Så styr du datorn med ögonen

Med ett par speciella glasögon och en mobil pc kan du ljudlöst kommunicera med andra människor enbart genom att vicka eller vrida lite på huvudet. Nästa steg i utvecklingen blir pupillstyrning. Användningsområdena för ögonstyrning är oändliga.

En ljudlös knyck med huvudet och du ser kartan framför dig i luften. De andras positioner blinkar röda. En liten rörelse med käken och du tar en bild med kameran. Alla andra ser bilden också. Du rör lite på huvudet och markören pekar ut fönstret. En ny, ljudlös rörelse markerar fönstret i bilden. Du flyttar markören till symbolen för krypskytt och klickar. Alla andra ser det direkt och kommer till din undsättning. Alltihop sker utan att du har tagit händerna från vapnet eller ögonen från fönstret!

Låter det som hämtat direkt från ett dataspel eller en science fiction-film? Det är det inte. Det är så här USA:s försvar har tänkt sig kommunikationen på slagfältet i framtiden, sedan de fått nys om Erik Lundströms interaktiva glasögon C-More.

Erik Lundströms uppfinning är succéhistorien om den ensamme uppfinnaren i Västerås, som kom på lösningen för beröringsfri användning av datorer och glasögon med bildskärmar som drar så lite ström att de kan användas med bara batteri.

– Vi har gett världen ett nytt sätt att arbeta när det gäller människor som har händerna upptagna med en arbetsuppgift men ändå behöver tillgång till datorer, databaser och kommunikation. Styrningen kan ske med ögonen eller tinningsmusklerna oberoende av andra saker du gör med ansiktet, exempelvis talar eller äter, säger Erik Lundström.

Så fungerar tekniken


Systemet består av glasögonen med sina sensorer samt bildskärmar kopplade till en mobil pc från taiwanesiska HTC. Den här maskinen var given eftersom den har allt: gps, umts, gsm, bluetooth, wifi, Windows Mobile, lagom stor hårddisk och s-videoutgång som behövs till teckenfönstret.



Så här kopplas bildskärmarna på glasögonen, töjningssensorerna och gyroskopen samman med datorn. Videon kommer från S-video-utgången, men musrörelser som skapats av töjningssensorer och gyroskop överförs via USB. Det är också därifrån drivströmmen tas.

Teckenfönstret speglas in i ögat via ett prisma och linspaket och det ser ut som en 15-tumsskärm på en armlängds avstånd. Markören på skärmen styrs genom att användaren vickar eller vrider på huvudet. I en glasögonskalm sitter några mems-gyron (microelectromechanical systems, ett gyroskop på ett kretskort). Det finns ett för varje axel och accelerationerna sammanställs och görs om till muskommandon.



Ett gyroskop etsat i kisel, en mikromaskin. De små tungorna vibrerar och känner av systemets vridning i ett plan genom corioliskraftena. Mems-gyron kommer att bli väldigt betydelsefulla i kamerastabilisatorer, mobil navigering mm.

– Det fina med att använda vanlig muskommunikation är att användaren kan ställa in sina preferenser med Windows vanliga musinställningar. Vi arbetar med standardmetoder och vill vara plattformsoberoende. Inledningsvis var vi tveksamma till om det här skulle kunna ersätta styrning med till exempel pupillrörelser, men det är till och med bättre i vissa fall, säger Erik Lundström.

För att ”klicka” på ”musknappen” mäts anspänningen i några av ansiktets 106 muskler och de tolkas sedan om till höger- och vänsterklick. Den ideala muskeln kallas vingmuskeln och det är den som används för att flytta käken i sidled, normalt används den mest när du gnisslar tänder.

– Vi använder töjningssensorer i kolfiber, vilket helt enkelt är en mätbrygga där resistansen ändrar sig när du drar i kolfibern som i sin tur reagerar på hur huden sträcks, säger Erik Lundström.

HTC Advantage X7500, en inte särskilt stor dator med extra allt: GPS, kamera, hårddisk, WLAN, blåtand, det mesta faktiskt. Och videoutgång, som Erik behövde. Bildskärmen kan man stänga av.

Språkoberoende kommunikation


Ett exempel på ett användningsområde i Sverige skulle kunna vara Bilprovningen. I dag fyller provningspersonalen i sina testprotokoll på en klumpig handdator, något som de får arbetsskador i tummarna av. Med en prototyp av Pennys C-More skulle personalen kunna fylla i protokollen med ögonen och samtidigt kunna knacka rost med händerna.

Eftersom ögonstyrning är språkoberoende kan det ofta användas då talstyrning inte går att använda av olika skäl. Det finns många situationer då det inte är lämpligt att prata, då du inte får prata eller då det inte ens är möjligt att prata. I vissa situationer lönar det sig inte heller att prata.

– Nato har enorma problem med alla sina styrkor som pratar olika språk. Hur många amerikanska soldater i Irak kan arabiska? Med vårt system kan alla ha sina egna symboler. Det var därför USA blev intresserade. Vi har nu påbörjat en utveckling av kommunikation med militära symboler, säger Erik Lundström.

Låg effekt viktigt


Batteridriven utrustning ska gärna klara sig länge utan laddning. Normalt är det teckenfönstret som drar mest ström. Teckenfönstret i Pennys C-More drar bara 20 milliampere på 2,5 volt. Dessutom kan du stänga av bildskärmen i den mobila pc:n och spara batterilivslängd. Teckenfönstret är av oled-typ, en teknik som är på frammarsch när det gäller lågeffekt, exempelvis i mp3-spelare och små videokameror.


320×240 OLED-pixel i en nätt förpackning. Displayen är liten nog att montera snett vid sidan av ögat och spegla in bilden i synfältet.

Just nu har teckenfönstret upplösningen 320 x 240 punkter och videon tas från en s-videoutgång. Det är inte särskilt optimalt för teckenfönster i datorer och Erik Lundström arbetar därför med att få bättre upplösning.

Pupillstyrning i framtiden


Ögats iris är ungefär en halv grad kallare än ögonvitan, som är genomfluten av väldigt många blodkärl. Pupillen är kallast. Det här kan man använda i en sensor som tar reda på vart användaren tittar. Det är nästa steg inom beröringslös maskinstyrning.

– En forskare vid Uppsala Universitet har kontaktat oss med en sensor som ska sitta snett bredvid ögat, vid näsan. Den ska spåra pupillen och styra markören därefter. Det här har en väldig fördel gentemot den gängse metoden att hitta pupillen med en vanlig kamera, eftersom det fungerar även i mörker. Den här tekniken är helt ny och ganska het, säger Erik Lundström.

Återigen sticker lilla Sverige upp som en innovationsnation. Datoranvändning utan tangentbord har länge varit en dröm och nu kan den gå i uppfyllelse!



5 fördelar med ögonstyrning

» Tyst, omärklig människa-maskin-kommunikation.
» Fungerar i bullriga miljöer och då du behöver
ha händerna fria.
» Symbolkommunikation är inte beroende
av språk.
» Kan användas av nästan totalt förlamade.
» Kommunikation som fungerar utan att
ta uppmärksamhet från omgivningen.


Så går du vidare

» Erik Lundströms företag Penny som utvecklar de interaktiva glasögonen C-More: www.penny.se
» Motion Control arbetar med memsgyron: www.motioncontrol.se
» Elektronikutveckling från Solarit: www.solaritab.se
» Prevas, samarbetspartner och gränssnittskunniga: www.prevas.se
» HTC, leverantör av den mobila pc:n till C-More: www.htc.com