本發(fā)明涉及心理學(xué)中操作動(dòng)作誘發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種操作動(dòng)作手勢(shì)誘發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

日常生活中，人們需要操作大量的物體，產(chǎn)生不同的操作手勢(shì)動(dòng)作，其中的操作動(dòng)作是指人在抓握或使用物體時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)作，是人與物體交互的主要途徑。操作動(dòng)作的研究對(duì)于探究操作動(dòng)作信息在物體表征中的作用，以及人與外界進(jìn)行交互的機(jī)制具有重要意義。在心理學(xué)關(guān)于操作動(dòng)作的研究中，需要有效地誘發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的操作動(dòng)作，才能研究操作動(dòng)作表征和執(zhí)行的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制。前人的研究已經(jīng)根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中的具體物體，抽取出關(guān)鍵的物體特征，制作相應(yīng)的操作動(dòng)作手勢(shì)誘發(fā)模型，來引導(dǎo)被試產(chǎn)生使用特定物體時(shí)的動(dòng)作(bub,masson&cree,2008；bub&masson,2010,2012)，包括抓握、捏取等手勢(shì)動(dòng)作。但是這些研究中更加關(guān)注所誘發(fā)的手勢(shì)的形態(tài)，通過模具誘發(fā)的手勢(shì)的視覺形態(tài)來啟動(dòng)相應(yīng)的操作動(dòng)作系統(tǒng)，而沒有關(guān)注模具是否有效地誘發(fā)了操作動(dòng)作以及被試在操作物體時(shí)的體驗(yàn)。因此，為了有效地誘發(fā)被試的操作動(dòng)作和操作體驗(yàn)，有必要設(shè)計(jì)更有針對(duì)性的手勢(shì)誘發(fā)模具，并且建立標(biāo)準(zhǔn)化的多維度手勢(shì)庫(kù)來檢驗(yàn)被試是否確實(shí)產(chǎn)生了相應(yīng)的操作動(dòng)作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種同時(shí)具有誘發(fā)操作動(dòng)作和增強(qiáng)被試體驗(yàn)感的操作動(dòng)作手勢(shì)誘發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)及其方法，用于檢驗(yàn)誘發(fā)的操作手勢(shì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，從而研究產(chǎn)生相關(guān)操作動(dòng)作的認(rèn)知機(jī)制。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供了一種操作動(dòng)作手勢(shì)誘發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)，包括誘發(fā)手勢(shì)模具、手勢(shì)檢測(cè)裝置及內(nèi)嵌于一計(jì)算機(jī)中的手勢(shì)庫(kù)模塊和手勢(shì)分析模塊，所述檢測(cè)裝置包括用于測(cè)量被試操作模具時(shí)的手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡檢測(cè)儀、手部肌電反應(yīng)檢測(cè)儀和手部作用力傳感器，所述手勢(shì)分析模塊接收所述檢測(cè)裝置所采集到的被試手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡、手部肌電反應(yīng)和手部作用力的信號(hào)，并對(duì)所采集信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得手勢(shì)操作動(dòng)作資料，所述手勢(shì)庫(kù)模塊與所述手勢(shì)分析模塊連接，用于存儲(chǔ)所述誘發(fā)手勢(shì)模具所誘發(fā)的操作動(dòng)作手勢(shì)資料。

所述系統(tǒng)還包括一內(nèi)嵌于計(jì)算機(jī)中的手勢(shì)識(shí)別模塊，其分別與所述手勢(shì)分析模塊、手勢(shì)庫(kù)模塊連接，所述手勢(shì)識(shí)別模塊將所采集的被試手勢(shì)誘發(fā)資料與所述手勢(shì)庫(kù)模塊中存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)操作動(dòng)作手勢(shì)資料進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別被試的手部動(dòng)作及動(dòng)作意圖。

所述手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡檢測(cè)儀為穿戴于被試手部的數(shù)據(jù)手套。

