要鵑

摘要：隨著科技水平的不斷提高，我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中有了很大的發(fā)展。在殘疾人功能輔助方面，開發(fā)出一種人機(jī)接口技術(shù)，目的是為了方便殘疾人實(shí)現(xiàn)日常生活中的各種行動(dòng)。因此人機(jī)接口技術(shù)具有極佳的發(fā)展前景，這種技術(shù)的開發(fā)和運(yùn)用具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：人機(jī)接口；殘疾人；功能輔助；開發(fā)；運(yùn)用

中圖分類號(hào)TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095-6363（2016）06-0060-02

PC技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。人機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用很大程度上方便了殘疾人的日常行動(dòng)，尤其是PC虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，將殘疾人的想法傳遞給計(jì)算機(jī)，對(duì)其進(jìn)行指令的下達(dá)，使其完成人類想要進(jìn)行的各類活動(dòng)，更好的輔助殘疾人的生活。

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

PC技術(shù)中虛擬現(xiàn)實(shí)是如今的重點(diǎn)研究課題之一，其在各領(lǐng)域都有所建樹。我們?cè)谶M(jìn)行操作的過程中，需要向PC下達(dá)指令，讓人機(jī)間進(jìn)行交互，讓用戶在使用的過程中具有真實(shí)感。

在殘疾人日常生活中，虛擬技術(shù)有著廣泛應(yīng)用。殘疾人可以應(yīng)用此種技術(shù)完成一些原本不能完成的行為，可以通過各種PC軟件方便自己的日常生活。例如，盲人可以使用PC的語音播報(bào)軟件進(jìn)行閱讀等。

2.生理的電信號(hào)技術(shù)

人的大腦和中樞神經(jīng)對(duì)人的活動(dòng)進(jìn)行操控，一些殘疾人可以通過安裝假肢，并通過自己的大腦向其下達(dá)指令完成假肢的動(dòng)作，生理的電信號(hào)技術(shù)在這方面應(yīng)用比較廣泛。

現(xiàn)代社會(huì)PC技術(shù)的使用十分普遍。但是一些上肢殘疾人士甚至不能對(duì)PC進(jìn)行簡(jiǎn)單操作。因此，研究人員設(shè)計(jì)出一些特殊類型假肢用以輔助上肢殘疾者進(jìn)行日常生活中的各種操作。當(dāng)然這種假肢技術(shù)的開發(fā)工作還處于起始階段，其各方面技術(shù)還不是很成熟，所具備的功能也不是很多，所以，我們?nèi)砸^續(xù)對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行更深層次的研究。

例如，日本學(xué)者進(jìn)行的假肢研究，即通過EMG信號(hào)操縱假肢，這種信號(hào)可以得到人類的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，然后對(duì)人類的活動(dòng)進(jìn)行操控，同時(shí)通過對(duì)正常人類上肢活動(dòng)數(shù)據(jù)的研究進(jìn)行模擬，為假肢技術(shù)提供了數(shù)據(jù)支持。

另外，還有一種EEG技術(shù)，即腦機(jī)接口技術(shù)，其較EMG技術(shù)更為優(yōu)越。這種技術(shù)僅僅依靠大腦相關(guān)活動(dòng)就可以讀取各種各樣的信息，根據(jù)大腦下達(dá)的指令直接對(duì)假肢等電子設(shè)備進(jìn)行操控。目前人們對(duì)這種技術(shù)的研究遇到很多問題，例如無法從EEG信號(hào)中直接獲得運(yùn)動(dòng)模式，所以在現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的應(yīng)用很少。

3.電磁跟蹤技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)與生理的電信號(hào)兩種技術(shù)并不能準(zhǔn)確的完成殘疾人的各項(xiàng)操作。我國(guó)某大學(xué)開發(fā)了一種新的技術(shù)，即電磁與PC虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合形成的PC系統(tǒng)。其工作原理是利用設(shè)備對(duì)人腦電磁進(jìn)行分析，了解人腦的工作方式，同時(shí)對(duì)一般的活動(dòng)進(jìn)行識(shí)別。此時(shí)殘疾人可以用自己的大腦對(duì)PC進(jìn)行較為精準(zhǔn)的操控，同時(shí)能夠?qū)﹀e(cuò)誤的指令進(jìn)行修改，因此，這種技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用前景。殘疾人可以通過這種技術(shù)參與更多的社會(huì)活動(dòng)，在經(jīng)過練習(xí)后，使用者完全能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的打字活動(dòng)。

4.光學(xué)技術(shù)

PC設(shè)備可以通過攝像頭對(duì)人類的各種活動(dòng)進(jìn)行捕捉，即光學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。在這種技術(shù)中，人們不必與相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行直接接觸，通過PC對(duì)各種圖像信息進(jìn)行處理，對(duì)人類臉部、頭部或是姿態(tài)等進(jìn)行識(shí)別分析，進(jìn)而完成對(duì)各種輔助設(shè)備的控制工作。

在智能輪椅的設(shè)計(jì)方面，光學(xué)技術(shù)有較多的應(yīng)用。例如，頭部控制智能輪椅。這種頭部控制的人機(jī)接口是結(jié)合了視線和頭部姿態(tài)兩方面的人機(jī)接口。通過雙目視覺等技術(shù)對(duì)人類意圖進(jìn)行判斷，最終控制輪椅的運(yùn)行狀態(tài)。此外，我們還可以利用手勢(shì)進(jìn)行輪椅控制，這種方法需要我們預(yù)先設(shè)定好各種手勢(shì)代表的不同指令，例如，手部的旋轉(zhuǎn)可以調(diào)整輪椅的前進(jìn)方向，手部左右擺動(dòng)可以調(diào)整輪椅的速度等。當(dāng)然，這種手部操控的方式只能在簡(jiǎn)單的條件下適應(yīng)良好，而在面臨較為復(fù)雜的環(huán)境時(shí)，其操作的正確率和速度尚且無法滿足人們的需求。

