[發明專利]一種混合腦機接口驅動的康復輔助機器人

有效

• 申請號: 201811434591.8
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109605385B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 徐寶國;張大林;李文龍;魏智唯;宋愛國;趙國普;李會軍;曾洪
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16;B25J9/08;B25J13/08;B25J19/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 馮艷芬

本發明公開了一種混合腦機接口驅動的康復輔助機器人，包括：數據采集模塊，用于采集視線運動信息和運動想象腦電信號，以及采集用戶臉部和目標物體的深度圖像信息；PC處理模塊，用于根據用戶的運動想象腦電信號獲取用戶想要抓取的目標物體，根據接收的圖像信息提取出位置信息；機械臂控制模塊，用于根據用戶臉部和目標物體的位置信息規劃機械臂將目標物體運送到用戶臉部的運動路徑，以及綜合用戶的視線運動信息和規劃的運動路徑產生機械臂控制信號，控制機械臂的運動；機械臂，用于按照機械臂控制模塊的控制進行運動；反饋模塊，安裝于機械臂上，用于反饋夾取目標物體是否成功的信號。本發明綜合腦機接口技術與康復機器人技術兩者的特點，更有利于病人康復訓練。

技術領域

本發明涉及機器人領域，尤其涉及一種混合腦機接口驅動的康復輔助機器人。

背景技術

傳統的康復輔助機器人是通過機器帶動肢體做重復性的運動，對控制肢體運動的神經系統進行刺激并促使其重建，康復機器人包含上肢和下肢兩種康復機器人，大部分需要他人的輔助幫助患者使用，患者不能主動參與其中，缺乏準確的反饋的機制，不利于患者的積極參與和康復效果的準確反饋。傳統的康復機器人都致力于使用者的肢體神經系統的恢復，無法給使用者提供輔助幫助，如對于許多嚴重癱瘓的病人，他們只能通過借助別人的幫助來完成一些日常生活所必須的活動，如吃食物、喝水等。

腦機接口(Brain Computer Interface,BCI)是涉及神經科學、認知科學、計算機科學、控制及信息科學與技術、醫學等多學科、多領域的人機接口方式，是在大腦和外部環境之間建立的神經信息交流與控制通道。本發明采用的是非侵入式腦機接口技術，通過采集與提取大腦產生的腦電信號特征，據此生成控制信號來完成大腦與外部設備進行信息傳遞與控制的任務，實現中樞神經系統與體內或者體外設備之間的直接交互，幫助患者實現大腦與計算機的交互，實現一些控制指令輔助患者康復或者生活。

目前，存在部分已有研究將腦機接口技術與智能機器人技術相結合，如公開號為CN105425963A的專利《一種腦電波控制機械臂的系統》利用腦電波的信號獲取注意力及放松度參數，來完成預設的機械臂控制動作。公開號為CN102198660A，發明名稱為《基于腦-機接口的機械手臂控制系統及動作命令控制方案》，采用三種想象運動模式的腦機接口，切換和選擇機械臂的運動模式，實現了機械臂抓與放，上、下、左、右、前、后八個預設動作指令。上述的發明專利，只是將腦機接口技術簡單的和機器人技術結合，通過采集和分析腦電信號的特征，產生對機器人的控制指令，機器人根據預定義的指令完成一些預先定義的動作，該類技術缺乏相應的反饋機制，沒有充分發揮出腦機接口與機器人技術相結合的優勢。因此，亟待解決上述問題。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種混合腦機接口驅動的輔助康復機器人。

技術方案：本發明所述的混合腦機接口驅動的康復輔助機器人包括：

數據采集模塊，用于采集用戶的視線運動信息和在進行運動想象時產生的運動想象腦電信號，以及根據PC處理模塊指令采集用戶臉部和目標物體的深度圖像信息；

PC處理模塊，用于根據用戶的運動想象腦電信號獲取用戶想要抓取的目標物體，向數據采集模塊發送指令采集用戶臉部和目標物體的深度圖像信息，并根據接收的圖像信息提取出位置信息；

機械臂控制模塊，用于根據用戶臉部和目標物體的位置信息規劃機械臂將目標物體運送到用戶臉部的運動路徑，以及綜合用戶的視線運動信息和規劃的運動路徑產生機械臂控制信號，控制機械臂的運動；

機械臂，用于按照機械臂控制模塊的控制進行運動；

反饋模塊，安裝于機械臂上，用于反饋夾取目標物體是否成功的信號。

進一步的，所述數據采集模塊具體包括：