[發(fā)明專利]基于腦電波結(jié)合頭部動作的輪椅控制方法及控制裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610024307.4
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105534648A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬忠超;何亮;何勝陽
• 申請（專利權(quán)）人: 馬忠超
• 主分類號: A61G5/04
• 分類號: A61G5/04;A61G5/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及一種控制方法及控制裝置，更具體地，涉及一種基于腦電 波結(jié)合頭部動作的輪椅控制方法及控制裝置。

背景技術(shù)

近年來，隨著科技水平的提高，對腦電波研究越來越深，其應(yīng)用也越來越 廣泛。而在輔助高齡老人和殘疾人的設(shè)備中，依賴肌肉、身體動作或者聲音指 令以及腦電波對輪椅進(jìn)行控制的技術(shù)受到高度關(guān)注。人腦是行為活動的控制中 心，讓機(jī)器直接受到大腦的控制是無數(shù)行動不便者的心愿，可以讓他們像普通 人一樣更簡單自由的實現(xiàn)自己的想法。而近幾年也涌現(xiàn)了很多腦電波輪椅的項 目，都是單獨(dú)使用腦電波對輪椅進(jìn)行控制，在準(zhǔn)確度方面幾乎都不能達(dá)到要求， 但是很多老年人和殘疾人依然非常關(guān)注和支持這個領(lǐng)域。

由于當(dāng)前腦電波采集技術(shù)很不成熟，導(dǎo)致很多腦電波控制隨機(jī)性很大，而 且很容易受到干擾，非常不穩(wěn)定。而且國內(nèi)外相關(guān)腦電波采集傳感器均在精度 和便攜性方面存在矛盾：使用高精度的腦電波采集設(shè)備要求用戶剃光頭發(fā)，并 且在腦袋上涂抹硅膠，佩戴也不方便，因此不能被大多數(shù)人接受；而使用的精 度的腦電波采集傳感器則佩戴方便而且外表美觀，但是由于采集的精度過低以 及干擾很大，已經(jīng)無法從中分析出多種用戶的實際想法，只能簡單的判別用戶 前額思維的波段范圍。因而純粹使用腦電波控制的輪椅只存在于實驗室而無法 投入生產(chǎn)，而且在使用的時候，使用者需要時刻高度集中注意力，這就給殘障 人士增加了很多負(fù)擔(dān)。

綜上所述，現(xiàn)階段大腦控制輪椅需求旺盛，而純粹腦電波控制的輪椅短期 無法投入生產(chǎn)而且易用性很差，因此尋求一種通過大腦控制輪椅的解決方案迫 在眉睫。因此本發(fā)明提出一種結(jié)合腦電波和頭部動作的輪椅控制方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于腦電波結(jié)合頭部動作的輪椅控 制方法及控制裝置，解決腦電波控制輪椅的易用性和穩(wěn)定性的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種基于腦電波結(jié)合頭部動作的輪椅控制方 法，其特征在于，采用腦電波結(jié)合用戶頭部動作來控制輪椅，其中腦電波用于 控制輪椅的啟停，用戶頭部動用于控制輪椅的運(yùn)動方式。

基于腦電波結(jié)合頭部動作的輪椅控制方法，所述控制方法包括：

步驟一：采集腦電波信息，分析用戶是否想要啟動輪椅；當(dāng)檢測到用戶大 腦發(fā)出啟動輪椅命令時，啟動輪椅并等待用戶的方向控制；

步驟二：當(dāng)輪椅處于啟動狀態(tài)時，用戶通過頭部動作控制輪椅的運(yùn)動狀態(tài)， 包括前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左前進(jìn)、左后退、右前進(jìn)、右后退；保持頭部 動作實現(xiàn)輪椅持續(xù)運(yùn)動，頭部動作恢復(fù)原位后，輪椅暫停動作，恢復(fù)到等待用 戶的方向控制狀態(tài)；

步驟三：當(dāng)檢測到大腦發(fā)出停止命令時，輪椅停止工作；

步驟四：當(dāng)輪椅停止工作后，除非重新發(fā)出啟動命令，否則頭部動作不能 實現(xiàn)對輪椅的控制。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，本發(fā)明基于腦電波結(jié)合頭部動作的輪椅控制方 法所述的腦電波信息和頭部動作的采集通過單個頭戴設(shè)備完成。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，本發(fā)明基于腦電波結(jié)合頭部動作的輪椅控制方 法所述的用戶頭部動作與輪椅運(yùn)動狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系可自由對應(yīng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，本發(fā)明基于腦電波結(jié)合頭部動作的輪椅控制方 法所述的在輪椅的整個運(yùn)行過程中，持續(xù)檢測用戶的腦電波狀態(tài)和頭部動作， 當(dāng)無法檢測到腦電波時，輪椅停止工作。

采用上述基于腦電波結(jié)合頭部動作的輪椅控制方法的控制裝置，所述控制 裝置包括多軸傳感器、腦電波采集模塊、輪椅控制器、處理器、電機(jī)、輪椅和 電池，其中多軸傳感器和腦電波采集模塊集成在單個頭戴裝置上，并連接在處 理器的輸入端，輪椅控制器連接在處理器的輸出端，輪椅控制器的輸出端連接 有多個電機(jī)，輪椅控制器、處理器和電機(jī)均固定在輪椅上。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，本發(fā)明基于腦電波結(jié)合頭部動作的輪椅控制裝 置所述的多軸傳感器為MPU6050多軸陀螺儀。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，本發(fā)明基于腦電波結(jié)合頭部動作的輪椅控制裝 置所述的腦電波采集模塊采用TGAM模塊。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，本發(fā)明基于腦電波結(jié)合頭部動作的輪椅控制裝 置所述的輪椅控制器采用H橋?qū)崿F(xiàn)，通過四個MOS管的開閉實現(xiàn)電機(jī)的正反向 旋轉(zhuǎn)，配合PWM控制旋轉(zhuǎn)的速度。