[發明專利]一種基于人腦運動意圖的智能輪椅控制方法及系統

有效

• 申請號: 201711184676.0
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107981997B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 張銳
• 申請（專利權）人: 鄭州布恩科技有限公司
• 主分類號: A61G5/04
• 分類號: A61G5/04;A61G5/10
• 代理公司: 51230 成都弘毅天承知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金瓊;劉東<國際申請>=<國際公布>=

1.一種基于人腦運動意圖的智能輪椅控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：通過采集的腦電信號構建EEG腦網絡；

步驟2：根據EEG腦網絡的節點特征對注意狀態分類，判斷被測試對象是否處于注意力集中狀態，若是，啟動輪椅行走模式，并跳至步驟3；若否，則跳至步驟1；

步驟3：提取采集的腦電信號的運動準備電位、ERD特征和閉眼節律特征，根據其生成左轉、右轉、直行和停止直行指令控制輪椅；

所述步驟1包括如下步驟：

步驟1.1：使用電極帽采集腦電信號后，對腦電信號使用陷波器去除工頻干擾，使用模板匹配法消除眼電偽跡，使用帶通濾波器去除運動偽跡后得到預處理后的腦電信號；

步驟1.2：基于預處理后的腦電信號得到EEG數據，將EEG數據的電極導聯定義為EEG腦網絡的節點，將基于電極對之間EEG數據計算的相干系數定義為EEG腦網絡的邊完成構建EEG腦網絡；

所述步驟2包括如下步驟：

步驟2.1：根據EEG腦網絡的邊和節點構建加權網絡計算節點度，并采用支持向量機分類器以節點度特征對注意狀態進行分類判斷是否處于注意力高度集中狀態，若是，則跳至步驟2.2；若否，則跳至步驟1；

步驟2.2：生成行走指令并發送至輪椅，輪椅啟動行走模式后跳至步驟3。

2.根據權利要求1所述的一種基于人腦運動意圖的智能輪椅控制方法，其特征在于：所述步驟3包括如下步驟：

步驟3.1：將預處理后的腦電信號使用AR譜估計法提取閉眼節律特征，使用經驗模態分解法提取運動準備電位，使用共空間模式法提取ERD；

步驟3.2：基于步驟3.1若檢測到左上肢運動意圖相關的運動準備電位和ERD，則生成左轉指令；若檢測到右上肢運動意圖相關的運動準備電位和ERD，則生成右轉指令；若未檢測到運動準備電位和ERD，則生成直行指令；將控制指令通過TCP/IP協議發送至輪椅實現輪椅的左轉、右轉和直行；

步驟3.3：基于3.2判斷閉眼節律特征的能量是否超過閾值，若超過，則生成停止行走指令并通過TCP/IP協議發送至輪椅控制輪椅停止行走，若未超過，則跳至步驟3.2繼續檢測。

3.根據權利要求2所述的一種基于人腦運動意圖的智能輪椅控制方法，其特征在于：所述閉眼節律特征包括Alpha節律特征。

4.一種基于人腦運動意圖的智能輪椅控制系統，其特征在于：包括采集放大單元、無線傳輸單元、分析單元和智能輪椅，其中

采集放大單元，用于提供電極帽采集腦電信號后經過放大器放大并轉換為數字信號；

無線傳輸單元，用于將腦電信號傳送至分析單元和將控制指令發送至輪椅；

分析單元，用于根據采集的腦電信號構建EEG網絡判斷注意力是否集中，進入輪椅行走模式后提取閉眼節律特征、運動準備電位和ERD，生成對應的行走、左轉、右轉、停止行走指令；

智能輪椅，用于接收指令驅動電機完成行走、左轉、右轉、直行和停止行走；

根據采集的腦電信號構建EEG網絡判斷注意力是否集中細節包括：

基于預處理后的腦電信號得到EEG數據，將EEG數據的電極導聯定義為EEG腦網絡的節點，將基于電極對之間EEG數據計算的相干系數定義為EEG腦網絡的邊完成構建EEG腦網絡，根據EEG腦網絡的邊和節點構建加權網絡計算節點度，并采用支持向量機分類器以節點度特征對注意狀態進行分類判斷是否為注意力高度集中狀態。

5.根據權利要求4所述的一種基于人腦運動意圖的智能輪椅控制系統，其特征在于：所述無線傳輸單元包括藍牙接口和無線路由器。