[发明专利]一种基于意念控制的智能假肢运动系统及其控制方法

权利要求书

1.一种意念控制的智能假肢运动系统，其特征在于：包括脑电采集模块、脑电分析模块、驱动控制模块和关节角度反馈模块；

所述脑电采集模块采集大脑皮层脑电信号，并对大脑皮层脑电信号进行放大和模数转换，大脑皮层脑电信号由蓝牙模块传入脑电分析模块；

所述脑电分析模块对传入的大脑皮层脑电信号进行特征提取和模式识别，将模式识别结果传入驱动控制模块；

所述驱动控制模块根据输入的模式识别结果调取预存于存储器中相应模式的角度位置信息，并结合角度传感器反馈的角度信息形成控制指令，从而驱动相应关节处电机组完成对应指令；

所述关节角度反馈模块利用分布于各关节处的角度传感器，实时测量运动过程中各关节在X轴和Y轴的角度信息，并反馈给驱动控制模块；

所述脑电采集模块嵌入于可调节式电极帽中，电极帽外接16个电极槽，位置按照国际10/20系统分布于Fp1、Fp2、F3、F4、F7、F8、C3、C4、T3、T4、P3、P4、T5、T6、A1、A2，除A1和A2两个参考电极外，其余电极位置使用者能够根据自身情况有选择的使用；

所述脑电分析模块和驱动控制模块都嵌入于同一TMS320LF2407DSP芯片中；

所述TMS320LF2407DSP为核心控制器，TMS320LF2407DSP芯片外连接多个并行外设，包括：蓝牙接收器，用于接收信号；电机，用于执行各关节运动；存储器，用于存储数据；电源，用于给芯片供电；角度传感器，用于测量各关节角度；按键，用于输入键值；显示器，用于显示功能选项。

2.按照权利要求1所述的一种意念控制的智能假肢运动系统，其特征在于：

所述关节角度反馈模块由分布于指关节、腕关节、肘关节和肩关节处的角度传感器构成，所述角度传感器采用LCA328T双轴倾角传感器，测量轴为X轴和Y轴，量程为-90°～90°。

3.按照权利要求1所述的一种意念控制的智能假肢运动系统，其特征在于：

所述电机组设为四个电机组，四个电机组协同控制：电机组A由两个电机构成，位于肘关节，一个电机控制小臂屈伸，一个电机控制小臂转动；电机组B由两个电机构成，位于肩关节，一个电机控制大臂屈伸，一个电机控制大臂转动；电机组C由一个电机构成，位于腕关节，控制手腕摆动；电机组D由一个电机构成，位于指关节，控制手指张合。

4.按照权利要求1所述的一种意念控制的智能假肢运动系统的控制方法，其特征在于：

所述意念控制的智能假肢运动系统的控制方法包括：训练模式下的控制方法和使用模式下的控制方法，训练模式和使用模式之间通过按键切换；

在训练模式下，除静息状态外，其他状态脑电信号根据自身需求有选择的录入，静息状态为必录入选项，以保证系统的精准控制；

当使用者第一次使用时，需要将系统切换至训练模式，将使用者相应脑电信号与模式类别进行自定义设置，并对相应脑电信号形成记忆；

当使用者完成训练模式下的脑电信号录入，将系统状态切换至使用模式，使用者能够发出相应的脑电信号以控制手臂执行对应动作。

5.按照权利要求4所述的一种意念控制的智能假肢运动系统的控制方法，其特征在于：

所述训练模式下的控制步骤如下：

(1)手动选定待录入脑电信号的模式类别，建立脑电信号与模式信息之间的对应关系；

(2)开启脑电采集头盔，使用者开始想象相应动作，头盔采集各通道脑电信号，并将脑电信号通过蓝牙发射器传入脑电分析模块；

(3)提取各通道脑电信号的特征信息；

(4)将特征信息送入分类器中，对分类器进行训练，建立脑电信号与模式信息之间的映射；

(5)判断是否达到预设的训练次数，若未达到预设训练次数则返回步骤(2)，若达到预设训练次数则继续下一步；

(6)将训练后的分类器送入存储空间中进行保存。