[發明專利]基于腦控移動眼的殘疾人輔助系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201510244386.5
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN104799984B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 金晶;張宇;周思捷;張寒寒;凌晨;韓猷;王行愚
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: A61F4/00
• 分類號: A61F4/00;G06F3/01
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明屬于智能控制技術領域，涉及一種殘疾人輔助系統，尤其涉及一種基于腦控移動眼的殘疾人輔助系統；同時，本發明還涉及一種上述殘疾人輔助系統的控制方法。

背景技術

輔助設備涉及到腦-機接口Brain?Computer?Interface技術于1970年代由Jacques?Vidal的研究拉開序幕，在1999年的第一屆腦-機接口國際會議上做出了如下定義：“腦-計算機接口是一種不依賴于正常的由外圍神經和肌肉組成的輸出通路的通訊系統”(譯文)，簡單的說，用意念來控制外圍設備。現今的腦-機接口通常有如下組件，視覺誘發設備可選，大腦活動信號提取設備，信號處理設備，外圍被控制設備。

腦-機接口包括基于P300電位的腦-機接口。P300電位是事件相關電位Event?related?Potential,ERP的一種。人受到外界刺激后的大致300ms，在大腦相關區域產生的正向電位波動。該電位可以由視覺，聽覺，觸覺等多種感官刺激誘發。該刺激需是小概率事件，如果刺激過于頻繁會影響P300的質量。采用視覺P300為基礎的腦-機接口打字機系統于1988年被第一次提出。在該類腦-機接口中，視覺刺激的圖案，刺激的閃爍序列，以及界面布局都對系統的表現有影響。

通常使用的大腦活動信號為EEG?Electroencephalography，通過電極于大腦頭皮外側采集，是一種非入侵的方式。該采集方式在信號分辨率，成本和實用性方面具有優勢。

隨著生活水平的改善，各類電動輪椅相繼出現，協助行動不便人士改善生活。但現今絕大多數輪椅都需要手來控制，而對于嚴重喪失肌肉運動能力的人群而言，這類控制技術毫無意義。腦-機接口技術直接讀取使用者的大腦信號，幾乎不需要肌肉組織參與，可以有效服務上述人群。

專利號為CN201310163499.3的中國專利公開了一種基于SSVEP穩態視覺誘發電位steady-statevisual?evoked?potentials的智能輪椅系統，包括LED頻閃刺激器、電極帽、腦電預處理電路、無線傳輸系統、上位機、輪椅控制電路、電動輪椅和自動避障模塊。電極帽采集到的腦電信號通過腦電預處理電路進行預處理后經無線傳輸系統傳送給上位機進行處理產生控制信號，再經無線傳輸系統傳送給輪椅控制電路對輪椅進行控制。不過該方案設計中視覺誘發模塊同時出現多個一定頻率的閃爍視覺刺激，容易讓使用者疲勞。

專利號為CN201410269902.5的中國專利公開了一種基于腦機接口與自動駕駛技術的智能輪椅控制方法，包括以下步驟：根據網絡攝像頭獲取當前圖片對障礙物實現定位；障礙物信息產生候選目的地和用于路徑規劃的航跡點；對輪椅進行自定位；用戶通過腦機接口選擇目的地；將輪椅當前的位置作為起點，用戶選擇的目的地作為終點，結合航跡點規劃最優路徑；計算輪椅當前位置與最優路徑的位置差作為PID路徑跟蹤算法的反饋；PID路徑跟蹤算法計算出參考角速度和線速度并入到PID運動控制器，并將里程數據轉化為當前的角速度和線速度信息作為PID運動控制器的反饋，實時控制輪椅行駛至目的地。該方案中需要使用外部攝像頭，只能用于熟悉的環境。此外P300的疊加次數固定為4次，不利于輪椅的輸出效率。

上述輪椅輔助系統中，受控對象只有輪椅一項，人坐在輪椅上無法觀察陌生環境下的視覺死角地區。

有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的輔助系統，以便克服現有系統的上述缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于腦控移動眼的殘疾人輔助系統，可增加輪椅控制的安全性。

此外，本發明還提供一種上述殘疾人輔助系統的控制方法，可增加輪椅控制的安全性。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于腦控移動眼的殘疾人輔助系統，所述系統包括：視覺誘發界面、信號采集設備、信號處理模塊、外圍控制設備；