[发明专利]基于多模式分层控制的脑机接口智能轮椅

摘要

本发明公开了一种多模式分层控制的脑机接口智能轮椅，包括脑电信号采集模块、脑电信号处理模块、运动控制模块和电动轮椅。本发明从多模式分层控制的角度，采集表达控制意图的运动想象思维活动所引发的EEG信号，使体现人体运动控制意愿的想象左右手和反映选择控制行为的睁闭眼相结合，提高了控制系统的信息传输率和控制信息的可靠性。把经过放大滤波的脑电信号输入到信号处理模块进行消噪、特征提取、分类，将操纵者的运动意愿通过指令发送到控制模块，实现电动轮椅的前进、左转、右转、后退、停止、加速、减速的运动。本发明能够满足实际轮椅控制运行的需要，能够实现速度的控制，在医疗康复训练、残障人服务等方面有价值。

主权项

基于多模式分层控制的脑机接口智能轮椅，其特征在于：包括脑电信号采集模块、脑电信号处理模块、运动控制模块和电动轮椅；所述脑电信号采集模块包括40导脑电帽、信号放大器和采集软件；该模块采集实验者的脑电信号，将其进行放大并转化为离散化信号，然后传递给脑电信号处理模块；所述脑电信号处理模块获得脑电信号采集模块上传的离散化的脑电信号后，对脑电信号进行分析处理，提取特征并通过模式识别方法进行分类，从而得到识别结果；信号分析处理包括三个步骤：(1)对采集的脑电信号预处理，提取预处理后脑电信号的相关维数作为其睁闭眼的特征，获取状态分类结果；(2)基于脑电信号的排列组合熵作为运动想象特征，获得运动想象左手与右手的识别分类结果；(3)将脑电信号的相关维数和排列组合熵特征参数融合，然后采用支持向量机方法，获得睁闭眼时运动想象所表征控制意图的识别结果； 所述运动控制模块是将脑电信号处理模块的识别结果转换成控制命令，并发送给扩充的单片机系统，由单片机系统对改造后的电动轮椅进行控制；控制命令的输出功能是基于串口通信实现的，由脑电信号处理模块通过串口通信的方式发送控制命令给单片机；所述电动轮椅前进有三档速度：高速、中速和低速，分别对应6km/h、4.5km/h和3km/h，轮椅能向左、向右转，轮椅能够后退，后退的速度只有一档。