[发明专利]从神经肌肉活动测量中导出控制信号的自适应系统

说明书

调整将传感器信号与用于控制装置的运行的控制信号相关联的控制映射的方法和装置。该方法包括：获得装置运行的第一状态信息；将第一状态信息作为输入提供给与装置运行相关联的意图模型并获得相应的第一意图模型输出；将从用户记录的多个神经肌肉信号和/或从神经肌肉信号导出的信号作为输入提供给第一控制映射并获得相应的第一控制映射输出；以及使用提供给第一控制映射的输入和第一意图模型输出来更新第一控制映射以获得第二控制映射。

相关申请的交叉引用

本申请基于35 U.S.C.§119(e)要求2016年7月25日提交的名称为“用于从肌肉或运动单元活动的测量中导出控制信号的自适应系统(ADAPTIVE SYSTEM FOR DERIVINGCONTROL SIGNALS FROM MEASUREMENTS OF MUSCLE OR MOTOR UNIT ACTIVITY)”的第62/366,427号美国临时专利申请的权益，其全部内容通过引用的方式并入本文。

背景技术

存在通过无线肌电用户接口控制计算机系统的技术。在一种这样的方法中，用户佩戴尺寸适合于围绕用户的前臂或手腕的带子。该带子包括被布置为通过感测用户的肌肉活动来检测手和/或手指手势的肌电传感器。通常，可穿戴带子包括接收感测的信号并将其转换成电子控制信号的处理能力，然后将电子控制信号(无线地或以其他方式)传送到被控制的装置，例如，计算机、一些其他便携式电子装置、在这样的装置上执行的应用程序等。

另外，研究大脑-计算机接口(BCI)(也称为脑机接口(BMI)、思维-机器接口(MMI)或直接神经接口(DNI))的研究已经表明在增强的或有线的大脑与外部装置之间建立直接通信路径。BCI通常涉及研究、映射、辅助、增强或修复人类认知或感觉运动功能。

发明内容

一些传统的大脑控制接口使用从大脑中的皮层神经元直接记录的信号来提供对装置的自适应控制。一些实施例涉及在不使用皮层接口的情况下提供对装置的增强的自适应控制。相反，一些实施例涉及使用神经肌肉传感器记录神经肌肉信号的连续时间序列的系统。神经肌肉信号作为前端提供给自适应控制系统以控制装置。神经肌肉信号还可以与关于用户通常如何控制装置的信息组合使用以训练将神经肌肉信号与预期的控制动作相关联的统计模型。

控制诸如计算机游戏的游戏控制器等装置通常需要用户学习如何与装置上的不同控件进行交互以在计算机游戏中产生期望的动作。基于装置如何被编程为将用户与装置的交互转换为控制信号来限制用户可以如何与装置交互以执行期望的动作。例如，控制计算机游戏中计算机生成的图像在显示器上运动的方向的操纵杆游戏控制器可以被编程为当用户向右推动操纵杆时产生第一控制信号，并且当用户向左推动操纵杆时产生第二控制信号。控制装置生成的相应控制信号被提供给计算机以控制计算机生成的图像运动的方向。发明人已经认识并理解到，需要用户学习装置操作的现有控制系统是不灵活的，并且通常不能适应用户更喜欢与装置交互的方式。一些实施例涉及一种训练控制系统以将用户特定的身体运动转换成控制装置的控制信号的技术。这些实施例提供了高度可配置的控制接口，该控制接口使得不同的用户能够根据他们的偏好来控制装置，并且没有装置制造商施加在控制装置上的限制。

一些实施例涉及一种从肌肉或运动单位活动的测量导出控制信号的自适应系统。当用户控制(例如，计算机应用程序或其他效应器)时，系统基于神经肌肉活动的测量来调整用户意图的统计模型。在一些实施例中，当从多个传感器接收神经肌肉活动数据时，控制映射实时地或基本上实时地计算控制信号。

在一些实施例中，计算机被编程为执行一个或多个信号处理算法，该算法将传感器信号的时间序列映射到计算机作为输入向效应器(例如，用户接口程序)提供的控制信号。在用户执行任务时动态更新基于任务特定信息对用户意图建模的意图模型，以改进从传感器信号到控制信号的控制映射。在一些实施例中，通过对预期信号的估计进行回归或分类分析以将传感器信号分别映射到连续或离散输入，从而基于收集的数据调整控制映射。在一些实施例中，得到的自适应控制映射提供提高的控制保真度、减少的等效控制所需的用户努力，并允许适应用户的信号行为的变化。