[實(shí)用新型]一種基于P300電位的腦控輪椅

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201620218971.8
• 申請(qǐng)日: 2016-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN206138300U
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伏云發(fā);劉琳琳;陳健;許麗;余正濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): A61G5/04
• 分類號(hào): A61G5/04;G06F3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于P300電位的腦控輪椅，屬于腦機(jī)接口技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

腦機(jī)接口（Brain-computer Interface，BCI），是建立在人的大腦與計(jì)算機(jī)之間的交流通道，在一定程度上對(duì)人的簡(jiǎn)單思維的解讀，并將其轉(zhuǎn)換為外部控制命令。腦機(jī)接口就相當(dāng)于一座鏈接“腦”和“機(jī)”的橋梁。通過采集腦電特征把腦活動(dòng)的生物信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過腦機(jī)接口技術(shù)，用戶可以直接通過大腦思維與外界進(jìn)行交流與控制。同時(shí)，腦機(jī)接口也被認(rèn)為是一種交互方式，如同鍵盤、鼠標(biāo)、遙控器一樣。區(qū)別在于，常見的交互方式是用手來完成的，而腦機(jī)接口是通過大腦來完成的，目前BCI已經(jīng)成為國(guó)際前沿研究熱點(diǎn)。

P300電位屬于由小概率事件誘發(fā)產(chǎn)生的事件相關(guān)電位，因?qū)?yīng)與事件發(fā)生后的約300毫秒處腦電信號(hào)中的正電位而得名。P300電位幅值在顱頂極點(diǎn)最大，隨著記錄點(diǎn)往中間和正面移動(dòng)逐漸遞減。產(chǎn)生清楚的誘發(fā)電位要滿足四個(gè)條件:有一個(gè)隨機(jī)出現(xiàn)的刺激序列；必須有一個(gè)分類規(guī)則把一系列的事件分成兩類；用戶的任務(wù)必須使用這個(gè)規(guī)則；其中一類事件不經(jīng)常發(fā)生。使用滿足這四個(gè)條件的實(shí)驗(yàn)范式，P300電位在許多研究中被用來作為BCI系統(tǒng)的基礎(chǔ)。曾經(jīng)，有人運(yùn)用P300來構(gòu)建了基于腦機(jī)接口的英文打字系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以打出26個(gè)英語字母和十個(gè)數(shù)字，還實(shí)現(xiàn)了測(cè)謊，瀏覽器瀏覽等操作。腦控輪椅是一種基于腦機(jī)接口技術(shù)的新型智能輪椅，它與普通輪椅的不同之處在于它的行駛是由大腦控制的，它只需要大腦來運(yùn)動(dòng)，就能控制輪椅的方向和速度。

現(xiàn)有的腦控輪椅利用運(yùn)動(dòng)想象來控制輪椅，只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)向和勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)遇到障礙時(shí)只能進(jìn)行停止運(yùn)動(dòng)，并不能后退，只靠簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)向并不能解決這些問題；利用SSVEP視覺誘發(fā)電位來控制輪椅，用戶在采集腦電信號(hào)時(shí)，需要注視不同頻率的閃爍刺激，這樣容易造成用戶眼疲勞。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：本發(fā)明克服了現(xiàn)有腦控輪椅的不足，利用P300電位能更容易、準(zhǔn)確的提取到用戶的思維，降低用戶眼疲勞，給那些思維正常但運(yùn)動(dòng)不方便、重癥癱瘓的殘疾人提供一種代步工具，來輔助他們的生活。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

基于P300電位的腦控輪椅，其特征在于：包括顯示界面、腦電信號(hào)采集裝置、腦電信號(hào)處理模塊、自動(dòng)導(dǎo)航模塊、復(fù)位模塊、時(shí)鐘模塊和電動(dòng)輪椅，分別與單片機(jī)1連接；

所述腦電信號(hào)采集裝置為無線腦電帽，用于采集用戶的腦電信號(hào)；

所述腦電信號(hào)預(yù)處理模塊用于對(duì)采集到的腦電信號(hào)進(jìn)行濾波放大處理，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后進(jìn)行特征提取和分類；

所述自動(dòng)導(dǎo)航模塊包括GPS接收器、GSM通信模塊、電子地圖、顯示器、語音器模塊和存儲(chǔ)模塊，分別與單片機(jī)2連接，用于導(dǎo)航和語音播報(bào)；

所述復(fù)位模塊用于系統(tǒng)異常時(shí)的復(fù)位；

所述時(shí)鐘模塊用于驅(qū)動(dòng)單片機(jī)1正常工作。

所述語音器模塊包括電阻R6、蜂鳴器SPEAKER和三極管Q3，三極管Q3B極通過電阻R6與單片機(jī)2的P2.1連接、E極與系統(tǒng)VCC連接、C極與蜂鳴器SPEAKER連接；

所述存儲(chǔ)模塊為24C02芯片，24C02的1腳、2腳、3腳、4腳和7腳分別與GND連接，5腳和6腳分別與單片機(jī)2的P2.2和P2.3連接，8腳與系統(tǒng)VCC連接。

所述電動(dòng)輪椅通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用L293D芯片驅(qū)動(dòng)輪椅電機(jī)P1、P2，L293D芯片的2腳、7腳、10腳和15腳分別與單片機(jī)1的P3.0、P3.1、P3.2和P3.3連接，4腳、5腳、12腳和13腳分別與GND連接，16腳與系統(tǒng)VCC連接，8腳接入7.2伏電壓，1腳和電阻R4串聯(lián)后再接單片機(jī)1的P3.4，9腳和電阻（R5）串聯(lián)后再接單片機(jī)1的P3.5，3腳和6腳分別與輪椅電機(jī)1P1連接、11腳和14腳分別與輪椅電機(jī)2P2連接。

所述復(fù)位模塊與單片機(jī)1連接，包括開關(guān)S1、電阻R7、R8和電容C4，開關(guān)S1一端與電阻R8串聯(lián)后與電容C4并聯(lián)最后與單片機(jī)1的復(fù)位引腳RST連接，另一端與系統(tǒng)VCC連接；電阻R7一端與單片機(jī)1的復(fù)位引腳連接，另一端與系統(tǒng)GND連接。

所述時(shí)鐘模塊與單片機(jī)1連接，包括晶振Y1和電容C2、C3，電容C2、C3一端通過晶振Y1的兩腳與單片機(jī)1的XTAL1、XTAL2引腳相連，另一端共地。

所述電動(dòng)輪椅的靠椅上設(shè)有滾動(dòng)按摩器。

本實(shí)用新型的工作過程：