[发明专利]一种基于云平台的多模态轮椅脑控系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于云平台的多模态轮椅脑控系统及方法，共包含三种模态实现对轮椅的并行控制：第一种模态是运动想像控制，第二种模态是稳态视觉诱发控制，第三种模态是语音控制。在云平台的监测方面，通过自主搭建MYSQL服务器对使用者的脑电数据，和轮椅的运行状况进行监测。FPGA通过串口搭载GSM模块，通过4G网络或者WIFI的形式将数据上传至服务器，当使用者登录利用JSP+HTML+CSS自主开发的网页，就可以远程监测轮椅以及使用者状况。

技术领域

本发明涉及轮椅技术领域，特别是一种基于云平台的多模态轮椅脑控系统及方法。

背景技术

人机交互是当今重要的研究课题之一，特别是当前迅速发展的虚拟现实技术，使人机交互技术得到了极大的提升，在康复医学、工业、军事等领域越来越受到人类的关注。脑-机接口(Brain-computer Interface，BCI)是把人作为交互中心，很大程度的提升了人机交互的效率。脑波控制属于一种智能化技术，通过大脑发出的电信号，利用脑-机接口技术实现对外界物体的控制。诱发电位是神经系统接收内、外界刺激所产生的特定活动，外部视觉刺激而在视觉通路上产生的可以在人的大脑皮层产生的而在头皮上测量到的电信号。给予不同的刺激，然后结合在视觉电位产生的不同的诱发电位与刺激的一一对应关系，可以推断出受试者的刺激模式，进而发出控制命令。

市场上常见的手推轮椅，通过人推动其车轮使或者在他人帮助下完成各种动作，对人类适用舒适度不高；其次，电动轮椅，通过按键，手动杆，或者声音控制轮椅完成各种动作，但是对于脑中风，肌萎缩性侧索硬化症等疾病的患者，这种轮椅会带来诸多不便。

因此，亟待开发一种基于云平台的多模态轮椅脑控系统及方法。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于云平台的多模态轮椅脑控系统及方法，可以通过脑电控制，语音控制，可以防倾倒，远程监控，适用于各类人群，病人不需要动，且不需要麻烦他人帮助，通过脑波控制轮椅完成各种指令，弥补了目前市场上轮椅的缺陷。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种基于云平台的多模态轮椅脑控系统，包括视觉刺激器、Neurosky脑波芯片、语音采集模块、FPGA处理器、MYSQL服务器、蓝牙芯片、DAC芯片、移动终端、轮椅驱动控制器；

所述Neurosky脑波芯片连接有五个分别用于采集人脑的枕叶区、顶叶区、侧叶区以及耳垂区的脑电信号的电位的电极，枕叶区的电极用于采集人脑产生的视觉诱发脑电信号的电位，侧叶区的电极用于采集人脑的运动想像脑电信号的电位，Neurosky脑波芯片通过蓝牙芯片与FPGA处理器连接，将采集的视觉诱发脑电信号的电位和运动想像脑电信号的电位发送至FPGA处理器；

所述视觉刺激器用于通过人眼将刺激信号传输给人脑，人脑产生与刺激信号相对应的视觉诱发脑电信号；

所述语音采集模块的输出端通过总线与FPGA处理器连接，用于接收语音信号并向FPGA处理器发送对轮椅的控制指令；

所述FPGA处理器通过GSM模块与MYSQL服务器连接进行通信，所述移动终端通过WiFi或4G网络与MYSQL服务器连接进行通信；所述FPGA处理器用于分析处理采集的视觉诱发脑电信号的电位和运动想像脑电信号的电位以及语音采集模块采集的信号，并将其转化为对轮椅的控制指令，并监测轮椅驱动控制器的运行状态信息，将监测的运行数据发送至MYSQL服务器；

所述轮椅驱动控制器通过DAC芯片和蓝牙芯片依次与FPGA处理器连接，用于接收FPGA处理器分析和处理后的对轮椅的控制指令经过DAC芯片转换输出对轮椅的控制电压，所述轮椅驱动控制器连接轮椅驱动装置，用于接收对轮椅的控制电压进而控制轮椅驱动装置动作。

进一步，本发明中，所述移动终端为手机或平板电脑。