Motor Intention Based Training and Discrimination System

基于运动意图的训练和判别系统

基本信息

  • 批准号:
    7404297
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 18.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-01-15 至 2009-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The objective is to design, build, and clinically assess an assistive device, PediAccess", which will improve augmentative alternative communication for children with compromised speech and motor function due to cerebral palsy (CP). Speech affects education, communication with family and clinicians, and societal participation. This project will focus on children with CP who cannot speak and have compromised upper extremity motor control that impedes effective use of a standard computer for communication. Some AAC devices currently exist, but all have significant limitations. Some examples include: a simple board that requires the user to gaze at answers; a reflective forehead worn marker that uses head movement and dwell time to move a cursor and select options; a screen that continually cycles highlighted options and waits for a push button triggered by the hand or head to select the option when highlighted; and multiple choice touch screens. While these devices have shown some efficacy to improve communication, they can be slow to navigate, may not be cosmetically acceptable, struggle to maintain calibration, and do not take full advantage of potential degrees of freedom (DOF) remaining for control. Additionally, once communication is lost, a computer typically becomes the interface between cognitive speech intention and fabricated speech output. The hands provide an intuitive method for the computer control interface layer. While a user may not have dexterous motor control required to use a touch screen, they may have enough gross motor function to detect desired arm endpoint (hand) direction. In other words, there may be repeatable patterns of motion in the hand, forearm, upper arm, and shoulder that can be used to detect desired hand direction. PediAccess will utilize remaining voluntary control to detect desired hand direction to navigate through a communication matrix. Furthermore, the user will not need to learn an unconventional control method; navigation through a visual communication matrix will be synergistically mapped to their desired endpoint movements by exploiting repeatable upper extremity motion patterns. The proposed PediAccess will provide a compact, wireless, wearable system to improve the speed and accuracy at which children affected by motor and speech impairments can communicate. The device will utilize comfortable, wearable, sensing technology to detect user arm endpoint intention. The system will employ motion sensors including accelerometers and gyroscopes and a Bluetooth radio transceiver and the wireless design will increase safety and allow comfortable wear for long periods of time. Motion will be wirelessly transmitted to a base station tablet computer. Software will collect and process data and provide a visual communication matrix with provided user selectable responses. Quantitative data and coordination patterns processed from the motion sensors will be used as inputs to train and test an algorithm to detect endpoint intention. Algorithms will translate endpoint intention to communication matrix commands.
描述(由申请人提供):目标是设计、构建和临床评估辅助设备 PediAccess,该设备将改善因脑瘫 (CP) 导致言语和运动功能受损的儿童的增强替代沟通。言语影响教育、与家人和临床医生的沟通以及社会参与 该项目将重点关注无法说话且上肢运动控制能力受损而妨碍有效使用标准计算机进行沟通的脑瘫儿童。目前存在一些设备,但都有很大的局限性:一个简单的板,需要用户注视答案;一个反光的额头佩戴标记,它使用头部移动和停留时间来移动光标并连续选择选项;循环突出显示的选项并等待手或头触发的按钮来选择突出显示的选项;虽然这些设备在改善沟通方面显示出一定的功效,但它们的导航速度可能很慢,而且可能不美观。可以接受,难以保持校准,并且没有充分利用潜力剩余的控制自由度 (DOF)。此外,一旦失去通信,计算机通常会成为认知语音意图和捏造的语音输出之间的接口。双手为计算机控制界面层提供了直观的方法。虽然用户可能不具备使用触摸屏所需的灵巧运动控制,但他们可能具有足够的粗大运动功能来检测所需的手臂端点(手)方向。换句话说,手、前臂、上臂和肩部可能存在可重复的运动模式,可用于检测期望的手方向。 PediAccess 将利用剩余的自愿控制来检测所需的手部方向,以通过通信矩阵进行导航。而且,用户不需要学习非常规的控制方法;通过视觉通信矩阵的导航将通过利用可重复的上肢运动模式协同映射到其所需的端点运动。拟议的 PediAccess 将提供一种紧凑、无线、可穿戴系统,以提高受运动和言语障碍影响的儿童的沟通速度和准确性。该设备将利用舒适、可穿戴的传感技术来检测用户手臂端点的意图。该系统将采用运动传感器,包括加速度计和陀螺仪以及蓝牙无线电收发器,无线设计将提高安全性并允许长时间舒适佩戴。运动将被无线传输到基站平板电脑。软件将收集和处理数据,并提供一个视觉通信矩阵,其中包含用户可选择的响应。从运动传感器处理的定量数据和协调模式将用作训练和测试检测端点意图的算法的输入。算法会将端点意图转换为通信矩阵命令。

项目成果

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