所述的手部肌電反應(yīng)檢測(cè)儀為多導(dǎo)生理儀，用于記錄被試手部的肌電反應(yīng)。

所述的誘發(fā)手勢(shì)模具包括抓握手勢(shì)模具、夾持手勢(shì)模具、旋轉(zhuǎn)操作手勢(shì)模具、手持式滑動(dòng)手勢(shì)模具、按鍵手勢(shì)模具、抓握扳機(jī)手勢(shì)模具、扳動(dòng)手勢(shì)模具和觸屏滑動(dòng)手勢(shì)模具中的一種或幾種的組合。

所述手部作用力傳感器包括壓力傳感器和拉力傳感器，壓力傳感器設(shè)置于所述誘發(fā)手勢(shì)模具上的手部按壓位置，拉力傳感器設(shè)置于所述誘發(fā)手勢(shì)模具的回彈裝置上。

各種所述誘發(fā)手勢(shì)模具的手部接觸部位設(shè)有防滑層。

所述防滑層為軟橡膠層，其上成型有多個(gè)防滑凸起。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種操作動(dòng)作手勢(shì)誘發(fā)檢測(cè)方法，所述方法包括如下：

步驟一、建立多種誘發(fā)手勢(shì)模具；

步驟二、逐一采用各種誘發(fā)手勢(shì)模具誘發(fā)多維度手勢(shì)操作動(dòng)作，并通過檢測(cè)裝置采集被試在操作誘發(fā)手勢(shì)模具時(shí)所產(chǎn)生的手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡、手部肌電反應(yīng)和手部作用力信號(hào)；

步驟三、將檢測(cè)裝置所采集到的信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算中的手勢(shì)分析模塊中，手勢(shì)分析模塊對(duì)所采集信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得操作動(dòng)作手勢(shì)資料；

步驟四、將所獲得的與各種誘發(fā)手勢(shì)模具相對(duì)應(yīng)的操作動(dòng)作手勢(shì)資料存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中的手勢(shì)庫(kù)模塊中，形成操作動(dòng)作手勢(shì)的多維度手勢(shì)庫(kù)。

所述方法還包括對(duì)被試進(jìn)行手勢(shì)操作動(dòng)作的識(shí)別步驟，其具體方法是：在計(jì)算機(jī)中建立手勢(shì)識(shí)別模塊，通過手勢(shì)識(shí)別模塊接收手勢(shì)分析模塊所采集的手勢(shì)信號(hào)的分析數(shù)據(jù)，將分析數(shù)據(jù)與所建立的多維度手勢(shì)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)手勢(shì)操作動(dòng)作資料進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別被試的手部動(dòng)作及動(dòng)作意圖。

本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

a.本發(fā)明建立多種誘發(fā)手勢(shì)模具，使被試通過逐一對(duì)誘發(fā)手勢(shì)模具進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)手勢(shì)操作動(dòng)作，檢測(cè)裝置對(duì)被試所產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)化手勢(shì)操作動(dòng)作進(jìn)行信號(hào)采集，手勢(shì)分析模塊對(duì)所采集信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得每種誘發(fā)手勢(shì)模具的標(biāo)準(zhǔn)化手勢(shì)資料，從而建立起多維度的手勢(shì)庫(kù)，存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。在被試產(chǎn)生一個(gè)操作動(dòng)作后，計(jì)算機(jī)可以通過所建立的多維度的手勢(shì)庫(kù)及所采集到的被試的手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡、手部肌電反應(yīng)、手部作用力的信號(hào)來識(shí)別被試的手部動(dòng)作及動(dòng)作意圖。

b.本發(fā)明通過建立多種手勢(shì)誘發(fā)模具的手勢(shì)庫(kù)，根據(jù)被試操作誘發(fā)模具時(shí)的手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡、手部肌電反應(yīng)和手部作用力大小，通過手勢(shì)識(shí)別模塊可以判斷出被試是否正確地產(chǎn)生了預(yù)期的操作動(dòng)作，在此基礎(chǔ)上習(xí)得標(biāo)準(zhǔn)化的動(dòng)作，從而研究產(chǎn)生、學(xué)習(xí)這些操作動(dòng)作的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式，下面將對(duì)具體實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供的操作動(dòng)作手勢(shì)誘發(fā)系統(tǒng)組成框圖；

