatus.
KR100571428B1 (en) Wearable Interface Device
CN204066027U (en) Tooth is lisped controlled mouse
BR102017014196A2 (en) hands-free data entry method and intraoral controller
US20250238074A1 (en) Orally actuated control device
EP3782816A1 (en) Personalized tongue-machine-interface
WO2003013402A1 (en) A tongue and jaw operable control apparatus
US8244655B2 (en) Force-sensing orthotic electric device controller
RU227401U1 (en) DEVICE FOR HANDS-FREE COMPUTER CONTROL
Sancheti et al. Hands-free cursor control using intuitive head movements and cheek muscle twitches
Beckhaus et al. Unconventional human computer interfaces
EP2044909B1 (en) Remote device for controlling a computer by a physically limited person
KR20080002710A (en) Cordless mouse works with tongue and teeth
CN118444785A (en) Haptic glove
CN213607244U (en) Touch sense rehabilitation training diagnosis and treatment instrument
Bureau et al. Non-invasive, wireless and universal interface for the control of peripheral devices by means of head movements
KR102464818B1 (en) Electronic device including sensor for measuring biometric information
CN206524180U (en) A kind of multifunctional intellectual musical instrument
CN115211644A (en) Wear comfortable and can detect intelligent bracelet of user's health state
Khan et al. Tongue-supported human-computer interaction systems: a review
CN205862305U (en) A kind of Novel intelligent based on mems sensor is help the disabled mouse