結合腦波控制、頭控、眼控、吹控之掃瞄式人機介面研製與應用
The designs and applications of scanning
interface with brain wave controller, head control system, eye-tracking
devices, and blow control
執行期間：
NSC 99-2221-E-035 -088 -MY3
Keywords： human-machine
interface, brain wave controller, eye-tracking devices, head control system,
scanning keyboard
關鍵詞：人機介面、腦波耳機控制、瞳位追蹤器、頭控系統、掃瞄鍵盤
“結合腦波控制、頭控、眼控、吹控之掃瞄式人機介面研製與應用”為一服務與研究並重的研究計畫，其目的在於改良智慧型創新人機介面，以應用於輔具平台上，亦即於掃瞄式人機介面上整合腦波耳機控制、瞳位追蹤器、頭控系統、眨眼控制系統、吹控系統等人機界面，以利病患或復健者與外界溝通或環境控制。本計畫中所開發的掃瞄式人機界面，我們將以重度癱瘓、視障或急診病床的病人為使用對象，即使他們四肢無法活動，語言表達困難，全身只剩下兩眼或頭部可以轉動，只要意識清楚，掃瞄鍵盤之人機界面將會是他們與外界溝通的最佳管道。
目前逢甲大學自動控制系研發團隊已研發出瞳位追蹤器、頭控系統、眨眼控制系統、吹控系統、掃瞄鍵盤，並整合掃瞄式多媒體版算數遊戲、掃瞄式作曲小幫手、掃瞄式答題小幫手、掃瞄式作曲小幫手等人機界面，目前在一般正常人操作時，都有不錯的性能表現，但是由於重度癱瘓的病友雙眼凝視能力常遜於正常人，頭部轉動不靈活，又無法即時表達出其感受與需求，因此也使得現有的人機界面系統能否順利應用於病友身上，並發揮其功能，仍需要進一步努力。因此我們一方面要改良現有的腦波耳機人機界面系統，一方面也透過醫院、病友協會、慈善及殘障團體等來篩選合適的使用人選，並配合醫療專業人員在臨床的評估與訓練，來進行研究與推廣。這些本土研發的人機界面系統在計畫結束時必將會呈現成功的案例，並公開發表，如此可使後繼的使用者產生激勵作用與建立對這些本土研發的人機界面系統之信心。
本研究計畫在第一年中，將致力於開發出腦波耳機、掃瞄滑鼠與掃描式鍵盤之結合，可提供言語障礙或口齒不清之患者透過腦波耳機、掃描滑鼠或掃描鍵盤操作電腦、打字、上網等，使病人可自主性表達自己的需求，同時考慮病患本身身體控制的狀態，難以準確操作鍵盤或滑鼠，故本研究設計只要使用一個或兩個按鍵，即可讓老年人操作滑鼠或鍵盤，並加入發音功能，讓病患操作時，有語音的引導協助，不必一直緊盯著螢幕，讓使用上更為輕鬆。其目標是放在能服務病友累計達50人次(本計畫核准專任助理經費時)或12人次(無專任助理經費時)以上。
第二年，改良腦波耳機與掃瞄式鍵盤程式，於電腦螢幕上建立一虛擬鍵盤，參考中文字組成的特性，依其規則掃瞄不同區塊的注音符號，將掃描到的區塊以紅色框框圈出，並發出「ㄅ、ㄆ、ㄇ…」掃描到注音符號的聲音，使用單鍵時，可讓此系統選取自動掃描模式，若使用兩個按鍵，作為左右鍵，則可讓右鍵作為選擇鍵的功能，左鍵作為確認的功能，即可幫助患者將文字打出。希望藉由第一年的不斷測試，而在本年度確定改善的方法並予以整合。其目標是本土研發的人機界面能服務病友累計達100人次(本計畫核准專任助理經費時)或24人次(無專任助理經費時)以上。
第三年，改良合乎病友使用的腦波耳機與掃描滑鼠程式，於螢幕上建立一個小選單，分為方向與功能選單兩種，方向選單提供滑鼠移動方向位置的選擇，而功能選單可讓使用者執行左鍵點選、雙擊、右鍵點選等…功能，可幫助患者順利使用滑鼠，本研究亦與不同之適用個案者合作，使其可試用於更多的患者。其目標是放在能服務病友累計達150人次(本計畫核准專任助理經費時)或36人次(無專任助理經費時)以上，並能有重度癱瘓或急診病床之病友使這些本土研發的人機界面用系統與外界溝通或上網。
本計畫工作分工如下：
一、
由逢甲大學自動控制系研發團隊執行應用於重度癱瘓患者之人機介面改良與維護。
二、
由中華民國運動元神經疾病病友協會、台中特殊教育學校、和美實驗學校、中區復健輔助器材研發中心執行病友使用情形追蹤與病友家屬之意見調查。
三、
由大寶科技提供其所代理之Neurosky公司之 NeuroskyResearch kits 學術研究腦波儀平台與Mindset
Brainwave Headset 腦波耳機之技術支援。