[发明专利]一种基于脑机接口设备控制的ALS患者使用智能移动装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种基于脑机接口设备控制的ALS患者使用智能移动装置及控制方法，利用脑机接口BCI信号采集设备采用渐冻症ALS患者群体用户的脑电信号；利用主计算单元用于人工智能模式识别计算，实现对采集后的脑电信号数据进行特征提取及信号分析；获得大脑行动指令的识别分类结果；根据大脑不同的行动指令状态对智能移动装置中的电机驱动控制系统进行指令编码。本发明基于可穿戴便携式BCI设备，通过对大脑神经信号的采集和监测，采用人工智能算法自动化识别分类用户的行走意图，并且将大脑信号转变为移动装置的行走指令，从而实现ALS不能自主行走的问题。

技术领域

本发明涉及脑科学EEG、BCI和人工智能技术结合的移动机器人控制技术领域，具体涉及一种基于脑机接口设备控制的ALS患者使用智能移动装置及控制方法。

背景技术

当前大部分能够用于ALS患者移动的装置主要为普通轮椅，对应的已有移动轮椅结构设计为手动助力设置，在力传动方面主要借助外界人力(看护人员和使用者本人的力驱动)的作用力来进行移动控制。

除了普通机械传动轮椅，部分轮椅安装了电池驱动传动装置，在电池驱动的作用力下，可以进行直线上的自动化移动控制，也能够用于ALS患者使用。

目前市场上尚不存在高度智能的轮椅设备和技术方案，当前存在的自动化轮椅技术，都是基于电机驱动的机械自动化设计方案进行，而且需要外界操作人员进行指令发布。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于脑机接口设备控制的ALS患者使用智能移动装置及控制方法，可以根据渐冻症患者自己的大脑意念想法对轮椅进行自动化移动控制的智能轮椅。

为实现以上目的，本发明第一方面提供一种基于脑机接口设备控制的ALS患者使用智能移动装置，包括智能移动轮椅、主计算单元、信号处理单元，电机驱动控制系统，供电系统、脑机接口BCI信号采集设备和可视化交互控制屏；

所述供电系统用于给所述智能移动轮椅提供电能；所述主计算单元设置在所述智能移动轮椅上；所述脑机接口BCI信号采集设备用于采用渐冻症ALS患者群体用户的脑电信号；所述信号处理单元，所述电机驱动控制系统，所述脑机接口BCI信号采集设备和所述可视化交互控制屏分别与所述主计算单元电连接；所述可视化交互控制屏设置在所述智能移动轮椅的背面和/或正前方。优选的，还包括紧急制动锁装置，所述紧急制动锁装置与所述主计算单元电连接。优选的，还包括云端数据平台，所述云端数据平台与智能移动轮椅上的主计算单元通信连接。

本发明第二方面提供一种基于脑机接口设备控制的ALS患者使用智能移动装置控制方法，其特征在于：该控制方法采用上述智能移动装置，其至少包括如下步骤：

S1、利用脑机接口BCI信号采集设备采用渐冻症ALS患者群体用户的脑电信号；

S2、利用主计算单元用于人工智能模式识别计算，实现对采集后的脑电信号数据进行特征提取及信号分析；

S3、获得大脑行动指令的识别分类结果；

S4、根据大脑不同的行动指令状态对智能移动装置中的电机驱动控制系统进行指令编码。

进一步的，在步骤S2中主计算单元基于不同行动意图构建对应大脑神经信号控制指令数据集，并且通过机器学习和深度学习算法模型分别训练分类模型识别对应指令。

进一步的，还包括如下步骤：

降噪去伪：将采集到的数据进行采用滤波算法对原始数据进行滤波，过滤其中的高频、低频伪迹，以及工频干扰噪音和眼电噪音，得到稳定分布的脑电信号；

频仪转换：对脑电信号进行傅里叶变换或者小波变换，计算不同频率不同频段波的能量分布密度；