[發明專利]帶有偵查裝置的融合腦控與自動駕駛的輪椅及控制方法

有效

• 申請號: 201910272942.8
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109966064B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 畢路拯;李恩華;劉瑩
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: A61G5/02
• 分類號: A61G5/02;A61G5/04;A61G5/10;A61B5/369
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 姜海榮

本發明公開了一種帶有偵查裝置的融合腦控與自動駕駛的輪椅及控制方法，包括：融合腦控與自動駕駛的電動輪椅及自主偵查機器人裝置；所述融合腦控與自動駕駛的電動輪椅與所述自主偵查機器人裝置通信連接。其中：自主偵查機器人行駛于輪椅即將前往的路徑前方，故而可以提前獲取輪椅前方的道路信息，提前對地圖的關鍵節點信息，如路口，岔路等進行識別和反饋，故而輪椅駕駛者可以提前獲取道路信息，提高輪椅的通過性。故而駕駛者可以提前通過腦電的方式進行路徑的選擇；有利于駕駛任務的連續性；同時避免了輪椅停留于關鍵節點，如路口、岔路等處，而此處往往交通狀況復雜，故而還有利于輪椅自動駕駛安全性的提高。

技術領域

本發明涉及認知神經科學、信息技術領域和自動控制領域，特別涉及一種帶有偵查裝置的融合腦控與自動駕駛的輪椅及控制方法。

背景技術

目前，對于肢體運動障礙的患者而言，能夠到室外進行運動成為這些患者的一種夢想。在現有的助殘車輛中，主要以輪椅(代步車)為主。普通的輪椅需要有外力推動輪椅進行移動，或者通過輪椅使用者自身轉動輪椅的雙輪進行移動；而智能輪椅以電動輪椅為基礎，在傳統的電動輪椅的基礎上，增加了各種計算控制單元，傳感檢測單元等智能設備，通過計算控制單元將手柄控制電壓的變化信號傳輸給電機，實現對智能輪椅的控制。然而對于四肢均不能有效操作的高位截癱患者而言，操作手柄也是一件很困難的事情。因此研究者根據不同的人群，研發出不同的適合各種人群的智能輪椅，如：適合肢體能動性比較好的人群的操作桿控制、按鍵控制等方式，適合肢體能動性比較差的人群的語音控制、肌電信號控制以及腦電控制等方式。

基于腦電的控制方式，直接建立了人大腦和被控物理設備(例如智能輪椅)之間的溝通，能夠將用戶的意圖直接通過大腦傳遞給運動控制單元。實現完全不通過肢體運動或其它身體運動的對外界物理設備的控制。能夠滿足肢體嚴重運動障礙者移動的需求。

現有的利用腦電信號控制輪椅的方式有如下幾種：

1、使用者利用腦電信號在預先設置的，有限的目的地中進行選定，之后輪椅在自動駕駛系統的控制下到達預先設定的目的地。該方法可以到達的目的地受限，無法充分體現肢體運動障礙的患者的實際運動意圖。且在采用該方法控制的輪椅形式過程中，使用者無法對輪椅進行必要的干預，如：選擇想要經過的路徑，臨時變更想要到達的目的地等。

2、使用者利用腦電信號對輪椅的左右轉向進行實時控制。在目前的腦電信號控制輪椅的技術水平下，該方法無法準確地控制機器人，故而無法達到相應的安全性，且對于肢體運動障礙的患者來說，長時間通過腦電信號實時控制輪椅過于疲勞。

另外，對于現有的基于腦電的控制技術，進行路徑選擇有如下缺陷：單次選擇的準確率不為百分之百，故而要保證選擇命令的準確性，需要多輪選擇輸出，需要耗時數十秒。

對于輪椅行駛于室內環境中時，地圖信息常常是未知的，且GPS信息無法準確使用。

現有導航技術的拓撲學習和位置識別技術，即通過傳感器信息，判別路口，岔路等關鍵節點，需要機器駛近相應節點附近，才能準確進行判別。

故而，如果以單個輪椅進行地圖未知環境的行駛任務，往往不能提前識別關鍵節點(路口，岔路等)信息。且由于通過腦電進行準確的路徑路徑選擇需要一定時間，往往需要在關鍵節點處停留一定時間。停留于關鍵節點處不利于行駛任務的連續完成，也不利于輪椅行駛的安全性。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種帶有偵查裝置的融合腦控與自動駕駛的輪椅，自主偵查機器人行駛于輪椅即將前往的路徑前方，故而可以提前獲取輪椅前方的道路信息，提前對地圖的關鍵節點信息進行識別和反饋，有利于駕駛任務的連續性及輪椅自動駕駛安全性的提高。

為了解決上述技術問題，第一方面，本發明提供一種帶有偵查裝置的融合腦控與自動駕駛的輪椅，包括：融合腦控與自動駕駛的電動輪椅及自主偵查機器人裝置；