3218343843

1. Wstęp 10

Pomysł dostarczania informacji o układzie dłoni przy użyciu rękawiczki sensorycznej pojawił się pod koniec lat 70. Działanie rękawiczki polega na zamianie ugięcia i odwodzenia palców na sygnały elektryczne przy użyciu wbudowanych w nią mechanicznych lub optycznych sensorów. Kombinacja uzyskanych sygnałów pozwala na jednoznaczną identyfikację układu dłoni. Względna pozycja dłoni (np. w odniesieniu do osoby wykonującej gesty) może być wykryta przy użyciu dodatkowego sensora elektromagnetycznego lub akustycznego.

Za użyciem rękawiczek sensorycznych przemawia fakt, że bez dodatkowych zabiegów uzyskuje się przy ich pomocy dokładną informację o układzie (i położeniu) dłoni. Czynniki zewnętrzne, jak np. oświetlenie, nie wpływają na wyniki pomiaru. Rozwiązanie to ma jednak kilka poważnych wad. Dokładność pomiaru jest ograniczona przez występowanie zjawiska histerezy sensorów, wynikającego z ich własności fizycznych, oraz przemieszczania się dłoni względem rękawiczki podczas badania. Sensory atramentowe, stosowane najczęściej w konstrukcji rękawiczek, mają ograniczoną wytrzymałość mechaniczną. Zauważa się też wpływ temperatury otoczenia na ich działanie. Nie bez znaczenia jest również wysoki koszt rękawiczki. Głównymi argumentami przemawiającymi przeciwko stosowaniu rękawiczek sensorycznych są jednak: trudność w wykonaniu pewnych ruchów palców z powodu krępowania swobody dłoni, konieczność zastosowania odrębnych rękawiczek dla różnych rozmiarów dłoni, oraz sama potrzeba każdorazowego założenia rękawiczki w celu rozpoczęcia procesu komunikacji z używanym systemem.

Spośród zebranych w Tabeli 1.1 systemów, z rękawiczek sensorycznych, jako źródła danych o układzie dłoni, korzystają [MT91, Kad96, Vam96, L098, ST00, SuOO, FGC⁺01, VM01, WG02, HRKL02],

Kolejnym typem systemów są rozwiązania bazujące na miopotencjałach - sygnałach elektrycznych towarzyszących aktywności mięśni szkieletowych człowieka. Są one rejestrowane przy użyciu aktywnych elektrod na powierzchni skóry, bezpośrednio nad pracującym mięśniem, w procesie elektromiografii (EMG). Ponieważ ogromna większość mięśni odpowiadających za zginanie i odwodzenie palców dłoni, a także za ruchy całej dłoni w stosunku do reszty ręki, znajduje się w przedramieniu, pomiar miopotencjałów przeprowadzany jest najczęściej przy użyciu rękawa z wbudowanymi elektrodami. Po zarejestrowaniu, wzmocnieniu i wstępnej obróbce sygnałów następuje ich klasyfikacja, co skutkuje możliwością rozpoznania układu dłoni w danej chwili. Rozwiązania tego typu dostarczają informacji do sterowania inteligentnymi protezami dłoni.

Zaletą użycia miopotencjałów jest duża szybkość działania systemu rozpoznawania układu dłoni oraz możliwość wykrywania niewielkich ruchów dłoni. Wadę natomiast stanowi skomplikowany etap klasyfikacji, szczególnie w przypadku rozpoznawania wielu gestów oraz wpływ zmęczenia mięśni na rejestrowane na skórze przebiegi.

Jako przykłady systemów wykorzystujących miopotencjały do klasyfikacji układu dłoni wymienić można [ESB98, WM06].