Development of a computer mouse using gyro-sensors and LEDs

자이로 센서와 LED를 이용한 마우스 개발

We proposed the device to control a computer with only a head and eye blinks so that disabilities by car accidents can use a computer. Because they have paralysis of their upper extremities such as C4~C5 paraplegics and cerebral palsy, they cannot efficiently access a general keyboard/mouse not using hands and foots. The cursor position was estimated from a gyro-sensor which can measure head movements, and the mouse event such as click/double click from opto-sensors which can detect eye blinks. The sensor was put on the proper goggle in order not to disturb the visual field. The performance of the proposed device was compared to a general optical mouse, and was used both relative and absolute coordinate in cursor positioning control. The recognition rate of click and double-click was 86% of the optical mouse, the speed of cursor movement by the proposed device was not much different from the mouse. The overall accuracy was 80%. Especially, the relative coordinate is more convenience and accuracy than the absolute coordinate, and can reduce the frequency of reset to prevent the accumulative error.

본 연구에서는 자동차 사고나 뇌졸중 등에 의해 경추 이하의 마비나 손, 발 등의 움직임은 자유롭지 않은 사람들의 컴퓨터 사용을 돕고자 손이나 발을 이용하지 않고 머리의 움직임과 눈의 깜박임만으로 컴퓨터 마우스 제어가 가능한 장치를 제안하였다. 마우스의 좌우, 상하 이동은 자이로 센서를 이용하여 머리의 움직임으로 유발하고, 클릭과 더블 클릭은 광 센서를 시야를 방해하지 않는 위치에 장착하여 감지할 수 있도록 하였다. 머리의 움직임에 의한 마우스 이동은 절대 좌표계와 상대 좌표계를 이용하는 두 가지 방법으로 실험하였다. 제안한 장치의 클릭과 더블 클릭의 인식율은 평균 86%에 편차는 5%정도다, 반응속도는 기존 마우스의 이동 속도와 비교해 볼 때 큰 차이는 없었다. 마지막으로 종합적인 평가를 위해 마우스 이동과 클릭을 동시에 수행하였을 경우에는 정확도가 80%에 편차는 4%정도로 기존 마우스보다는 낮았다. 특히 상대 좌표계를 이용하는 경우 절대 좌표를 이용하는 경우보다 좌표의 누적 에러로 인한 reset 빈도를 줄일 수 있었고, 정밀한 마우스 포인터 조작에 편리하였다.