5.聲學(xué)技術(shù)

語言作為人類日常表達(dá)中最普遍和簡(jiǎn)單的一種方法，被人們所廣泛使用。對(duì)殘疾人而言，利用語音進(jìn)行人機(jī)交互也是一種極為方便的模式。一些肢體殘疾者尤其是下肢殘疾者在生活中較為常用的工具就是輪椅。智能輪椅的開發(fā)為這類人群的生活帶來巨大改變。例如，能夠采用聲控方式進(jìn)行操控的智能輪椅的問世，為許多殘疾人士帶來了福音。其通過自身的感應(yīng)裝置，對(duì)殘疾人發(fā)出的指令進(jìn)行識(shí)別，并依據(jù)這些指令進(jìn)行運(yùn)行、停止等操作。其中，語音識(shí)別技術(shù)也是智能輪椅技術(shù)中的一大難點(diǎn)。語音識(shí)別系統(tǒng)需要排除外界的各種干擾，最終只接受其使用者發(fā)出的指令。這種系統(tǒng)存在一個(gè)巨大缺陷，殘疾人在使用時(shí)必須同時(shí)佩戴相關(guān)的收音設(shè)備，而一些殘疾人手部無法完成這一行為。面對(duì)這種情況，我們的研究人員設(shè)計(jì)出一種無需佩戴的收音設(shè)備，適合此類人群的使用。例如，我國(guó)某大學(xué)研究出一種智能的語音人機(jī)交互輪椅。研究人員進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)先設(shè)定好一些指令，當(dāng)人類說出相關(guān)的字眼時(shí)，智能輪椅便可以通過對(duì)這些語音的識(shí)別掌握使用者的意圖，從而完成相應(yīng)的操作。當(dāng)然，這種技術(shù)中也存在一定問題，比如對(duì)一些發(fā)聲困難的殘疾人而言，操作這種智能輪椅顯然是一件不可能完成的事情。智能輪椅使用對(duì)象具有一定局限性，因此，需要我們的研究人員將系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行升級(jí)等操作。另一個(gè)問題是關(guān)于語音識(shí)別這一方面，當(dāng)殘疾人所處環(huán)境復(fù)雜時(shí)，智能輪椅可能無法準(zhǔn)確的獲取到使用者發(fā)出的指令，這種情況可能導(dǎo)致語音控制系統(tǒng)對(duì)使用者的意圖進(jìn)行了錯(cuò)誤的解讀，從而執(zhí)行了錯(cuò)誤的指令。由于使用者所處環(huán)境的路況可能較為復(fù)雜，錯(cuò)誤的指令可能會(huì)導(dǎo)致使用者的安全受到危害。

6.人機(jī)接口的開發(fā)難點(diǎn)

計(jì)算機(jī)是一種功能強(qiáng)大的設(shè)備，其計(jì)算能力以及其他功能都很出色。但是就智能方面而言其和人類相比還存在很大差距。例如，人機(jī)交流方面存在障礙。盡管在聲學(xué)光學(xué)等方面的人機(jī)交互技術(shù)已經(jīng)取得了一些成就，但是其技術(shù)水平還不是很完備。無論是光學(xué)聲學(xué)還是其他種類的人機(jī)交互的技術(shù)中，系統(tǒng)對(duì)人類意圖的識(shí)別仍存在很大難度。外界環(huán)境中總有一些研究人員設(shè)計(jì)時(shí)無法預(yù)測(cè)到的實(shí)際問題，面對(duì)這些情況我們的人機(jī)交互系統(tǒng)能否很好的工作是無法保證的。下面將以為殘疾人開發(fā)的智能輪椅為例，就其中存在的問題進(jìn)行探討。

第一，手部控制方式中存在的問題。很多情況下，智能輪椅中的系統(tǒng)不能準(zhǔn)確的獲取殘疾人的指令。而且在日常生活中，殘疾人在進(jìn)行智能輪椅的操作時(shí)，不便做出一些異于常人的舉動(dòng)，這些方面的問題在研究人員進(jìn)行智能輪椅的開發(fā)工作中都應(yīng)認(rèn)真考慮，最終設(shè)計(jì)出一種自然化的智能輪椅。

第二，視覺控制方式中存在的問題。由于外界環(huán)境的不確定性，導(dǎo)致不同光照的條件下，人機(jī)接口對(duì)各類光學(xué)信息的獲取存在很多問題。同時(shí)，在復(fù)雜條件下機(jī)器對(duì)人類面部及視線姿態(tài)的識(shí)別準(zhǔn)確性大幅度下降。因此，智能輪椅不能準(zhǔn)確的獲得人類意圖并執(zhí)行錯(cuò)誤的指令，最終導(dǎo)致人機(jī)交互系統(tǒng)不能很好的服務(wù)于殘疾人。

7.結(jié)論

傳統(tǒng)技術(shù)僅能滿足一些輕度殘疾者的需要，對(duì)癱瘓、肢體殘缺的嚴(yán)重殘疾患者沒有很大意義。隨著PC技術(shù)的進(jìn)步，為解決這一問題帶來了希望的曙光。我們可以通過各種人機(jī)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)殘疾人生活的輔助，例如生理的電信號(hào)、虛擬現(xiàn)實(shí)、電磁波、聲學(xué)及光學(xué)等技術(shù)。