[發明專利]一種基于腦機接口和物聯網的殘疾人智能陪護系統

在審

• 申請號: 201710448687.9
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107358026A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 曾穎;梁浩文;孫浩;段偉晨;遲帥帥;鄒凱強;閆鑌;童莉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍信息工程大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06F3/01;G08B19/00;G08B25/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司41111
• 代理人: 董曉勇

技術領域

該發明涉及一種殘疾人智能陪護系統，特別是涉及一種基于腦機接口和物聯網的殘疾人智能陪護系統。

背景技術

當前，中國殘疾人數量逐漸增多，各類家庭安全事故驟增。對于行動不便的殘疾人，尤其是高位截癱和雙肢殘疾，他們的行動需要輪椅的協助。有的因為缺乏健全的雙手，甚至連基本的家用電器都無法使用。此外，他們也易受各種心理問題困擾。殘疾人的照料和護理問題日益突出。伴隨著我國殘疾人事業的跨越式發展，健全殘疾人社會保障和服務體系，切實保障殘疾人權益已經引起了社會各界廣泛的關注。然而，殘疾人的身體、心理照顧等方面的供需矛盾仍尤為突出，由于缺乏照顧和陪伴而導致的殘疾人安全事故屢有發生。目前，市場上雖已有不少殘疾人陪護系統，但針對殘疾人情感和安全問題考慮的智能陪護系統還較少，并不能滿足殘疾人的實際應用需求。

發明內容

本發明克服了現有技術中，殘疾人陪護系統對殘疾人情感和安全問題的考慮仍需改進和提升的問題，提供一種照顧陪護效果好的基于腦機接口和物聯網的殘疾人智能陪護系統。

本發明的技術解決方案是，提供一種具有以下步驟的基于腦機接口和物聯網的殘疾人智能陪護系統：包括腦控輪椅助行子系統、情緒與體征安全監測子系統、家居突發情況報警子系統和信息采集處理子系統，其中腦控輪椅助行子系統將腦電帽采集的腦電信號傳遞給信息采集處理子系統，信息采集處理子系統對用戶腦電信號進行處理識別，再將處理識別后的腦電控制信號經過轉換器輸入腦控輪椅的控制單元來控制輪椅行動；情緒與體征安全監測子系統將腦電帽采集的腦電信號傳遞給信息采集處理子系統，信息采集處理子系統對腦電信號進行處理，再將處理后的腦電信號傳遞給情緒與體征安全監測子系統來檢測用戶情緒，情緒與體征安全監測子系統根據檢測結果通過智能陪護機器人調節用戶情緒；家居突發情況報警子系統將傳感器采集到的數據傳遞給信息采集處理子系統，經信息采集處理子系統處理后回傳給家居突發情況報警子系統，其對突發情況進行報警。

優選地，所述腦控輪椅助行子系統包括，運動想像腦電信號的檢測分類算法，其具體算法為：

步驟1、使用Emotive Epoc+腦電帽采集頭部腦電波信號，采用獨立分量分析法濾除眨眼、眼動、吞咽動作產生的眼電和肌電的偽跡干擾信號；其具體處理流程為：

設X(t)＝[x₁(t),x₂(t),Λ,x_N(t)]^T是N維的目標觀測信號，S(t)＝[s₁(t),s₂(t),Λ,s_N(t)]^T是產生觀測信號的N個源信號X(t)和S(t)兩者之間相互獨立；V(t)＝[v₁(t),v₂(t),Λ,v_N(t)]^T是N維噪聲，混合過程表示如下：

記作：X(t)＝AS(t)+V(t)

其中矩陣A是混合矩陣，獨立分量分析法是基于觀測信號和源信號是統計獨立的假設，在源信號和混合矩陣未知的情況下，通過分離矩陣W，使得輸出信號Y逼近真實源信號S(t)；輸出信號Y(t)表示如下：

Y(t)＝WX(t)

步驟2、對上一步獲取的信號采用小波包分解法，提取事件相關同步電位作為特征向量；具體求解流程為，采用Daubechies小波函數，對腦電信號進行6級小波包分解，在分解出來的小波包子帶上提取向量分量的指標值，并構成特征向量；

步驟3、采用支持向量機分類器對特征向量進行分類處理；具體求解流程為，采用徑向基核函數對腦電信號進行分類:

步驟4、根據運動想象的分類結果對輪椅進行控制。

優選地，所述情緒與體征安全監測子系統包括如下工作步驟：

步驟1、人體體溫傳感器定時檢測人體溫度；

步驟2、將檢測數據通過zigbee傳感網的Z-Stack傳輸協議回傳給zigbee數據匯集節點；

步驟3、匯集節點通過串口將數據傳給計算機，計算機程序對數據進行判定，

步驟4、計算機根據判定結果實現蜂鳴器報警和計算機語音報警；

步驟5、使用Emotive Epoc+腦電帽采集頭部腦電波信號，采用獨立分量分析法濾除眨眼、眼動、吞咽動作產生的眼電和肌電的偽跡干擾信號，其具體處理流程為：