圖2為本發(fā)明所提供的第一種抓握動(dòng)作手勢(shì)誘發(fā)模具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所提供的第二種抓握動(dòng)作手勢(shì)誘發(fā)模具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明所提供的夾持手勢(shì)誘發(fā)模具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明所提供的旋轉(zhuǎn)操作手勢(shì)誘發(fā)模具結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-抓握主體；2-壓力傳感器，3-平面底座，4-支撐桿，5-合頁(yè)，6-夾持板，7-彈簧，8-底板，9-支撐板，10-旋鈕，11-防滑層。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種操作動(dòng)作手勢(shì)誘發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)，包括誘發(fā)手勢(shì)模具、檢測(cè)裝置及內(nèi)嵌于一計(jì)算機(jī)中的手勢(shì)分析模塊和手勢(shì)庫(kù)模塊，其中的檢測(cè)裝置包括用于測(cè)量手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡檢測(cè)儀、手部肌電反應(yīng)檢測(cè)儀和手部作用力傳感器，其中，手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡檢測(cè)儀優(yōu)選為穿戴于被試手部的數(shù)據(jù)手套，手部肌電反應(yīng)儀為多導(dǎo)生理儀，手部作用力傳感器包括壓力傳感器和拉力傳感器，壓力傳感器設(shè)置于誘發(fā)手勢(shì)模具上的手部按壓位置，拉力傳感器設(shè)置于誘發(fā)手勢(shì)模具的回彈裝置上；其中的手勢(shì)分析模塊接收檢測(cè)裝置所采集到的被試手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡、手部肌電反應(yīng)和手部作用力的信號(hào)，并對(duì)所采集信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得手勢(shì)操作動(dòng)作資料，手勢(shì)庫(kù)模塊與手勢(shì)分析模塊連接，用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的各種手勢(shì)操作動(dòng)作資料。

通過建立各種誘發(fā)手勢(shì)模具，被試在對(duì)誘發(fā)手勢(shì)模具施加標(biāo)準(zhǔn)的操作動(dòng)作的過程中，在手勢(shì)庫(kù)模塊中形成標(biāo)準(zhǔn)化操作動(dòng)作手勢(shì)庫(kù)，多種不同結(jié)構(gòu)的誘發(fā)手勢(shì)模具可以有效地誘發(fā)操作動(dòng)作手勢(shì)以及被試在操作物體時(shí)的體驗(yàn)。

建立標(biāo)準(zhǔn)化的手勢(shì)庫(kù)后，利用所建立的手勢(shì)庫(kù)可以識(shí)別被試的手部動(dòng)作和動(dòng)作意圖。為達(dá)到這一目的，本發(fā)明還在系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)中內(nèi)嵌有手勢(shì)識(shí)別模塊，其分別與手勢(shì)分析模塊、手勢(shì)庫(kù)模塊連接，手勢(shì)識(shí)別模塊將所采集的被試操作動(dòng)作手勢(shì)資料與手勢(shì)庫(kù)模塊中存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)操作動(dòng)作手勢(shì)資料進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別被試的手部動(dòng)作及動(dòng)作意圖。

其中的誘發(fā)手勢(shì)模具包括抓握手勢(shì)模具、夾持手勢(shì)模具、旋轉(zhuǎn)操作手勢(shì)模具、手持式滑動(dòng)手勢(shì)模具、按鍵手勢(shì)模具、抓握扳機(jī)手勢(shì)模具、扳動(dòng)手勢(shì)模具和觸屏滑動(dòng)手勢(shì)模具中的一種或幾種的組合。可以針對(duì)每種誘發(fā)手勢(shì)模具進(jìn)行獨(dú)立操作，建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)操作動(dòng)作手勢(shì)庫(kù)。

下面以抓握手勢(shì)模具為例進(jìn)行說明。

圖2中的抓握手勢(shì)模具包括抓握主體1，抓握主體1上設(shè)有用于檢測(cè)被試握力的壓力傳感器2。其中圖2中的抓握主體1的截面為圓柱形，當(dāng)然還可以為三棱柱形或四棱柱形等多種結(jié)構(gòu)，圖中未具體示出。壓力傳感器2安裝在抓握主體1的表面上，當(dāng)用手握住抓握主體時(shí)，壓力傳感器會(huì)采集到被試手部的壓力信號(hào)，獲得被試的握力。

抓握主體可以為如圖2所示的立式放置結(jié)構(gòu)，還可以為圖3所示水平放置結(jié)構(gòu)，每種放置方式均可以設(shè)置多種尺寸，比如采用圖2所示的立式結(jié)構(gòu)時(shí)，可以根據(jù)模仿真實(shí)物體的功能尺寸設(shè)定圓柱體的高度和直徑尺寸；比如可以設(shè)定高度15cm、直徑10cm，用于誘發(fā)水平方向的大體積抓握動(dòng)作；設(shè)定高度15cm、直徑3cm，用于誘發(fā)水平方向的中等體積抓握動(dòng)作；設(shè)定高度5cm、直徑1cm，用于誘發(fā)水平方向的精細(xì)抓握動(dòng)作等等多種規(guī)格的模型。

通過被試穿戴的數(shù)據(jù)手套檢測(cè)被試的手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡，形成相應(yīng)的手勢(shì)形態(tài)和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，通過多導(dǎo)生理儀檢測(cè)被試在進(jìn)行抓握各種不同模具時(shí)的手部肌電反應(yīng)，通過壓力傳感器記錄被試在進(jìn)行抓握時(shí)的手部作用力，從而建立起對(duì)應(yīng)的多維度標(biāo)準(zhǔn)抓握手勢(shì)動(dòng)作庫(kù)，用于后期對(duì)被試進(jìn)行抓握動(dòng)作的手勢(shì)識(shí)別，準(zhǔn)確獲知被試的手部動(dòng)作及動(dòng)作意圖，以利于研究產(chǎn)生相關(guān)操作動(dòng)作的認(rèn)知機(jī)制。

為了增強(qiáng)被試的體驗(yàn)效果，本發(fā)明在圖5中的誘發(fā)手勢(shì)模具的手勢(shì)接觸部位設(shè)置了防滑層，優(yōu)選的防滑層為軟橡膠層，其上成型有多個(gè)防滑凸起，更有利于實(shí)現(xiàn)操作手勢(shì)的準(zhǔn)確性，建立更加有效的手勢(shì)庫(kù)。

其中圖4所示為夾持手勢(shì)誘發(fā)模具，其包括兩夾持板6，兩夾持板6的端部通過合頁(yè)5連接，在靠近兩夾持板6的另一端，在二者之間設(shè)置了彈簧7，彈簧7的作用可以使兩夾持板形成一夾持角度，在彈簧7的一端設(shè)有壓力傳感器2，被試用手?jǐn)D壓兩夾持板時(shí)，彈簧7受到擠壓作用，彈簧7所受擠壓作用力被傳導(dǎo)給壓力傳感器2，壓力傳感器2采集壓力信號(hào)，并傳輸給計(jì)算機(jī)中的手勢(shì)分析模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立標(biāo)準(zhǔn)夾持手勢(shì)庫(kù)或依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)夾持手勢(shì)庫(kù)對(duì)被試操作手勢(shì)進(jìn)行識(shí)別，獲知被試的操作動(dòng)作意向。

圖5所示為旋轉(zhuǎn)手勢(shì)誘發(fā)模具，其包括垂直固定于底板8上的支撐板9，支撐板9上設(shè)置一旋鈕10，旋鈕10的底部設(shè)置一彈簧7，彈簧7的一端與旋鈕10連接，其另一端設(shè)置一壓力傳感器2，同時(shí)在旋鈕10的外側(cè)面設(shè)有防滑層11，當(dāng)被試正反向旋轉(zhuǎn)旋鈕10時(shí)，可以使旋鈕10帶動(dòng)彈簧7實(shí)現(xiàn)拉伸和壓縮，從而可以使壓力傳感器2獲得這一壓力信號(hào)，并傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)手勢(shì)數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于其它手勢(shì)模具同樣可以采用本發(fā)明所提供的系統(tǒng)進(jìn)行誘發(fā)和檢測(cè)，建立對(duì)應(yīng)的手勢(shì)庫(kù)，這里就不再贅述。

本發(fā)明還提供了一種操作動(dòng)作手勢(shì)誘發(fā)檢測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟一、建立多種誘發(fā)手勢(shì)模具，每種模具可以按照相應(yīng)的目的進(jìn)行操作。

步驟二、逐一采用各種誘發(fā)手勢(shì)模具誘發(fā)多維度手勢(shì)操作動(dòng)作，并通過檢測(cè)裝置采集被試在操作誘發(fā)手勢(shì)模具時(shí)所產(chǎn)生的手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡、手部肌電反應(yīng)和手部作用力信號(hào)。

被試可以采用標(biāo)準(zhǔn)的操作手勢(shì)動(dòng)作施加到誘發(fā)手勢(shì)模具上，對(duì)每個(gè)操作手勢(shì)動(dòng)作進(jìn)行逐一檢測(cè)，獲得每種操作手勢(shì)所產(chǎn)生的手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡、手部肌電反應(yīng)和手部作用力信號(hào)。

步驟三、將檢測(cè)裝置所采集到的信號(hào)逐一傳輸?shù)接?jì)算中的手勢(shì)分析模塊中，手勢(shì)分析模塊對(duì)所采集信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得操作動(dòng)作手勢(shì)資料。

步驟四、將所獲得的與各種誘發(fā)手勢(shì)模具相對(duì)應(yīng)的手勢(shì)資料存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中的手勢(shì)庫(kù)模塊中，形成操作動(dòng)作手勢(shì)的多維度手勢(shì)庫(kù)。

通過上述四個(gè)步驟可以對(duì)多種誘發(fā)手勢(shì)模具檢測(cè)，建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的多維度手勢(shì)庫(kù)。

更優(yōu)選地，在建立標(biāo)準(zhǔn)化多維度手勢(shì)庫(kù)的基礎(chǔ)上，還包括對(duì)被試的手勢(shì)操作動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別的步驟，具體方法是：在計(jì)算機(jī)中建立手勢(shì)識(shí)別模塊，手勢(shì)識(shí)別模塊接收手勢(shì)分析模塊對(duì)所采集手勢(shì)信號(hào)的分析數(shù)據(jù)，將分析數(shù)據(jù)與所建立的多維度手勢(shì)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)手勢(shì)操作動(dòng)作誘發(fā)資料進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別被試的手部動(dòng)作及動(dòng)作意圖。

通過建立多種手勢(shì)誘發(fā)模具的手勢(shì)庫(kù)，根據(jù)被試操作模具時(shí)的手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡、手部肌電變化和手部作用力大小，通過手勢(shì)識(shí)別模塊可以判斷出被試是否正確地產(chǎn)生了預(yù)期的操作動(dòng)作，在此基礎(chǔ)上習(xí)得標(biāo)準(zhǔn)化的動(dòng)作，從而研究產(chǎn)生、學(xué)習(xí)這些操作動(dòng)作的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。